翻譯水平的調(diào)節(jié)PPT課件

1、 遺傳密碼的性質(zhì) 通過校正通過校正tRNA的方的方 式式 校正基因的堿基缺失校正基因的堿基缺失 和插入和插入 為催化DNA拓?fù)鋵W(xué)異構(gòu)體相互轉(zhuǎn)變的酶之總稱。催化DNA鏈斷開 和結(jié)合的偶聯(lián)反應(yīng)，為了分析體外反應(yīng)機(jī)制，用環(huán)狀DNA為底物。 在閉環(huán)狀雙鏈DNA的拓?fù)鋵W(xué)轉(zhuǎn)變中，要暫時(shí)的將DNA的一個(gè)鏈或 兩個(gè)鏈切斷，根據(jù)異構(gòu)體化的方式而分為二個(gè)型。切斷一個(gè)鏈而改 變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的稱為型拓?fù)洚悩?gòu)酶（top- oisomerase），通 過切斷二個(gè)鏈來進(jìn)行的稱為型拓?fù)洚悩?gòu)酶 （topoisomerase）。屬于型的拓?fù)洚悩?gòu)酶，有大腸桿菌的 蛋白（-protein，由分子量11萬的單個(gè)多肽鏈所成）及各種 真核細(xì)胞

2、中存在的切斷-結(jié)合酶（nicking-closing enzyme，分 子量約6萬5千7萬的及分子量約10萬的）。型拓?fù)洚悩?gòu)酶， 有存在于細(xì)菌中的DNA促旋酶、噬菌體T4的拓?fù)洚悩?gòu)酶以及真 核細(xì)胞中依賴ATP的拓?fù)洚悩?gòu)酶等。 在型拓?fù)洚悩?gòu)酶中，DNA促旋酶可單獨(dú)催化閉環(huán)狀DNA產(chǎn)生超螺旋，這是獨(dú)特的。 (一) 翻譯內(nèi)含子(translational intron) T4DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶在ATP存在下，可使超螺旋DNA變成松散的DNA，其中有DNA雙鏈的斷裂，鏈的旋轉(zhuǎn)，再縫 合。全酶由三種亞基六個(gè)蛋白質(zhì)分子組成，分別由基因39、基因52和基因60編碼?；?9編碼的亞基有520個(gè)氨 基酸，ATP

3、酶活性。基因52編碼的亞基有441個(gè)氨基酸，松散DNA超螺旋?；?0編碼的亞基有160個(gè)氨基酸， 結(jié)合各亞基，協(xié)調(diào)功能。這三個(gè)亞基的蛋白質(zhì)順序已分析清楚。已經(jīng)獲得基因39、52、60的DNA克隆，并在大 腸桿菌中高效表達(dá)蛋白質(zhì)。 T4 DNA topoisomerase: a new ATP-dependent enzyme essential for initiation of T4 bacteriophage DNA replication Nature 281, 456 - 461 (11 October 1979) Leroy F. Liu, Chung-Cheng Liu 14(1

4、8): 73797390. W M Huang 對(duì)基因60的核苷酸序列分析后，難以排出合適的閱 讀框架，與它表達(dá)產(chǎn)物蛋白質(zhì)的氨基酸順序?qū)φ眨?發(fā)現(xiàn)在第46位甘氨酸和第47位亮氨酸密碼子之間， 有50個(gè)核苷酸插入，其中緊跟第46位甘氨酸密碼 的是一個(gè)終止密碼TAG。 DNA有義鏈 5GGCTAG CTC3 mRNA 5GGCUAG CTC3 蛋白質(zhì)序列 甘氨酸 亮氨酸 第46位 第47位 在細(xì)胞中，mRNA中是否也有這段插入序列？ 人工合成基因60編碼區(qū)的30聚多核苷酸和插入序 列的30聚多核苷酸作為兩種探針，分別檢測(cè)T4感 染細(xì)胞的RNA，雜交分析，兩種探針完全給出相 同的雜交圖譜一條帶，實(shí)際

5、上細(xì)胞中只有一種 RNA，沒有發(fā)現(xiàn)有mRNA剪切加工的現(xiàn)象。對(duì) 細(xì)胞中基因60的mRNA作核苷酸序列分析，都發(fā) 現(xiàn)有50核苷酸插入序列的存在。 RNA電泳電泳 轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移 雜交分析雜交分析 正極正極 負(fù)極負(fù)極 共三條帶共三條帶編碼區(qū)探針編碼區(qū)探針插入序列探針插入序列探針 DNA轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 錄錄 剪接剪接 + 無論哪種探針都只有一條相同的帶，說明細(xì)胞中只無論哪種探針都只有一條相同的帶，說明細(xì)胞中只 有一種有一種RNA 普遍性： 1. 將50個(gè)核苷酸序列插入到LacZ的適當(dāng)編碼序列內(nèi)，在翻譯過程中，大腸桿菌核糖體同樣可以跳 過這個(gè)非翻譯序列，產(chǎn)生完整的半乳糖苷酶。 2. 在酵母表達(dá)系統(tǒng)中，酵母核糖體也能跳

