翻譯及翻譯后加工.ppt

蛋白質(zhì)的生物合成 （翻譯） Protein Biosynthesis or Translation,DNA,RNA,蛋白質(zhì)多肽鏈,遺傳信息的傳遞過程,蛋白質(zhì)合成體系 Protein Biosynthesis System,.三種RNA: mRNA（messenger RNA, 信使RNA） rRNA（ribosomal RNA, 核蛋白體RNA） tRNA（transfer RNA, 轉(zhuǎn)移RNA）,20種氨基酸(amino acid)作為原料 酶及眾多蛋白因子，如IF、eIF, ATP、GTP、無機(jī)離子,一.生物合成的模板mRNA,（一）原核生物mRNA的特點(diǎn),原核生物mRNA的起始密碼AUG 上游7個(gè)核苷酸以外有一段 5-UAAGGAGG- 3 的保守序列 稱為S-D(Shine-Dalgarno Sequence) 該序列是核糖體識(shí)別結(jié)合的位點(diǎn),1. S-D(Shine-Dalgarno )序列,2.多順反子(polycistron),順反子(cistron),遺傳學(xué)將編碼一個(gè)多肽的mRNA 上的遺傳單位稱為順反子,乳糖操縱子模型,多順反子,乳糖操縱子結(jié)構(gòu),多順反子,（二）真核生物mRNA的特點(diǎn),起始密碼子常處于CCACCAUGG 序列中，這段保守序列的存在能增加 翻譯起始的效率，這段序列稱為 Kozark序列(Marilyn Kozark) ., Kozark序列 (Marilyn Kozark),原核生物mRNA,真核生物mRNA,PPP,mG -,5,3,蛋白質(zhì),AAA,真核生物mRNA的特點(diǎn) （單順反子）,二、蛋白質(zhì)生物合成的場(chǎng)所,場(chǎng)所：核糖體（ribosome),結(jié)構(gòu): Mg2+,蛋白質(zhì)，rRNA,（一） 核蛋白體（rRNA）,蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)， rRNA蛋白質(zhì)組成兩個(gè)亞單位，稱之為大小亞基,核糖體的沉降系數(shù)(S)和亞單位,不同細(xì)胞核蛋白體的組成,原核生物各組分的功能:,1.大亞基rRNA具有肽?；D(zhuǎn) 移酶活性,催化肽鍵的合成.,2. 小亞基具有mRNA上S-D互補(bǔ)的序列,是識(shí)別結(jié)合mRNA 的位點(diǎn).,3.核糖體大亞基5SrRNA具有 兩個(gè)保守序列,其中一個(gè)與tRNA的 T互補(bǔ)識(shí)別序列,另一個(gè)與23SrRNA互補(bǔ) 識(shí)別序列,穩(wěn)定核糖體結(jié)構(gòu).,(二)核糖體蛋白作用,1.維系核糖體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的骨架 2.保護(hù)rRNA防止被核酸酶降解. 3.與rRNA構(gòu)成功能活性區(qū)域. 如: 肽酰基轉(zhuǎn)移酶活性 蛋白因子結(jié)合位點(diǎn) P、A、E氨基酰 tRNA結(jié)合位點(diǎn)。,mRNA結(jié)合位點(diǎn),核蛋白體與起始fmettRNAfmet的結(jié)合,三、蛋白質(zhì)生物合成的機(jī)制,（一）合成元件 tRNA、 rRNA和蛋白因子,tRNA,tRNA種類：30種,同工tRNA：指攜帶不同的密碼子，但識(shí)別 相同的氨基酸的一組tRNA。,2.tRNA與氨基酸的活化：,tRNA的三級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖,核塘體活性結(jié)合位點(diǎn),（1）氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase),2.氨基酸的活化,活化反應(yīng)：,活化反應(yīng):形成酯鍵,.氨基酰-tRNA合成酶對(duì)底物氨基酸和tRNA都 有高度特異性。通過其活性部位實(shí)現(xiàn)的。 .氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性，將錯(cuò)配 的進(jìn)行校正。