《生物化學(xué)：12 蛋白質(zhì)的生物合成》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《生物化學(xué)：12 蛋白質(zhì)的生物合成（88頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成（翻譯（翻譯）Protein Biosynthesis，Translationl蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成，即，即翻譯翻譯，就是將，就是將核酸中由核酸中由 4 種種核苷酸序列核苷酸序列編碼的遺傳編碼的遺傳信息，通過信息，通過遺傳密碼遺傳密碼破譯的方式解讀破譯的方式解讀為蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)中為蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)中20種種氨基酸的排氨基酸的排列順序列順序 。蛋白質(zhì)合成體系蛋白質(zhì)合成體系Protein Biosynthesis System第第 一一 節(jié)節(jié) l20種氨基酸種氨基酸(AA)作為原料作為原料l酶及眾多蛋白因子，如酶及眾多蛋白因子，如IF、eIF lATP、G
2、TP、無機(jī)離子、無機(jī)離子l 三種三種RNA mRNA (messenger RNA, 信使信使RNA) rRNA(ribosomal RNA, 核蛋白體核蛋白體RNA) tRNA（transfer RNA, 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移RNA）一、翻譯模板一、翻譯模板mRNA及遺傳密碼及遺傳密碼l mRNA是遺傳信息的攜帶者是遺傳信息的攜帶者 遺傳學(xué)將編碼一個(gè)多肽的遺傳單位稱為遺傳學(xué)將編碼一個(gè)多肽的遺傳單位稱為順反子順反子(cistron)。 原核細(xì)胞中數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個(gè)原核細(xì)胞中數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個(gè)轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄生成的轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄生成的mRNA可編碼幾可編碼幾種功能相關(guān)的蛋白質(zhì)，為種功能相關(guān)的蛋白質(zhì)
3、，為多順反子多順反子(polycistron) 。 真核真核mRNA只編碼一種蛋白質(zhì)，為只編碼一種蛋白質(zhì)，為單順單順反子反子(single cistron) 。原核生物的多順反子原核生物的多順反子真核生物的單順反子真核生物的單順反子非編碼序列非編碼序列核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)核蛋白體結(jié)合位點(diǎn)起始密碼子起始密碼子終止密碼子終止密碼子編碼序列編碼序列PPP5 3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)PPPmG -5 3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)l mRNA上存在遺傳密碼上存在遺傳密碼mRNA分子上從分子上從5 至至3 方向，由方向，由AUG開始，每開始，每3個(gè)核苷酸為一組，決定肽鏈上個(gè)核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個(gè)氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、
4、終止某一個(gè)氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號(hào)，稱為信號(hào)，稱為三聯(lián)體密碼三聯(lián)體密碼(triplet coden)。起始密碼起始密碼(initiation coden): AUG 終止密碼終止密碼(termination coden): UAA，UAG，UGA 遺遺傳傳密密碼碼表表從從mRNA 5 端起始密碼子端起始密碼子AUG到到3 端終止密碼子之間的核苷酸序列，端終止密碼子之間的核苷酸序列，各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)排列編碼一個(gè)蛋各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)排列編碼一個(gè)蛋白質(zhì)多肽鏈，稱為白質(zhì)多肽鏈，稱為開放閱讀框架開放閱讀框架(open reading frame, ORF)。 開放讀碼框開放讀碼框5.AUG