6、過這段序列，產(chǎn)生完整的蛋白質(zhì)。 意義： 設(shè)想在翻譯水平上調(diào)控，形成不同的二級(jí) 結(jié)構(gòu)。 Evaluation of the mutations suggests 5 requirements for efficient ribosome hopping: Amino acid residues 17 to 32 of the nascent peptide Termination codon right after codon 47 A short hairpin at the take-off site Identity between codons 47 and 48 A 50 nt spa

7、cing between codons 47 and 48 Science, Vol 239, Issue 4843, 1005-1012, 1988 A persistent untranslated sequence within bacteriophage T4 DNA topoisomerase gene 60 WM Huang, SZ Ao, S Casjens, R Orlandi, R Zeikus, R Weiss, D Winge, and M Fang Department of Cellular, Viral and Molecular Biology, Universi

8、ty of Utah Medical Center, Salt Lake City 84132 abstract A 50-nucleotide untranslated region is shown to be present within the coding sequence of Escherichia coli bacteriophage T4 gene 60, which encodes one of the subunits for its type II DNA topoisomerase. This interruption is part of the transcrib

9、ed messenger RNA and appears not to be removed before translation. Thus, the usual colinearity between messenger RNA and the encoded protein sequence apparently does not exist in this case. The interruption is bracketed by a direct repeat of five base pairs. A mechanism is proposed in which folding

10、of the untranslated region brings together codons separated by the interruption so that the elongating ribosome may skip the 50 nucleotides during translation. The alternative possibility, that the protein is efficiently translated from a very minor and undetectable form of processed messenger RNA,

11、seems unlikely, but has not been completely ruled out. 安徽省懷遠(yuǎn)第一中學(xué) 敖世洲，1952屆校友，研究員(中國科學(xué)院上海生物化學(xué)研究所學(xué)術(shù)委員 會(huì)副主任)，1957年畢業(yè)于北京大學(xué)生物系。曾兼任中國科學(xué)院上海生物 化學(xué)研究所分子生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、主任，現(xiàn)兼任該實(shí)驗(yàn)室學(xué) 術(shù)委員會(huì)主任。1993年被評(píng)為中國科學(xué)院優(yōu)秀研究生導(dǎo)師。 （二）microRNA （三）蛋白質(zhì)合成過程的調(diào)節(jié) 1.珠蛋白合成調(diào)控-eIF2磷酸化對(duì)翻譯的調(diào)控： 紅細(xì)胞體積很小，直徑只有78m，形如圓盤，中間下凹， 邊緣較厚。它具有彈性和可塑性，在通過直徑比它還小的

12、毛 細(xì)血管時(shí)，可以改變形狀，通過后仍恢復(fù)原形。 正常成熟的紅細(xì)胞沒有細(xì)胞核，也沒有高爾基體和線粒體等 細(xì)胞器，但它仍具有代謝功能。紅細(xì)胞內(nèi)充滿著豐富的血紅 蛋白，血紅蛋白約占細(xì)胞重量的32，水占64，其余4 為脂質(zhì)、糖類和各種電解質(zhì)。 哺乳動(dòng)物網(wǎng)織紅細(xì)哺乳動(dòng)物網(wǎng)織紅細(xì) 胞蛋白質(zhì)合成調(diào)控研究胞蛋白質(zhì)合成調(diào)控研究 得較為詳細(xì)。得較為詳細(xì)。 網(wǎng)織紅網(wǎng)織紅 細(xì)胞是紅細(xì)胞成熟前發(fā)細(xì)胞是紅細(xì)胞成熟前發(fā) 育的最后階段，由它合育的最后階段，由它合 成的蛋白質(zhì)成的蛋白質(zhì)90以上是以上是 珠蛋白珠蛋白。 珠蛋白 鐵卟啉 血紅素血紅素 血紅蛋白 血紅素與珠蛋白的合成以平行速血紅素與珠蛋白的合成以平行速 度進(jìn)行，如完