,氨基酰-tRNA合成酶的特點(diǎn),（2）活化過程：,第一步反應(yīng),氨基酸 ATP-E 氨基酰-AMP-E AMP PPi,（3）活化氨基酸的表示方法：,氨基酰-tRNA的表示方法： Ala-tRNAAla Ser-tRNASer Met-tRNAMet,4蛋白因子,3rRNA,（）起始因子： 原核生物IF ：IF，IF,IF 真核生物eIF： eIFeIF ,eIF 帽結(jié)合蛋白（CBP/ eIF ) eIF,（）延長(zhǎng)因子EF： 原核生物： EF-T， EF-G 真核生物：EF-EF-,（）釋放因子 RF： 原核生物：RF-1， RF-2 ,RF-3， 真核生物： eRF,第一節(jié) 遺傳密碼 (genetic code),一.遺傳密碼及密碼的破譯,(一) 遺傳密碼(genetic code) : 指編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列基因中的核苷酸體系.,從mRNA 5端起始密碼子AUG開始， 每三個(gè)核苷酸為一組決定肽鏈中的一種氨 基酸 ，稱為三聯(lián)體密碼。,三聯(lián)體密碼 (termination corden):, 起始密碼（initiation coden ):第一個(gè)AUG AUG 意義：編碼甲硫氨酸， 原核生物為甲酰化甲硫氨酸,（二）特殊密碼： (special coden),UAA、 UAG 、 UGA （赭石） （琥珀） （乳白石）,終止密碼（terminatiom coden）,（三）密碼總數(shù)： 61個(gè)編碼20種氨基酸,（四）閱讀方向： 5 3 新生肽鏈方向 從N C,二、遺傳密碼的特性,（一）連續(xù)性(commaless),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，密碼間既無間斷也無交叉。,mRNA簡(jiǎn)圖,每三個(gè)一組連續(xù)閱讀,(二).簡(jiǎn)并性 (degeneracy),遺傳密碼中，除色氨酸和甲硫氨酸僅有一個(gè)密碼子外，其余氨基酸有一個(gè)以上密碼子。,簡(jiǎn)并性(degeneracy),目 錄,兩種簡(jiǎn)并性,第一和第二位堿基簡(jiǎn)并性,第三位堿基簡(jiǎn)并性（最常見）,異亮氨酸密碼子,精氨酸密碼子,密碼子家族（coden family)： 編碼相同氨基酸 的密碼子。,例如：GUU GUC GUA GUG 編碼纈氨酸,同義密碼子：密碼子家族成員之間互稱同義密 碼子。,（三）擺動(dòng)性 (wobble),轉(zhuǎn)運(yùn)氨基酸的tRNA的反密碼需要通過堿基互補(bǔ)與mRNA上的遺傳密碼反向配對(duì)結(jié)合，但反密碼第一位與密碼子的第三位不嚴(yán)格遵守常見的堿基配對(duì)規(guī)律，稱為擺動(dòng)配對(duì)。,活化的氨基酸與與密碼子結(jié)合,U A U,擺動(dòng)配對(duì),密碼子、反密碼子配對(duì)的擺動(dòng)現(xiàn)象,結(jié)果：一種tRNA能與多個(gè)一二位相同的三聯(lián)體密碼配對(duì)（簡(jiǎn)并密碼子）,（四）通用性(universality),蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物到人類都通用,又稱通用遺傳密碼。 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。 密碼的通用性進(jìn)一步證明各種生物進(jìn)化自同一祖先。,遺傳密碼的偏愛性 （bias or preference),多數(shù)氨基酸有一個(gè)以上的密碼子但 這些密碼子使用的頻率各不相同，稱 之遺傳密碼的偏愛性。