5、GCU.GGA UAA.3RNA從從AUG開始至終止密碼前可以翻開始至終止密碼前可以翻譯出蛋白質(zhì)的一段譯出蛋白質(zhì)的一段mRNA序列。序列。 (N端端) 蛋蛋 丙丙 . . 甘甘 (C端端)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)起始密碼起始密碼終止密碼終止密碼翻翻 譯譯1. 連續(xù)性連續(xù)性(commaless)l遺傳密碼的特點(diǎn)遺傳密碼的特點(diǎn)編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個(gè)編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個(gè)三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無間斷也無交叉。無間斷也無交叉。 基因損傷引起基因損傷引起mRNA閱讀框架內(nèi)的閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導(dǎo)致框堿基發(fā)生插入或缺失，可能導(dǎo)致框移突變移突變(frameshi
6、ft mutation)。 纈纈 丙丙 酪酪 甘甘纈纈 丙丙 絲絲 精精纈纈 脯脯 蘇蘇 天冬天冬2. 簡并性簡并性(degeneracy)遺傳密碼中，除色氨酸和甲遺傳密碼中，除色氨酸和甲硫氨酸僅有一個(gè)密碼子外，其余硫氨酸僅有一個(gè)密碼子外，其余氨基酸有氨基酸有2、3、4個(gè)或多至個(gè)或多至6個(gè)三個(gè)三聯(lián)體為其編碼。聯(lián)體為其編碼。簡并性簡并性(degeneracy)密碼子上第三位堿基改變往往密碼子上第三位堿基改變往往不影響氨基酸的翻譯。不影響氨基酸的翻譯。 ACUACCACAACG蘇氨酸蘇氨酸UGUUGCUGAUGG纈氨酸纈氨酸UCUUCCUCAUCG絲氨酸絲氨酸簡并性簡并性3. 通用性通用性(uni
7、versal) 蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物到人類都通用。物到人類都通用。 已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動(dòng)物細(xì)胞的線粒體、已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動(dòng)物細(xì)胞的線粒體、植物細(xì)胞的葉綠體。植物細(xì)胞的葉綠體。 密碼的通用性進(jìn)一步證明各種生物進(jìn)化密碼的通用性進(jìn)一步證明各種生物進(jìn)化自同一祖先。自同一祖先。 4. 擺動(dòng)性擺動(dòng)性(wobble)轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的tRNA的反密碼的反密碼需要通過堿基互補(bǔ)與需要通過堿基互補(bǔ)與mRNA上的上的遺傳密碼反向配對結(jié)合，但反密遺傳密碼反向配對結(jié)合，但反密碼與密碼間不嚴(yán)格遵守常見的堿碼與密碼間不嚴(yán)格遵守常見的堿基配對規(guī)律，稱為擺動(dòng)配對。基配對
8、規(guī)律，稱為擺動(dòng)配對。 U擺動(dòng)配對擺動(dòng)配對U密碼子、反密碼子配對的擺動(dòng)現(xiàn)象密碼子、反密碼子配對的擺動(dòng)現(xiàn)象tRNA反密碼子反密碼子第第1位堿基位堿基IUGACmRNA密碼子密碼子第第3位堿基位堿基U, C, AA, GU, CUG二、核蛋白體是多肽鏈合成的裝置二、核蛋白體是多肽鏈合成的裝置原核生物原核生物真核生物真核生物核蛋核蛋白體白體小亞基小亞基大亞基大亞基核蛋核蛋白體白體小亞基小亞基大亞基大亞基S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白蛋白質(zhì)質(zhì)rpS 21種種rpL 36種種r