13、整細(xì)胞中缺鐵或網(wǎng)織紅度進(jìn)行，如完整細(xì)胞中缺鐵或網(wǎng)織紅 細(xì)胞內(nèi)缺血紅素，合成蛋白質(zhì)的速度細(xì)胞內(nèi)缺血紅素，合成蛋白質(zhì)的速度 下降到原來的下降到原來的10。 血紅素缺乏造成的影響是生成了一個(gè)抑制 物 血 紅 素 調(diào) 控 阻 遏 物 ( H C R ) 。 分 子 量 80,000-90,000，含有蛋白激酶的性質(zhì)， 可磷?；痚IF-2，80S起始復(fù)合物不能形成， 加入外源的eIF-2或HCR抗體可克服HCR 的影響。有一種專一性的磷酸酶可以催化 這個(gè)逆反應(yīng)。 2.酵母 eIF-2的磷酸化對(duì)GCN4 mRNA 翻譯起始的激活作用 啤酒酵母的GCN4是一個(gè)轉(zhuǎn)錄因子，它能特異地 結(jié)合與許多氨基酸合成酶基因

14、的啟動(dòng)子TGACTC 上，誘導(dǎo)基因的轉(zhuǎn)錄。 GCN4 蛋白質(zhì)合成量的增多是由于GCN4 mRNA 在翻譯時(shí)被激活。 上游的AUG起始密碼子的存在抑制下游ORF 的翻譯 在eIF-2正常水平時(shí)，上游的每個(gè)ORF都能進(jìn) 行翻譯，GCN4的翻譯幾率較少 Model of protein synthesis on circular polysomes and recycling of ribosomal subunits. 在氨基酸饑餓的條件下，磷酸化的eIF-2增多， 活化的eIF-2減少，翻譯起始復(fù)合物的再循環(huán)必 然受到限制。翻譯完uORF1后的核糖體迅速滑 過其它uORF，到達(dá)GCN4-ORF開

15、始翻譯，逃 避了其它uORF的抑制。 玉米籽粒顏色 五、翻譯后水平的調(diào)節(jié)五、翻譯后水平的調(diào)節(jié) （一）蛋白質(zhì)的成熟 1. 多余序列的切除 胰島素原的激活 2. 蛋白質(zhì)內(nèi)含子Intein 蛋白質(zhì)內(nèi)含子是蛋白質(zhì)中的一段多肽鏈，靠自我 剪切的方式從前體蛋白中分離出來，同時(shí)兩端以 肽鍵的方式相連。蛋白內(nèi)含子又稱為內(nèi)蛋白子。 蛋白外顯子又稱為外蛋白子（estein）。 特征序列 A、B、C、D、E、F、G六個(gè)保守的motif Ser類型 Cys類型 用途 構(gòu)建表達(dá)載體，產(chǎn)生蛋白質(zhì)。 NEW ENGLAND BioLabs INC. IMPACT-CN System （二）蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的正確形成: 分子伴

16、侶 1. Anfinsen 的牛胰核糖 核酸酶變性 復(fù)性試驗(yàn) RNaseA 50年代末完成全序列測(cè)定的第一個(gè)蛋白質(zhì)，124 個(gè)氨基酸，MW12600，4對(duì)二硫鍵。在8mol/L 尿素，-巰基乙醇存在時(shí)，二硫鍵被破壞，變?yōu)樗?散結(jié)構(gòu)。透析，除去尿素和-巰基乙醇，再加入氧 化劑，則重新恢復(fù)構(gòu)象。 蛋白質(zhì)自組裝(Selfassembly)假說 第一階段是成核（nucleation)。由于擠壓效應(yīng)或疏水作用，多肽鏈中的一些小肽段迅速行成螺旋，作為進(jìn)一步折 疊的核心，稱為核區(qū)。 第二階段是折卷（collapse)。已成為核的結(jié)構(gòu)，隨后散落成為較大的超二級(jí)結(jié)構(gòu)單元的集合體，包括一些 -折疊 片和-轉(zhuǎn)角的形

17、成。 第三階段是凝集（condensation)。上述集合體在原子水平上凝集，形成致密的三級(jí)結(jié)構(gòu)。 “這個(gè)實(shí)驗(yàn)出色地證明了蛋白質(zhì)的功能 取決于特定的天然構(gòu)象，而規(guī)定其構(gòu) 象所需要的信息包含在它的氨基酸序 列中?！?摘自基礎(chǔ)生物化學(xué) （高等教育出版社，2001.7) Christian B. Anfinsen(USA)因此獲得1972年諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。 問題： 特例 ：RNase的超穩(wěn)定性。 蛋白質(zhì)的合成過程：蛋白質(zhì)的合成過程： 蛋白質(zhì)合成中，首先合成蛋白質(zhì)合成中，首先合成N端，再向端，再向C端延伸。在水相中，端延伸。在水相中， 親水的力量迫使多肽鏈?zhǔn)杷幕鶊F(tuán)聚集于內(nèi)部，親水基團(tuán)位于外親水的