,密碼子使用的頻率與細(xì)胞內(nèi)相應(yīng)的 tRNA含量有關(guān),線粒體密碼 （mitochondrial coden),AUA AUG AUC AUU=起始Met AUA AUG=鏈內(nèi)部Met密碼子 UGA=Trp UAA/UAG=GLn AGA/AGG=stop coden,三、閱讀框架 （reading frame),指mRNA中一段含有翻譯密碼的堿基 序列,密碼閱讀從5 3 ，且以三個(gè)核苷酸為一組連續(xù)閱讀,閱讀框架可能存在的形式,核糖體選擇正確的開放框架,封閉,指mRNA中從5端起始密碼子AUG開 始到3端終止密碼子之間正確可讀序 列.,開放閱讀框架 （open reading frame),（二）合成過程 起始、延長(zhǎng)、終止,核糖體讀碼方向:53,肽鏈合成方向:N C,1.起始：,指mRNA和起始氨基酰-tRNA分別與核蛋 白體結(jié)合而形成翻譯起始復(fù)合物.,需起始因子（initiation factor,IF)參與, 并消耗能量GTP(1個(gè)）,原核生物翻譯起始復(fù)合物(30S)的形成,核蛋白體大小亞基分離； mRNA在小亞基上定位結(jié)合； 起始fMet-tRNAiMet的結(jié)合； 核蛋白體大亞基結(jié)合。,起始氨基酸的進(jìn)位消耗能量GTP（IF-2分解）,原核生物合成起始,IF-1,核蛋白體大小亞基分離,目 錄,IF1促進(jìn)大小亞基分離,mRNA在小亞基定位結(jié)合,IF-3促進(jìn)mRNA在小亞基定位結(jié)合,(1). mRNA位于起始密碼上游8-13核苷酸部位, 存在4-9個(gè)核苷酸保守序UAAGGAGG(S-D) （2）原核生物小亞基的3端存在與之互補(bǔ)序列 AUUCCUCC反向互補(bǔ)配對(duì),mRNA定位基礎(chǔ)：,S-D序列,RNA-RNA識(shí)別 RNA-蛋白質(zhì)識(shí)別,IF-1,起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )結(jié)合到小亞基,目 錄,反密碼子識(shí)別P位密碼子,使起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )結(jié)合到小亞基就位.,IF-3,IF-1,目 錄,反密碼子識(shí)別P位密碼子,使起始氨基酰tRNA( fMet-tRNAimet )結(jié)合到小亞基就位.,IF-3,IF-1,IF-2,GTP,GDP,Pi,4. 核蛋白體大亞基結(jié)合，起始復(fù)合物形成,目 錄,大亞基結(jié)合，水解GTP消耗能量,釋放起始因子,IF-3,IF-1,目 錄,（二）真核生物翻譯起始復(fù)合物形成,4.核蛋白體大亞基結(jié)合。消耗GTP,釋放各因子.,1.核蛋白體大小亞基分離；,2.起始氨基酰-tRNA與小亞基P位結(jié)合；,3. mRNA在核蛋白體小亞基準(zhǔn)確就位； ,真核生物翻譯起始復(fù)合物形成過程,二、肽鏈合成延長(zhǎng),概 述 肽鏈合成：指根據(jù)mRNA密碼序列的指導(dǎo)，按 次 序添加氨基酸從N端向C端延伸肽 鏈到合成終止的過程。,肽鏈延長(zhǎng)在核蛋白體上連續(xù)性循環(huán)式進(jìn)行，每次循環(huán)增加一個(gè)氨基酸，包括以下三步：,核蛋白體循環(huán) (ribosomal cycle)：,進(jìn)位(entrance) 成肽(peptide bondformation) 轉(zhuǎn)位(translocation,.延長(zhǎng)因子(elongation factor, EF),延伸過程所需蛋白因子稱為延長(zhǎng)因子 原核生物：EF-T (EF-Tu, EF-Ts); EF-G,肽鏈合成的延長(zhǎng)因子,又稱注冊(cè)(registration),1.進(jìn)位,指根據(jù)mRNA下一組遺傳密碼指導(dǎo)，使相應(yīng)氨基酰-tRNA進(jìn)入核蛋白體A位。,目 錄,合成過程,延長(zhǎng)因子EF-T催化進(jìn)位（原核生物）,目 錄,Tu,Ts,GTP,GDP,Tu,Ts,GTP,目 錄,2.成肽,A位成肽,A位,N端,3.轉(zhuǎn)位,延長(zhǎng)因子EF-G有轉(zhuǎn)位酶( translocase )活性，可結(jié)合并水解1分子GTP，促進(jìn)核蛋白體向mRNA的3側(cè)移動(dòng) 。