9、pS 33種種rpL 49種種 不同細(xì)胞核蛋白體的組成不同細(xì)胞核蛋白體的組成 核核蛋蛋白白體體的的組組成成原核生物翻譯過程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式原核生物翻譯過程中核蛋白體結(jié)構(gòu)模式:A位：氨基酰位位：氨基酰位(aminoacyl site)P位：肽酰位位：肽酰位(peptidyl site)E位：排出位位：排出位(exit site)目目 錄錄三、三、tRNA與氨基酸的活化與氨基酸的活化反密碼環(huán)反密碼環(huán)氨基酸臂氨基酸臂tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖的三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖氨基酸氨基酸 + tRNA氨基酰氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶（一）（一）氨基酰氨基酰-tRNA合成酶
10、合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)l 氨基酸的活化氨基酸的活化第一步反應(yīng)第一步反應(yīng)氨基酸氨基酸 ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E AMP PPi第二步反應(yīng)第二步反應(yīng)氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA AMP E tRNA與酶與酶結(jié)合的模型結(jié)合的模型tRNA氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶ATPl氨基酰氨基酰-tRNA合成酶對底物氨基酸和合成酶對底物氨基酸和tRNA都有高度特異性。都有高度特異性。l氨基酰氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性合成酶具有校正活性(proofreading activity) 。l氨基酰氨基酰-tRNA的表示方法：
11、的表示方法：Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet 真核生物真核生物： Met-tRNAiMet原核生物原核生物： fMet-tRNAifMet（二）（二）起始肽鏈合成的氨基酰起始肽鏈合成的氨基酰-tRNA蛋白質(zhì)生物合成過程蛋白質(zhì)生物合成過程 The Process of Protein Biosynthesis 第第 二二 節(jié)節(jié) l翻譯的起始翻譯的起始(initiation)l翻譯的延長翻譯的延長(elongation)l翻譯的終止翻譯的終止(termination )整個(gè)翻譯過程可分為整個(gè)翻譯過程可分為 ：翻譯過程從閱讀框架的翻譯過程從閱讀框架的5 -AUG開
12、始，開始，按按mRNA模板三聯(lián)體密碼的順序延長肽模板三聯(lián)體密碼的順序延長肽鏈，直至終止密碼出現(xiàn)。鏈，直至終止密碼出現(xiàn)。 一、肽鏈合成起始一、肽鏈合成起始指指mRNA和起始氨基酰和起始氨基酰-tRNA分分別與核蛋白體結(jié)合而形成別與核蛋白體結(jié)合而形成翻譯起始復(fù)翻譯起始復(fù)合物合物 (translational initiation complex)。原核、真核生物各種起始因子的生物功能原核、真核生物各種起始因子的生物功能 促進(jìn)核蛋白體分離成大小亞基促進(jìn)核蛋白體分離成大小亞基eIF-6促進(jìn)各種起始因子從小亞基解離，進(jìn)而結(jié)合大亞基促進(jìn)各種起始因子從小亞基解離，進(jìn)而結(jié)合大亞基eIF-5eIF-4F復(fù)合物成
13、分，結(jié)合復(fù)合物成分，結(jié)合eIF-4E和和PABeIF-4GeIF-4F復(fù)合物成分，結(jié)合復(fù)合物成分，結(jié)合mRNA5帽子帽子eIF-4E結(jié)合結(jié)合mRNA，促進(jìn)，促進(jìn)mRNA掃描定位起始掃描定位起始AUGeIF-4BeIF-4F復(fù)合物成分，有解螺旋酶活性，促進(jìn)復(fù)合物成分，有解螺旋酶活性，促進(jìn)mRNA結(jié)結(jié)合小亞基合小亞基IF-4A最先結(jié)合小亞基促進(jìn)大小亞基分離最先結(jié)合小亞基促進(jìn)大小亞基分離eIF-2B，eIF-3促進(jìn)起始促進(jìn)起始tRNA與小亞基結(jié)合與小亞基結(jié)合eIF-2真核真核生物生物促進(jìn)大小亞基分離，提高促進(jìn)大小亞基分離，提高P位對結(jié)合起始位對結(jié)合起始tRNA敏感性敏感性EIF-3促進(jìn)起始促進(jìn)起始t