18、力量迫使多肽鏈?zhǔn)杷幕鶊F(tuán)聚集于內(nèi)部，親水基團(tuán)位于外 部。新生肽鍵的折疊在合成早期業(yè)已開始，隨肽鍵的延伸同時(shí)進(jìn)部。新生肽鍵的折疊在合成早期業(yè)已開始，隨肽鍵的延伸同時(shí)進(jìn) 行折疊，形成某種結(jié)構(gòu)。這與一條變形伸展的完整肽鍵的重折疊行折疊，形成某種結(jié)構(gòu)。這與一條變形伸展的完整肽鍵的重折疊 的情況是完全不同的。的情況是完全不同的。 1962年，意大利生物學(xué)家年，意大利生物學(xué)家F.M.Ritossa在研在研 究果蠅究果蠅(Drosophila)的發(fā)育時(shí)，發(fā)現(xiàn)的發(fā)育時(shí)，發(fā)現(xiàn): 當(dāng)培養(yǎng)果蠅當(dāng)培養(yǎng)果蠅 的溫度從正常的的溫度從正常的25上升到上升到32時(shí)，幼蟲時(shí)，幼蟲 (larvae )細(xì)胞中的一些巨型染色體上的新

19、的位點(diǎn)細(xì)胞中的一些巨型染色體上的新的位點(diǎn) 變得異?；钴S。研究表明，溫度的升高促使一些變得異?；钴S。研究表明，溫度的升高促使一些 新基因的表達(dá)。這就是新基因的表達(dá)。這就是熱激反應(yīng)（熱激反應(yīng)（heat-shock response)的發(fā)現(xiàn)。的發(fā)現(xiàn)。 lThe molecular chaperone concept. Ellis RJ. Department of Biological Sciences, University of Warwick, Coventry, UK. Molecular chaperones are a ubiquitous family of cellular prot

20、eins which mediate the correct folding of other polypeptides, and in some cases their assembly into oligomeric structures, but which are not components of those final structures. 一類相互之間沒有關(guān)系的蛋白質(zhì)。它們 的功能是幫助多肽結(jié)構(gòu)的其它物質(zhì)在體內(nèi)進(jìn) 行正確的非共價(jià)的組裝，并且不是組裝完成 的結(jié)構(gòu)在發(fā)揮其正常的生物功能的組成部分。 中國科學(xué)院生物物理研究所的王志珍院士 分子伴侶幫助新生肽鏈正確折疊-助人為樂的 分子

21、伴侶太太很快出現(xiàn)在需要她盡力而為的場(chǎng) 所（新生肽鏈的折疊，越膜，應(yīng)激反應(yīng)等情 況），她主動(dòng)去發(fā)現(xiàn)她應(yīng)該幫助的正在成長(zhǎng)的 新生肽姑娘（識(shí)別折疊中間物），熱情地伸出 友誼之手（相互作用和結(jié)合），并發(fā)出警戒之 言不！不！別往哪兒走！，防止她們誤入 歧途掉進(jìn)不可自拔的死亡深淵（防止錯(cuò)誤的相 互作用導(dǎo)致的無效折疊和不可逆聚集），從而 幫助她們沿著朝向正確目標(biāo)的光明大道前進(jìn) （有利于有效折疊成功能蛋白的正確折疊途 徑）。新生肽姑娘健康地成長(zhǎng)（正確折疊）。 折疊好的蛋白質(zhì)小姐愉快地，昂首闊步地準(zhǔn)備 去做自己的貢獻(xiàn)（折疊成特定的空間構(gòu)并獲得 生物活性的功能蛋白）。 3.分子伴侶的種類 a. 分子內(nèi)分子伴侶 i

22、ntramolecular chaperone 體內(nèi)許多蛋白質(zhì)都以前導(dǎo)肽的前體形式合成，前導(dǎo)肽在蛋白質(zhì)折疊中具有分子伴侶的功能。 b. 分子伴侶 分子伴侶的分類和分布 分類 種屬 細(xì)胞內(nèi)的定位 核質(zhì)蛋白家族 Nucleoplasmin真核生物細(xì)胞核基質(zhì) Protein XLNO-38真核生物細(xì)胞核基質(zhì) NuleoplasminS真核生物細(xì)胞核基質(zhì) Hsp70 Hsp70(Hsp40、Hsp24)所有生物細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞骨架，熱休克后移至細(xì)胞核及核仁質(zhì)膜上；哺乳 動(dòng)物線粒體 DnaK (DnaJ、GrpE)大腸桿菌細(xì)胞質(zhì) Ssa1-4 SsB1 SsC1 SsD1酵母細(xì)胞質(zhì)和線粒體 Bip哺乳動(dòng)物內(nèi)