,EF-G轉(zhuǎn)位酶活性，消耗1GTP,fMet,fMet,目 錄,真核生物肽鏈合成的延長(zhǎng)過程與原核基本相似，但有不同的反應(yīng)體系和延長(zhǎng)因子。 另外，真核細(xì)胞核蛋白體沒有E位，轉(zhuǎn)位時(shí)卸載的tRNA直接從P位脫落。,（三）真核生物延長(zhǎng)過程,三、肽鏈合成的終止,當(dāng)mRNA上終止密碼出現(xiàn)后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰-tRNA中釋出，mRNA、核蛋白體等分離，這些過程稱為肽鏈合成終止。,需相應(yīng)的蛋白因子(釋放因子)參與,釋放因子 (release factor, RF) 種類:,原核生物釋放因子：RF-1，RF-2 RF-3 真核生物釋放因子：eRF,1.識(shí)別終止密碼，如RF-1特異識(shí)別UAA、UAG；而RF-2可識(shí)別UAA、UGA。 需能量GTP, RF-3 GTPase 2.誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚? 使肽鏈從 核蛋白體上釋放。,釋放因子的功能,RF,目 錄,多聚核蛋白體(polysome),目 錄,蛋白質(zhì)合成過程中一條mRNA上附著多個(gè)核蛋白體形成多聚核蛋白體.,電鏡下的多聚核蛋白體現(xiàn)象,目 錄,多聚核蛋白體產(chǎn)生,四.蛋白質(zhì)生物合成的調(diào)節(jié),（一）閱讀框架的漂移、重疊和5AUG 的作用,1.基因重疊調(diào)節(jié)： 同一DNA序列以不同的框架閱讀方式編碼不同種類的蛋白質(zhì),病毒基因組中重疊基因,基因重疊,A蛋白質(zhì),B蛋白質(zhì),2. 5-AUG的作用,起始密碼AUG上游的非編碼區(qū)也有一個(gè)或數(shù)個(gè)AUG稱5 AUG,。, 從非編碼區(qū)第一個(gè)5 AUG開始翻譯很快就會(huì)遇到終止密碼子,翻譯的產(chǎn)物為無活性的短肽,減少正常AUG的翻譯啟動(dòng)作用,從而抑制正常翻譯的頻率.對(duì)翻譯起始的競(jìng)爭(zhēng).,正常翻譯,5 AUG競(jìng)爭(zhēng)正常起始密碼翻譯,（二）翻譯錯(cuò)誤校正,.tRNA與密碼子反向互補(bǔ)配對(duì)，以 上是遺傳信息正確解讀的保障,.氨基酰-tRNA合成酶對(duì)氨基酸與 tRNA特異選擇性,（三）5帽和polyA尾,2.polyA位點(diǎn)的數(shù)目，有或無對(duì)形成不同類型的翻譯產(chǎn)物具有重要的調(diào)節(jié)意義,5帽和polyA尾具有保護(hù)mRNA維持 其穩(wěn)定, 保證翻譯過程的穩(wěn)定.,降鈣素基因,polyA的調(diào)節(jié),（四）蛋白合成阻斷劑,.抗生素(antibiotics)類阻斷劑 是微生物產(chǎn)生的能夠殺滅或抑制細(xì)菌的一類藥物。,抗生素類,抗生素抑制蛋白質(zhì)生物合成的原理,四環(huán)素族抑制氨基酰入位,目 錄,與酪氨酰-tRNA相似,抗生素類,嘌呤霉素作用示意圖,與氨基酰 tRNA相似 核糖體錯(cuò)認(rèn)為A位是活化的氨基酸,抗代謝藥,抗腫瘤化療的藥物: 阻斷真核細(xì)胞蛋白質(zhì)的生物合成.故稱為抗代謝藥.,抗腫瘤化療的藥物產(chǎn)生耐藥的原因:編碼人的多重耐藥性基因(multiple drug resistant MDR)表達(dá)的結(jié)果,其他干擾蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì),毒素(toxin) 干擾素(interferon),白喉毒素(diphtheria toxin)的作用機(jī)理,白喉毒素,+,+,ADP糖基化修飾,（二）干擾素：真核細(xì)胞感染病毒后能分泌 一類有抗病毒作用的蛋白質(zhì),干擾素的分類：,白細(xì)胞INF- 成纖維細(xì)胞-INF- 淋巴細(xì)胞-INF-,2.干擾素的作用機(jī)理,(2). 干擾素誘導(dǎo)病毒RNA降解,核酸內(nèi)切酶,第三節(jié).