14、RNA與小亞基結(jié)合與小亞基結(jié)合EIF-2占據(jù)占據(jù)A位防止結(jié)合其他位防止結(jié)合其他tRNAIF-1原核原核生物生物生物功能生物功能起始因子起始因子促進(jìn)核蛋白體分離成大小亞基促進(jìn)核蛋白體分離成大小亞基eIF-6促進(jìn)各種起始因子從小亞基解離，進(jìn)而結(jié)合大亞基促進(jìn)各種起始因子從小亞基解離，進(jìn)而結(jié)合大亞基eIF-5eIF-4F復(fù)合物成分，結(jié)合復(fù)合物成分，結(jié)合eIF-4E和和PABeIF-4GeIF-4F復(fù)合物成分，結(jié)合復(fù)合物成分，結(jié)合mRNA5帽子帽子eIF-4E結(jié)合結(jié)合mRNA，促進(jìn)，促進(jìn)mRNA掃描定位起始掃描定位起始AUGeIF-4BeIF-4F復(fù)合物成分，有解螺旋酶活性，促進(jìn)復(fù)合物成分，有解螺旋酶活
15、性，促進(jìn)mRNA結(jié)結(jié)合小亞基合小亞基IF-4A最先結(jié)合小亞基促進(jìn)大小亞基分離最先結(jié)合小亞基促進(jìn)大小亞基分離eIF-2B，eIF-3促進(jìn)起始促進(jìn)起始tRNA與小亞基結(jié)合與小亞基結(jié)合eIF-2真核真核生物生物促進(jìn)大小亞基分離，提高促進(jìn)大小亞基分離，提高P位對結(jié)合起始位對結(jié)合起始tRNA敏感性敏感性EIF-3促進(jìn)起始促進(jìn)起始tRNA與小亞基結(jié)合與小亞基結(jié)合EIF-2占據(jù)占據(jù)A位防止結(jié)合其他位防止結(jié)合其他tRNAIF-1原核原核生物生物生物功能生物功能起始因子起始因子（一）原核生物翻譯起始復(fù)合物形成（一）原核生物翻譯起始復(fù)合物形成1. 1. 核蛋白體大小亞基分離；核蛋白體大小亞基分離；2. mRNA在
16、小亞基定位結(jié)合；在小亞基定位結(jié)合；3. 3.起始氨基酰起始氨基酰- -tRNA的結(jié)合；的結(jié)合； 4. 4.核蛋白體大亞基結(jié)合。核蛋白體大亞基結(jié)合。IF-3IF-11. 核蛋白體大小亞基分離核蛋白體大小亞基分離A U G53IF-3IF-12. mRNA在小亞基定位結(jié)合在小亞基定位結(jié)合S-D序列序列 IF-3IF-1IF-2GTP3. 起始氨基酰起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )結(jié)合到結(jié)合到小亞基小亞基A U G53IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4. 核蛋白體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物形成核蛋白體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物形成A U G53IF-3IF-1A U G53IF-
17、2GTPIF-2-GTPGDPPi（二）真核生物翻譯起始復(fù)合物形成（二）真核生物翻譯起始復(fù)合物形成l核蛋白體大小亞基分離；核蛋白體大小亞基分離；l起始氨基酰起始氨基酰- -tRNA結(jié)合；結(jié)合；lmRNA在核蛋白體小亞基就位；在核蛋白體小亞基就位；l核蛋白體大亞基結(jié)合。核蛋白體大亞基結(jié)合。mRNA eIF-6 GDP+PielF-5ATPADP+PielF4E, elF4G, elF4A, elF4B,PABMetMet-tRNAiMet-elF-2 -GTP真核生物翻譯起始真核生物翻譯起始復(fù)合物形成過程復(fù)合物形成過程二、肽鏈合成延長二、肽鏈合成延長指根據(jù)指根據(jù)mRNA密碼序列的指導(dǎo)，密碼序列的