23、質(zhì)網(wǎng) Hsp60家族 GroEL(GroES)大腸桿菌細(xì)胞質(zhì) Cpn60(cpn10)真核細(xì)胞線粒體和葉綠體基質(zhì) RBP植物葉綠體 分類 種屬細(xì)胞內(nèi)的定位 TCP-1家族 TF55古細(xì)菌細(xì)胞質(zhì) Tric(TCP-1）真核生物細(xì)胞質(zhì) Hsp90家族 Hsp90哺乳動(dòng)物細(xì)胞質(zhì) Hsp83, Hsp87酵母和果蠅細(xì)胞質(zhì) Grp94哺乳動(dòng)物內(nèi)質(zhì)網(wǎng) Hsp100家族 Hsp104酵母細(xì)胞質(zhì)和核、核仁中 ClpX大腸桿菌細(xì)胞質(zhì) 1) 伴侶素家族（chaperonin, Cpn） Cpn 家族是具有獨(dú)特的雙層 7-9 元環(huán)狀結(jié)構(gòu)的寡聚蛋白（ Hemminngwen 1988; Cheng 1989 ），它

24、們以依賴 ATP 的方式促進(jìn)體內(nèi)正常和應(yīng)急條件下的蛋白質(zhì)折疊。 Cpns 又分為兩組： GroEL(Hsp60) 家族 和 TriC 家族。 GroEL 型的 Cpns 存在于真細(xì)菌、線粒體和葉綠體中，由雙層 7 個(gè)亞基組成的圓環(huán)組成， 每個(gè)亞基分子量約為 60Ku 。它們?cè)隗w內(nèi)與一種輔助因子，如 E. coli 中的 GroES ，協(xié)同作用以幫助蛋白 折疊。除了葉綠體中的類似物外，這些蛋白是應(yīng)急反應(yīng)誘導(dǎo)的。人們對(duì) GroEL 和 GroES 的結(jié)構(gòu)、功能及 其作用機(jī)制做了十分詳盡的研究。 TRiC 型（ TCP-1 環(huán)狀復(fù)合物）存在于古細(xì)菌和真核細(xì)胞質(zhì)中，由雙層 8 或 9 元環(huán)組成，亞基分

25、子量約為 55K ，與小鼠中 TCP-1 尾復(fù)合蛋白（ TCP-1 tail complex protein ）有 同源性。這種 Cpn 沒有類似 GroES 的輔助因子，而且只有古細(xì)菌中的成員有應(yīng)急誘導(dǎo)性； The structure of E.coli GroEL heat shock protein (hsp). There are 14 subunits of the GroEL. Attached to the apical domain is the GroES. The apical region is also capable of polypeptide binding. T

26、he lower region, (circled, bottom) is concerned with ATP binding. GroEL/GroES 復(fù)合體的高級(jí)結(jié)構(gòu) 2) 應(yīng)激蛋白70家族(Stress-70 family) 又稱為熱休克蛋白70家族（Hsp70 family），是一類分子量約70Ku的高度保守的ATP酶，廣泛地存在于 原核和真核細(xì)胞中，包括大腸桿菌胞漿中的DnaK/DnaJ，高等生物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的Bip、Hsc1、Hsc2、Hsc4或 hsc70，胞漿中的Hsp70、Hsp68和Ssal4p，線粒體中的Ssclp、Hsp70等。在細(xì)胞應(yīng)急和非應(yīng)急條件下的蛋 白質(zhì)代謝，如蛋

27、白質(zhì)的從頭折疊（de novo protein folding)、跨膜運(yùn)輸、錯(cuò)誤折疊多肽的降解及其調(diào)控過程 中有重要的作用。在體內(nèi)，Hsp70家族成員的主要功能是以ATP依賴的方式結(jié)合未折疊多肽鏈的疏水區(qū)以穩(wěn)定蛋 白質(zhì)的未折疊狀態(tài)，再通過有控制的釋放幫助其折疊（Hartl 1996）。 3) 應(yīng)激蛋白90家族(Stress-90 family) 即熱休克蛋白90家族（Hsp90 family），分子量在90Ku左右， 包括大腸桿菌胞漿中的HtpG，酵母胞漿中的Hsp83與Hsc83，果蠅胞 漿中的Hsp83，以及哺乳類胞漿中的Hsp90與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的Grp94 （Erp90或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)素endopl