蛋白質(zhì)的加工和修飾,肽鏈一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾 高級(jí)結(jié)構(gòu)修飾,蛋白質(zhì)的修飾主要包括,（一）一級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾,一.蛋白質(zhì)翻譯后的加工修飾 (化學(xué)編輯),1.個(gè)別氨基酸的化學(xué)修飾如;羥基化, 磷酸化(絲氨酸,蘇氨酸),2.結(jié)合蛋白質(zhì)進(jìn)行糖基化,脂酰 化及輔基的連結(jié).,(二).高級(jí)結(jié)構(gòu)的修飾 亞基的聚合,（三）蛋白質(zhì)的糖基化修飾,1.實(shí)質(zhì): 一種或多種糖以共價(jià)鍵連接到肽鏈上的蛋白質(zhì)。,2.場(chǎng)所: 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體。,3.連接方式:,N-連接：,O-連接：,目 錄,糖上羥基參與共價(jià)鍵的形成,(1)N-連接糖蛋白,定義 糖蛋白的糖鏈與蛋白部分的Asn-X-Ser序列的天氡酰胺氮以共價(jià)鍵連接稱N-連接糖蛋白。,糖基化位點(diǎn) N-連接糖蛋白中Asn-X-Ser/Thr三個(gè)氨基酸殘基的序列子稱為糖基化位點(diǎn)。,(2).O-連接糖蛋白,定義 糖蛋白糖鏈與蛋白部分的絲/蘇氨酸殘基的羥基相連，稱為O-連接糖蛋白。,1. 對(duì)新生肽鏈的影響 促進(jìn)肽鏈的折疊;維持蛋白質(zhì)的正確的空間構(gòu)象；影響亞基聚合; 是細(xì)胞運(yùn)輸和分揀的信號(hào)。,2. 保護(hù)糖蛋白不受蛋白酶的水解，延長(zhǎng)其半 衰期。,3. 參與分子的識(shí)別作用,4.糖基化修飾作用,脫甲酰基酶,氨基肽酶切除N端的fMet或 Met.,二.肽鏈N端的的切除,三 .前體的加工,最初分泌是無活性的酶原形式,經(jīng)肽段的切除轉(zhuǎn)變有活性的蛋白質(zhì).,四.剪切和剪接,(一).剪切 已合成的多肽鏈經(jīng)翻譯后加工切割后生成多種不同活性的蛋白質(zhì)或多肽.,鴉片促黑皮質(zhì)素原(POMC)的水解修飾,促黑素,脂解釋放激素,(二).剪接,蛋白質(zhì)前體經(jīng)多肽的剪輯,剪除某些氨基酸片段,再以一定的順序連接起來最終成為成熟有活性的蛋白質(zhì)過程. 被剪接的無活性的氨基酸序列成為蛋白質(zhì)的內(nèi)含子,它是由轉(zhuǎn)座子編碼的.也是翻譯后的調(diào)節(jié)形式之一.,第四節(jié) 蛋白質(zhì)的折疊,一蛋白質(zhì)的正確折疊是其行使功能的基礎(chǔ),與蛋白質(zhì)折疊相關(guān)的分子： 分子伴侶(molecular chaperon) 二硫鍵異構(gòu)酶(disulfide isomerase, PDI) 谷胱甘肽 肽脯酰異構(gòu)酶(peptide prolyl cis-trans isomerase, PPI),（一）分子伴侶 （chaperon),分子伴侶是細(xì)胞一類保守蛋白質(zhì)，能識(shí)別肽鏈的非天然構(gòu)象，通過與疏水肽段結(jié)合和釋放作用（消耗ATP),消除蛋白質(zhì)不正確的疊折，促進(jìn)各功能域和整體蛋白質(zhì)的正確折疊。,分子伴侶分類,熱休克蛋白,伴侶素,熱休克蛋白 (heat shock protein, HSP),常見hsp70 功能:結(jié)合尚未離開核糖體的新生肽鏈或正 在穿膜的肽鏈,防止肽鏈?zhǔn)杷五e(cuò)誤聚 集,有利于 肽鏈的正確折疊.,2. 伴侶素(chaperonins) Ecoil 包括GroEL和GroES (真核細(xì)胞同源物HSP60, HSP10)家族，作用為非自發(fā)折疊的蛋白質(zhì)創(chuàng)造折疊的微環(huán)境,Hsp60:具有桶狀結(jié)構(gòu),伴侶素GroEL/GroES系統(tǒng)促進(jìn)蛋白質(zhì)折疊過程,hsp60,hsp60,hsp60,（二）蛋白二硫鍵形成,二硫鍵形成異構(gòu)酶 谷胱甘肽,二硫鍵異構(gòu)酶,部位:內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 二硫鍵異構(gòu)酶在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔活性很高,多肽鏈內(nèi)或肽鏈之間二硫鍵的正確形成對(duì)穩(wěn)主要在細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)行。