18、指導(dǎo)，次序添加氨基酸從次序添加氨基酸從N端向端向C端延伸肽端延伸肽鏈，直到合成終止的過程。鏈，直到合成終止的過程。 l肽鏈延長在核蛋白體上連續(xù)性循環(huán)式肽鏈延長在核蛋白體上連續(xù)性循環(huán)式進(jìn)行，又稱為進(jìn)行，又稱為核蛋白體循環(huán)核蛋白體循環(huán)(ribosomal cycle)，每次循環(huán)增加一，每次循環(huán)增加一個(gè)氨基酸，包括以下三步：個(gè)氨基酸，包括以下三步： 進(jìn)位進(jìn)位(entrance) 成肽成肽(peptide bond formation) 轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位(translocation)l延伸過程所需蛋白因子稱為延長因子延伸過程所需蛋白因子稱為延長因子(elongation factor, EF)原核生物：原核生
19、物：EF-T (EF-Tu, EF-Ts) EF-G真核生物：真核生物：EF-1 、EF-2 原核延長原核延長因子因子生物功能生物功能對應(yīng)真核延對應(yīng)真核延長因子長因子EF-Tu促進(jìn)氨基酰促進(jìn)氨基酰-tRNA進(jìn)入進(jìn)入A位，位，結(jié)合分解結(jié)合分解GTPEF-1-EF-Ts調(diào)節(jié)亞基調(diào)節(jié)亞基EF-1-EFG有轉(zhuǎn)位酶活性，促進(jìn)有轉(zhuǎn)位酶活性，促進(jìn)mRNA-肽酰肽酰-tRNA由由A位前移到位前移到P位，位，促進(jìn)卸載促進(jìn)卸載tRNA釋放釋放EF-2肽鏈合成的延長因子肽鏈合成的延長因子 又稱注冊又稱注冊(registration)（一）進(jìn)位（一）進(jìn)位指根據(jù)指根據(jù)mRNA下下一組遺傳密碼指導(dǎo)，一組遺傳密碼指導(dǎo)，使相
20、應(yīng)氨基酰使相應(yīng)氨基酰-tRNA進(jìn)入核蛋白體進(jìn)入核蛋白體A位。位。目目 錄錄延長因子延長因子EF-T催化進(jìn)位催化進(jìn)位（原核生物）（原核生物）目目 錄錄Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGTP（二）成肽（二）成肽是由轉(zhuǎn)肽酶是由轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)催催化的肽鍵形成過程。化的肽鍵形成過程。（三）轉(zhuǎn)位（三）轉(zhuǎn)位延長因子延長因子EF-G有轉(zhuǎn)位酶有轉(zhuǎn)位酶( ( translocase ) )活性，可結(jié)合并水解活性，可結(jié)合并水解1 1分子分子GTP，促進(jìn)核蛋，促進(jìn)核蛋白體向白體向mRNA的的3 3側(cè)移動(dòng)側(cè)移動(dòng) 。fMetA U G53fMetTuGTP進(jìn)進(jìn)位位轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位位成肽成肽真核生
21、物肽鏈合成的延長過程與真核生物肽鏈合成的延長過程與原核基本相似，但有不同的反應(yīng)體系原核基本相似，但有不同的反應(yīng)體系和延長因子。和延長因子。另外，真核細(xì)胞核蛋白體沒有另外，真核細(xì)胞核蛋白體沒有E位，位，轉(zhuǎn)位時(shí)卸載的轉(zhuǎn)位時(shí)卸載的tRNA直接從直接從P位脫落。位脫落。（四）真核生物延長過程（四）真核生物延長過程 三、肽鏈合成的終止三、肽鏈合成的終止當(dāng)當(dāng)mRNA上終止密碼出現(xiàn)后，多上終止密碼出現(xiàn)后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰-tRNA中中釋出，釋出，mRNA、核蛋白體等分離，、核蛋白體等分離，這些過程稱為肽鏈合成終止。這些過程稱為肽鏈合成終止。終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子終止
22、相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子 (release factor, RF) 一是識(shí)別終止密碼，如一是識(shí)別終止密碼，如RF-1特異識(shí)別特異識(shí)別UAA、UAG；而；而RF-2可識(shí)別可識(shí)別UAA、UGA。二是誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚?，相?dāng)于催二是誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚?，相?dāng)于催化肽?；D(zhuǎn)移到水分子化肽?；D(zhuǎn)移到水分子-OH上，使肽鏈從上，使肽鏈從核蛋白體上釋放。核蛋白體上釋放。 釋放因子的功能釋放因子的功能原核生物釋放因子：原核生物釋放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物釋放因子：真核生物釋放因子：eRF 原原核核肽肽鏈鏈合合成成終終止止過過程程 U A G53RFCOO-多聚核蛋白體多聚核蛋白