28、asmin）等。Hsp90可以與胞漿中的類固 醇激素受體結(jié)合，封閉受體的DNA結(jié)合域，阻礙其對(duì)基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)的 激活作用，使之保持在天然的非活性狀態(tài)，但hsp90的結(jié)合也使受體保 持著對(duì)激素配體的高親和力。hsp90還與Ras信號(hào)途徑中許多信號(hào)分子 的折疊與組裝密切相關(guān)，主要是hsp90的結(jié)合與解離，介導(dǎo)了這些分子 在非活性形式與活性形式間的轉(zhuǎn)化。如轉(zhuǎn)化型酪氨酸激酶pp60v-src或 在一定條件下，從hsp90等與之形成的復(fù)合物中釋放，才能轉(zhuǎn)位至胞膜， 行使激酶的活性功能。Casein(CKII)和el/f-2a是兩種絲氨酸/蘇氨酸蛋 白激酶，其中Casein(CKII)與細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞周期

29、有關(guān)，el/f-2a激酶 則調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成，兩者均可與hsp90及其他分子伴侶形成復(fù)合物。除 hsp90以外，其他分子伴侶如hsp70,PPIs等都影響了受體分子的激活 過程。 4) 其他種類的分子伴侶 包括核質(zhì)素、T受體結(jié)合蛋白(TRAP)、大腸桿菌的SecB和觸發(fā)因子（trigger factor）及PapD、噬菌體 編碼的支架蛋白（scaffolding proteins）等。分子伴侶不僅與胞內(nèi)蛋白的折疊與組裝密切相關(guān)，影響到蛋白 質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)、定位或分泌；而且與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的信號(hào)分子的活性狀態(tài)與活性行為相關(guān)連，具有重要的生理意義 （Bohen 1995, Pratt 1997）。 c. 酶

30、1) 肽基脯氨酸順反異構(gòu)酶 Peptidyl prolyl isomerases (PPIases) accelerate cis-trans isomerization of Pro residues during protein folding. 2) 蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶? 真核生物的PDI主要位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，細(xì)菌中的類似物 是Dsb家族，位于細(xì)菌外周質(zhì)（periplasm），通過 催化巰基與二硫鍵的交換反應(yīng)，從而催化蛋白質(zhì)二硫 鍵的形成、還原（斷裂）或重排（異構(gòu)化）。在蛋白 質(zhì)折疊過程中，主要催化含有二硫鍵的膜蛋白或分泌 蛋白的正確折疊。 4.分子伴侶的作用機(jī)制 Example： Chape

31、rone rings in protein folding and degradation Arthur L. Horwich , Eilika U. Weber-Ban, and Daniel Finley PNAS Vol. 96, Issue 20, 11033-11040, September 28, 1999 返回 Protein folding within the ER 5.分子伴侶的功能 蛋白質(zhì)和新生肽的折疊模型 新生肽鏈新生肽鏈 未折疊肽鏈未折疊肽鏈 復(fù)合物復(fù)合物 中介中介 降解產(chǎn)物降解產(chǎn)物 正常功能的蛋正常功能的蛋 白質(zhì)白質(zhì) Aggregates 無效的錯(cuò)誤折無效的錯(cuò)誤折

32、疊疊 正確折疊正確折疊 釋放伴侶分子并折釋放伴侶分子并折 疊疊 被降解被降解 識(shí)別并結(jié)合識(shí)別并結(jié)合 分子伴侶分子伴侶 由于許多蛋白質(zhì)的高級(jí)結(jié)構(gòu)的形成需要分子伴侶，所以其 生物學(xué)功能廣泛。 a. -crystallin 眼睛晶狀體的主要結(jié)構(gòu)蛋白，與其它晶狀體蛋白結(jié)合以防 止它們老化和沉淀，保持晶狀體澄清和必要的折光度。 b. Hsp60. Hsp70 幫助蛋白質(zhì)進(jìn)入線粒體。 c. Sec B E.coli中維持新生肽的疏松狀態(tài)使其可以穿過質(zhì)膜而運(yùn)輸。 d. Pap D 位于細(xì)菌間質(zhì)中，與P鞭毛蛋白亞基結(jié)合防止它們?cè)谥苜|(zhì)中 聚合，從而促進(jìn)正確組裝P鞭毛。 e. Rb. 視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤抑制基因是某些

33、轉(zhuǎn)錄因子的分子伴侶。 瘋牛病、老年性癡呆癥、囊性纖維病變、家族性 高膽固醇癥、家族性淀粉樣蛋白癥、某些腫瘤、 白內(nèi)障等等都是“折疊病”。 正在火化病牛以防止“瘋牛病”的傳播 Prion 蛋白質(zhì)合成的原料： 蛋白質(zhì)氨基酸 第二十一種蛋白質(zhì)氨基酸：第二十一種蛋白質(zhì)氨基酸： 硒代半胱氨酸硒代半胱氨酸 Selenocysteine（Sec ） Several enzymes (for example, glutathione peroxidase谷胱甘肽過氧化酶(GSHPx) , tetraikiodothyronine 5 deiodinase and formate dehydrogenase)