,功能: 在肽鏈中催化錯(cuò)配二硫鍵斷裂并形成正確二硫鍵連接，最終使蛋白質(zhì)形成熱力學(xué)最穩(wěn)定的天然構(gòu)象。,一級(jí)結(jié)構(gòu)是蛋白質(zhì)空間構(gòu)象和特異生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。,目 錄,谷胱甘肽 鏈內(nèi)二硫鍵形成起著重要作用,G-SH:還原性谷胱甘肽 G-s-s-G:氧化性谷胱甘肽,G-SH,鏈內(nèi)二硫鍵形成機(jī)制,（三）.肽-脯氨酰順反異構(gòu)酶,多肽鏈中肽酰-脯氨酸間形成的肽鍵有順反兩種異構(gòu)體，空間構(gòu)象明顯差別。,肽酰-脯氨酰順反異構(gòu)酶可促進(jìn)上述順反兩種異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)換。,肽酰-脯氨酰順反異構(gòu)酶是蛋白質(zhì)三維構(gòu)象形成的限速酶，,第五節(jié) 蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn),一蛋白質(zhì)分泌的細(xì)胞運(yùn)輸過程,蛋白質(zhì)分泌：蛋白質(zhì)從細(xì)胞內(nèi)釋放到細(xì) 胞外空間的過程,分泌過程：細(xì)胞質(zhì)核糖體粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 形成輸送小泡高爾基體 形成分泌小泡靶部位 或泡吐到細(xì)胞外部,蛋白質(zhì)合成后的靶向輸送,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)胞靶部位，這一過程稱為蛋白質(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)中存在分選信號(hào)，主要為N末端特異氨基酸序列，可引導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞的適當(dāng)靶部位，這一序列稱為信號(hào)序列 。, 信號(hào)序列(signal sequence),二蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)理論,真核生物運(yùn)送蛋白質(zhì)的方式： 信號(hào)肽引導(dǎo)的經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運(yùn)送途徑 經(jīng)導(dǎo)肽引導(dǎo)的運(yùn)送途徑,翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)同步 翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn),三.與靶向輸送相關(guān)的分子 -分子伴侶（chaperon),分子伴侶是細(xì)胞一類保守蛋白質(zhì)，能 識(shí)別肽鏈的非天然構(gòu)象，通過與疏水 肽段結(jié)合和釋放作用（消耗ATP),消 除蛋白質(zhì)不正確的疊折，促進(jìn)各功能 域和整體蛋白質(zhì)的正確折疊。,熱休克蛋白 (heat shock protein, HSP),常見hsp70 hsp60 功能:結(jié)合尚未離開核糖體的新生肽鏈或正 在穿膜的肽鏈,防止肽鏈?zhǔn)杷五e(cuò)誤 聚集,有利于肽鏈的正確折疊.,六.蛋白的靶向輸送過程,(一).分泌蛋白的靶向輸送,真核細(xì)胞分泌蛋白前體合成后靶向輸送過程：,細(xì)胞質(zhì)核糖體粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成輸送小泡高爾基體形成分泌小泡泡吐到細(xì)胞外部,1.