23、體(polysome)使蛋白質(zhì)合使蛋白質(zhì)合成高速、高效進(jìn)成高速、高效進(jìn)行。行。目目 錄錄電鏡下的多聚核蛋白體現(xiàn)象電鏡下的多聚核蛋白體現(xiàn)象蛋白質(zhì)合成后加工和輸送蛋白質(zhì)合成后加工和輸送Posttranslational Processing & Protein Transportation第第 三三 節(jié)節(jié)從核蛋白體釋放出的新生多肽鏈從核蛋白體釋放出的新生多肽鏈不具備蛋白質(zhì)生物活性，必需經(jīng)過不不具備蛋白質(zhì)生物活性，必需經(jīng)過不同的翻譯后復(fù)雜加工過程才轉(zhuǎn)變?yōu)樘焱姆g后復(fù)雜加工過程才轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊粯?gòu)象的功能蛋白。然構(gòu)象的功能蛋白。主要包括主要包括l多肽鏈折疊為天然的三維結(jié)構(gòu)多肽鏈折疊為天然的三維結(jié)構(gòu) l肽鏈
24、一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾肽鏈一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾l高級(jí)結(jié)構(gòu)修飾高級(jí)結(jié)構(gòu)修飾 一、多肽鏈折疊為天然功能構(gòu)象的蛋白質(zhì)一、多肽鏈折疊為天然功能構(gòu)象的蛋白質(zhì)l新生肽鏈的折疊在肽鏈合成中、合成后完成，新新生肽鏈的折疊在肽鏈合成中、合成后完成，新生肽鏈生肽鏈N N端在核蛋白體上一出現(xiàn)，肽鏈的折疊即端在核蛋白體上一出現(xiàn)，肽鏈的折疊即開始?？赡茈S著序列的不斷延伸肽鏈逐步折疊，開始?？赡茈S著序列的不斷延伸肽鏈逐步折疊，產(chǎn)生正確的二級(jí)結(jié)構(gòu)、模序、結(jié)構(gòu)域到形成完整產(chǎn)生正確的二級(jí)結(jié)構(gòu)、模序、結(jié)構(gòu)域到形成完整空間構(gòu)象。空間構(gòu)象。 l一般認(rèn)為，多肽鏈自身氨基酸順序儲(chǔ)存著蛋白質(zhì)一般認(rèn)為，多肽鏈自身氨基酸順序儲(chǔ)存著蛋白質(zhì)折疊的信息，即一級(jí)結(jié)
25、構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)。折疊的信息，即一級(jí)結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)。l細(xì)胞中大多數(shù)天然蛋白質(zhì)折疊都不是自動(dòng)完成，細(xì)胞中大多數(shù)天然蛋白質(zhì)折疊都不是自動(dòng)完成，而需要其他酶、蛋白輔助。而需要其他酶、蛋白輔助。 幾種有促進(jìn)蛋白折疊功能的大分子幾種有促進(jìn)蛋白折疊功能的大分子1. 分子伴侶分子伴侶 (molecular chaperon) 2. 蛋白二硫鍵異構(gòu)酶蛋白二硫鍵異構(gòu)酶 (protein disulfide isomerase, PDI)3. 肽肽-脯氨酰順反異構(gòu)酶脯氨酰順反異構(gòu)酶 (peptide prolyl cis-trans isomerase, PPI)二、一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾二、一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾（一）