34、contain the unusual amino acid 由由UGA編碼編碼 Sec，在動(dòng)物，在動(dòng)物 (貓、牛和鼠貓、牛和鼠 等等) 和大腸桿和大腸桿 菌中發(fā)現(xiàn)菌中發(fā)現(xiàn) 甲狀腺激素 甲狀腺分泌甲狀腺激素，調(diào)控體內(nèi) 各種化學(xué)反應(yīng)的速度（代謝速率）。 甲狀腺通過兩種方式影響機(jī)體代謝 率：刺激幾乎所有組織合成蛋白質(zhì)； 增加細(xì)胞耗氧量，細(xì)胞負(fù)擔(dān)加重， 器官代謝加快。 大脖子病 甲亢 重慶男子患甲亢 手腳現(xiàn)異常 雙手雙腳離奇腫脹，超過常人的三倍，且皮膚表 面皺皺巴巴的像熟透的“柑橘皮”。昨日，經(jīng)新 橋醫(yī)院內(nèi)分泌科診斷，銅梁縣永清鄉(xiāng)的楊斌（化 名）因患甲亢，引發(fā)十分罕見的并發(fā)癥，導(dǎo)致手 腳如同“熊掌”

35、。 甲狀腺激素存在方式有兩種： 一種是甲狀腺素（T4），在 甲狀腺內(nèi)產(chǎn)生，存在時(shí)間短， 對(duì)機(jī)體代謝率影響 較小。T4 在肝臟及其他臟器轉(zhuǎn)化為有 代謝活性的另一種形式甲狀 腺激素，叫三碘甲狀腺原氨 酸（T3）。約80有活性的 激素在T4的轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生， 剩余 20由甲狀腺自身產(chǎn)生。 T4的脫碘反應(yīng)是由脫碘酶的催化完成 I型脫碘酶的cDNA序列和蛋白 一級(jí)結(jié)構(gòu) 脫碘機(jī)理 第二十二種蛋白質(zhì)氨基酸：第二十二種蛋白質(zhì)氨基酸： 甲烷菌分解甲氨(CH3NH2)，而產(chǎn)生甲烷 。 October 16, 2002 Identification of the 22nd genetically-encoded a

36、mino acid in a methanogen methyltransferase G. Srinivasan, T.K. Ferguson, C.M. James, B. Hao, W. Gong, J. Krzycki, and M. Chan Ohio State University, Columbus, Ohio 甲胺甲基轉(zhuǎn)移酶甲胺甲基轉(zhuǎn)移酶 Proteins have long been known to be composed of only 20 building blocks, called amino acids. But about 25 years ago, sci

37、entists discovered an additional, 21st amino acid, called selenocysteine. Now, two groups of researchers led by biochemist Michael Chan and microbiologist Joseph Krzycki, both of The Ohio State University in Columbus, have identified the 22nd amino acid in an enzyme, called methyltransferase, which

38、breaks down methylamine (CH3NH2) in methane(CH4)-producing microbes called methanogens, leading to the production of methane. The scientists call this new amino acid pyrrolysine. 吡咯賴氨酸：Pyl 密碼子為密碼子為UAG 吡咯賴氨酸在產(chǎn)甲烷菌的甲胺甲基轉(zhuǎn)移酶中發(fā)現(xiàn),是目前已知的第22種參與蛋白質(zhì)生物合成的氨基酸,與標(biāo)準(zhǔn)氨基酸不 同的是,它由終止密碼子UAG的有義編碼形成.與之對(duì)應(yīng)的在產(chǎn)甲烷菌中也含有特異的吡咯賴氨酰-

39、tRNA合成酶 (PylRS)和吡咯賴氨酸t(yī)RNA(tRNAPPy1).tRNAPy1具有不同于經(jīng)典tRNA的特殊結(jié)構(gòu).產(chǎn)甲烷菌通過直接途徑和 間接途徑這兩種途徑生成吡咯賴氨酰-tRNAPy1(Pyl-tRNAPy1),它還可能通過mRNA上的特殊結(jié)構(gòu)以及其他還未 發(fā)現(xiàn)的機(jī)制,控制UAG編碼成為終止密碼子或者吡咯賴氨酸。 相關(guān)基因 pylT：編碼了一特殊的tRNACUA 。 pylS：編碼一種合成酶(LysRS) ，能將賴氨酸結(jié)合到 tRNACUA 上形成賴氨酸氨酰-tRNACUA 。 pylB 和pylC：賴氨酸氨酰- tRNACUA 被修飾為吡咯賴 氨酸氨酰- tRNACUA 。 翻譯時(shí)吡