信號(hào)肽(signal peptide),各種新生分泌蛋白的N端保守 的氨基酸序列稱信號(hào)肽。,多數(shù)信號(hào)肽位于肽鏈N端，也有位于位于中部的。,靶向輸送蛋白的信號(hào)序列或成分,導(dǎo)肽,導(dǎo)肽,信號(hào)肽的一級(jí)結(jié)構(gòu),10-15 -螺旋,2.分泌性蛋白信號(hào)肽的作用( function of signal peptide),將肽鏈引向并跨過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜.這個(gè)過 程需要信號(hào)肽識(shí)別顆粒 (signal recongnition particle SPR)及受體 協(xié)助.,信號(hào)肽引導(dǎo)真核分泌蛋白進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng),目 錄,蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)因子,hsp70,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)肽靶向引導(dǎo)肽鏈進(jìn)入線粒體,(二).導(dǎo)肽理論,線粒體,葉綠體等細(xì)胞器的膜蛋白是 由導(dǎo)肽牽引和定位的.是肽鏈先合成后再分選 和運(yùn)輸?shù)?,(1).堿性氨基酸含量豐富,分散于不帶 電荷的氨基酸中. (2).缺失帶有負(fù)電的酸性氨基酸殘基. (3).有形成兩性-螺旋的能力,1.導(dǎo)肽特征:,線粒體蛋白的靶向輸送,目 錄,導(dǎo)肽,Hsp60替換Hsp70,(三)細(xì)胞核蛋白的靶向輸送,目 錄,肽鏈轉(zhuǎn)位，輸入因子解聚,4-8氨基酸,GTPase,1.核定位序列不一定位于N端. 2.蛋白質(zhì)定位后核定位序列不被切除. 3.需要核輸入因子協(xié)助，它是核定位信號(hào)的 受體，具有GTPase酶活性（又稱Ran蛋白）,細(xì)胞核蛋白的靶向輸送特點(diǎn)：,功能蛋白質(zhì)的研究進(jìn)展,一蛋白質(zhì)工程的概念和技術(shù)路線,蛋白質(zhì)工程：,1981年,美國基因公司Ulmer提出,是指通過對(duì)蛋白質(zhì)化學(xué),蛋白質(zhì)晶體學(xué)和動(dòng)力學(xué)的研究獲取關(guān)于蛋白質(zhì)理化等各方面的信息,在此基礎(chǔ)上對(duì)編碼該蛋白的基因進(jìn)行有目的設(shè)計(jì)改造,并通過基因工程等手段將其進(jìn)行表達(dá)和分離純化,最終將投入使用.,蛋白質(zhì)工程基本步驟,分離純化目的蛋白,對(duì)目的蛋白進(jìn)行氨基酸測(cè)序,晶體衍射,核磁共振進(jìn)行分析,獲得結(jié)構(gòu)和功能的數(shù)據(jù).,（一）蛋白質(zhì)工程研究的一般規(guī)律,(二)蛋白質(zhì)工程和基因突變,對(duì)蛋白質(zhì)的改造水平: 蛋白質(zhì)水平 基因水平,指對(duì)生產(chǎn)出的蛋白質(zhì)進(jìn)行加工和修飾,如磷酸化,糖基化等. 缺點(diǎn):反應(yīng)條件劇烈 專一性不強(qiáng). 操作量大.,蛋白質(zhì)水平改造:,根據(jù)目的對(duì)編碼蛋白質(zhì)的基因進(jìn)行改造, 小大改變一個(gè)核酸大到改變某一結(jié)構(gòu)域的編 碼序列.常使用基因誘變技術(shù).,基因水平的改造:,定點(diǎn)誘變,專一改變基因中某個(gè)或某些特定氨基酸的技術(shù)，產(chǎn)生工業(yè)或醫(yī)藥所需的蛋白質(zhì),二蛋白質(zhì)的功能域及模擬肽,(一)功能蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn):,1.結(jié)構(gòu)域:.分子量大的蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)常 可被分成一個(gè)或一個(gè)以