26、肽鏈（一）肽鏈N端的修飾端的修飾（二）個(gè)別氨基酸的修飾（二）個(gè)別氨基酸的修飾（三）多肽鏈的水解修飾（三）多肽鏈的水解修飾鴉片促黑皮質(zhì)素原鴉片促黑皮質(zhì)素原(POMC)的水解修飾的水解修飾NC信號(hào)肽信號(hào)肽PMOCKRKR103肽肽 ( ？)ACTH -LT -MSH -MSHEndophin三、高級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾三、高級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾（一）亞基聚合（一）亞基聚合 （二）輔基連接（二）輔基連接（三）疏水脂鏈的共價(jià)連接（三）疏水脂鏈的共價(jià)連接 蛋白質(zhì)合成后需要經(jīng)過復(fù)雜機(jī)制，蛋白質(zhì)合成后需要經(jīng)過復(fù)雜機(jī)制，定向輸送到最終發(fā)揮生物功能的細(xì)定向輸送到最終發(fā)揮生物功能的細(xì)胞靶部位，這一過程稱為蛋白質(zhì)的胞靶部位，這一過程
27、稱為蛋白質(zhì)的靶向輸送。靶向輸送。 四、蛋白質(zhì)合成后的靶向輸送四、蛋白質(zhì)合成后的靶向輸送 蛋白質(zhì)的靶向輸送蛋白質(zhì)的靶向輸送(protein targeting)所有靶向輸送的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中存所有靶向輸送的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在分選信號(hào)，主要為在分選信號(hào)，主要為N末端特異氨末端特異氨基酸序列，可引導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)基酸序列，可引導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞的適當(dāng)靶部位，這一序列稱為信胞的適當(dāng)靶部位，這一序列稱為信號(hào)序列號(hào)序列 。 信號(hào)序列信號(hào)序列(signal sequence)靶向輸送蛋白靶向輸送蛋白信號(hào)序列或成分信號(hào)序列或成分分泌蛋白分泌蛋白信號(hào)肽信號(hào)肽內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔蛋白信號(hào)肽，信號(hào)肽，C端端-Lys-As
28、p-Glu-Leu-COO-(KDEL序列序列)線粒體蛋白線粒體蛋白N端靶向序列（端靶向序列（2035氨基酸殘基）氨基酸殘基）核蛋白核蛋白核定位序列（核定位序列（-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-，SV40 T抗原）抗原）過氧化體蛋白過氧化體蛋白-Ser-Lys-Leu-（PST序列）序列）溶酶體蛋白溶酶體蛋白Man-6-P（甘露糖（甘露糖-6-磷酸）磷酸）靶向輸送蛋白的信號(hào)序列或成分靶向輸送蛋白的信號(hào)序列或成分 （一）分泌蛋白的靶向輸送（一）分泌蛋白的靶向輸送真核細(xì)胞分泌蛋白等前體合成后真核細(xì)胞分泌蛋白等前體合成后靶向輸送過程首先要進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。靶向輸送過程首先
29、要進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。 信號(hào)肽信號(hào)肽(signal peptide) 各種新生分泌蛋白的各種新生分泌蛋白的N端有保端有保守的氨基酸序列稱信號(hào)肽。守的氨基酸序列稱信號(hào)肽。 信號(hào)肽的一級(jí)結(jié)構(gòu)信號(hào)肽的一級(jí)結(jié)構(gòu)信號(hào)肽引導(dǎo)真核分泌蛋白進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號(hào)肽引導(dǎo)真核分泌蛋白進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng) （二）線粒體蛋白的靶向輸送（二）線粒體蛋白的靶向輸送 （三）細(xì)胞核蛋白的靶向輸送（三）細(xì)胞核蛋白的靶向輸送蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制Interference & Inhibition of Protein Biosynthesis第第 四四 節(jié)節(jié)l蛋白質(zhì)生物合成是很多天然抗生素和某些蛋白質(zhì)生物合成是很多天然抗生素
30、和某些毒素的作用靶點(diǎn)。它們就是通過阻斷真核、毒素的作用靶點(diǎn)。它們就是通過阻斷真核、原核生物蛋白質(zhì)翻譯體系某組分功能，干原核生物蛋白質(zhì)翻譯體系某組分功能，干擾和抑制蛋白質(zhì)生物合成過程而起作用的。擾和抑制蛋白質(zhì)生物合成過程而起作用的。 l可針對蛋白質(zhì)生物合成必需的關(guān)鍵組分作可針對蛋白質(zhì)生物合成必需的關(guān)鍵組分作為研究新抗菌藥物的作用靶點(diǎn)。同時(shí)盡量為研究新抗菌藥物的作用靶點(diǎn)。同時(shí)盡量利用真核、原核生物蛋白質(zhì)合成體系的任利用真核、原核生物蛋白質(zhì)合成體系的任何差異，以設(shè)計(jì)、篩選僅對病原微生物特何差異，以設(shè)計(jì)、篩選僅對病原微生物特效而不損害人體的藥物。效而不損害人體的藥物。 l抗生素抗生素(antibiot
31、ics)是微生物產(chǎn)生的能夠殺滅或抑制細(xì)是微生物產(chǎn)生的能夠殺滅或抑制細(xì)菌的一類藥物。菌的一類藥物。l抗代謝藥物抗代謝藥物指能干擾生物代謝過程，從而抑制指能干擾生物代謝過程，從而抑制細(xì)胞過度生長的藥物，如細(xì)胞過度生長的藥物，如：6-MP。l 某些毒素也作用于基因信息傳遞過程某些毒素也作用于基因信息傳遞過程。一、抗生素類一、抗生素類抗生素抗生素作用點(diǎn)作用點(diǎn)作用原理作用原理應(yīng)用應(yīng)用四環(huán)素族（金霉素四環(huán)素族（金霉素 新霉素、土霉素）新霉素、土霉素）鏈霉素、卡那霉素、鏈霉素、卡那霉素、新霉素新霉素氯霉素、林可霉素氯霉素、林可霉素紅霉素紅霉素梭鏈孢酸梭鏈孢酸 放線菌酮放線菌酮嘌呤霉素嘌呤霉素原核核蛋白原核核
32、蛋白體小亞基體小亞基原核核蛋白原核核蛋白體小亞基體小亞基原核核蛋白原核核蛋白體大亞基體大亞基原核核蛋白原核核蛋白體大亞基體大亞基原核核蛋白原核核蛋白體大亞基體大亞基真核核蛋白真核核蛋白體大亞基體大亞基真核、原核真核、原核核蛋白體核蛋白體 抑制氨基酰抑制氨基酰-tRNA與小亞基與小亞基結(jié)合結(jié)合改變構(gòu)象引起讀碼錯(cuò)誤、抑改變構(gòu)象引起讀碼錯(cuò)誤、抑制起始制起始抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷延長抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷延長抑制轉(zhuǎn)肽酶、妨礙轉(zhuǎn)位抑制轉(zhuǎn)肽酶、妨礙轉(zhuǎn)位與與EFG-GTP結(jié)合，抑制肽結(jié)合，抑制肽鏈延長鏈延長抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷延長抑制轉(zhuǎn)肽酶、阻斷延長氨基酰氨基酰-tRNA類似物，進(jìn)位類似物，進(jìn)位后引起未成熟肽鏈脫落后引起未
33、成熟肽鏈脫落抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥抗菌藥醫(yī)學(xué)研究醫(yī)學(xué)研究抗腫瘤藥抗腫瘤藥抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成的原理抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成的原理 嘌呤霉素嘌呤霉素作用示意圖作用示意圖四四環(huán)環(huán)素素族族氯霉素氯霉素鏈霉素和卡那霉素鏈霉素和卡那霉素嘌呤霉素嘌呤霉素放線菌酮放線菌酮目目 錄錄二、其他干擾蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)二、其他干擾蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)l毒素毒素(toxin)l干擾素干擾素(interferon)白喉毒素白喉毒素(diphtheria toxin)的作用機(jī)理的作用機(jī)理NCONH2N+OCH2OOHOHADPCONH2白白喉喉毒毒素素（有活性有活性）OCH2OOHOHADP（無活性無活性）干擾素的作用機(jī)理干擾素的作用機(jī)理干擾素誘導(dǎo)的蛋白激酶干擾素誘導(dǎo)的蛋白激酶dsRNA1. 干擾素誘導(dǎo)干擾素誘導(dǎo)eIF2磷酸化而失活磷酸化而失活A(yù)TPeIF2ADPeIF2-P（失活）（失活）Pi磷酸酶磷酸酶2. 干擾素誘導(dǎo)病毒干擾素誘導(dǎo)病毒RNA降解降解降解降解mRNAdsRNA干擾素干擾素AAPAPPPP2 5 2 5 5 2 - 5 AAPPPATP2-5A合成酶合成酶RNaseLRNaseL活化活化
生物化學(xué)：12 蛋白質(zhì)的生物合成