40、咯賴氨酸氨酰-tRNACUA 攜帶的吡咯賴氨酸被結(jié)合到蛋白質(zhì)鏈。 過程中并沒有顯示本應(yīng)出現(xiàn)的終止翻譯的（UAG）作用。 1. Hao, B., W. Gong, T. Ferguson, C. James, J. Krzycki, and M. Chan. “A New UAG-Encoded Residue in the Structure of a Methanogen Methyltransferase”, Science, 2002, 296, 1462-1466. 2. Srinivasan, G., C. James, and J. Krzycki “Pyrrolysine Enc

41、oded by UAG in Archaea: Charging of a UAG-Decoding Specialized tRNA”, Science, 2002, 1459-1462. 還可不可能產(chǎn)生 新的蛋白質(zhì)氨基酸？ 需要哪些條件？ 氨酰tRNA合成酶,Mg2+ AA+ tRNA+ATP=氨酰-tRNA+AMP+PPi tRNAGln Gln-tRNA synthetase Amino acid arm Anticodon arm ATP 會(huì)產(chǎn)生更多的蛋白質(zhì)氨基酸嗎？ 對(duì)細(xì)胞或生物有哪些影響？ 有哪些用途？ 美國斯克里普斯研究所和加利福尼亞伯克利分校 的研究小組通過改變大腸桿菌的基因

42、，使大腸桿 菌能夠產(chǎn)生一種叫做“對(duì)氨苯丙氨酸”的新型氨 基酸。 運(yùn)往線粒體中的蛋白質(zhì) （四）蛋白質(zhì)降解的調(diào)節(jié)： 泛肽蛋白酶系統(tǒng) 細(xì)胞周期蛋白的消失 Proteins differ markedly in their half lives and are targeted for destruction Damaged proteins are usually quickly removed by controlled degradation; Enzymes important in metabolic regulation usually have short lives; Proteins

43、 are degraded by ATP-dependent cytosolic systems in all cells; Ubiquitin, a extremely well conserved 76-residue protein, tags proteins for destruction in eukaryotic cells by the action of three enzymes (E1, E2 and E3); 2004年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 得主 l1.哺乳動(dòng)物泛肽的結(jié)構(gòu)與特征哺乳動(dòng)物泛肽的結(jié)構(gòu)與特征 MQIVFKTLTGKTITLEPSDTIENVKAK IQDKEGIPPD

44、QQRLIFAGKQLEDGRTL SDYNIQKESTLHLVIRLRGG 2. 泛 素 蛋 白 酶 作 用 過 程 1)在ATP存在下，泛素活化酶(ubiquitin-activating enzyme)E1催化泛素羧基末端腺苷酸化，然后這個(gè)活化的泛 素以羧基端的甘氨酸(G)與E1上的一個(gè)半胱氨酸之間形成硫 酯鍵，這是一個(gè)高能鍵。2)在E1和泛素偶聯(lián)酶(ubiquitin- confugating enzyme)EZS家族之一的催化下，將泛素仍 以硫酯鍵連接于E2上，接著，在E2和泛素蛋白連接酶 (ubiquitin-protein ligase)E3的催化下，泛素從E2轉(zhuǎn)移到 降解的蛋白

45、質(zhì)的賴氨酸上形成酰胺鍵。這種泛素與蛋白質(zhì)的 復(fù)合物是一個(gè)蛋白酶復(fù)合體的作用目標(biāo)，這個(gè)蛋白酶復(fù)合體 由多條肽鏈組成，降解泛素蛋白酶復(fù)合物為多肽，降解過 程可能需要ATP供能，最后由泛素水解酶水解時(shí)放出游離的 泛素再參加下一次循環(huán)。 第二節(jié) 酶的活性調(diào)節(jié) 一、變構(gòu)效應(yīng)的調(diào)節(jié) （一）變構(gòu)酶的特性與結(jié)構(gòu) 變構(gòu)酶特點(diǎn)： a. 有多個(gè)亞基 b. 有四級(jí)結(jié)構(gòu) c. 除了有可以與底物結(jié)合的活性中心外，還有可以結(jié)合調(diào)節(jié) 物的別構(gòu)中心 d. 酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)不遵循米氏方程 （三）變構(gòu)酶調(diào)節(jié)催化活性的機(jī)理(略) （四）變構(gòu)酶舉例： a. 大腸桿菌天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶ATCase. 6個(gè)調(diào)節(jié)亞基R，上面有結(jié)合ATP和CT

46、P部位；6個(gè)催化亞基C，具催化活性。 ATP激活劑，CTP抑制劑。 Catalytic trimers are green. Regulatory dimers are red. （二）變構(gòu)酶的酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 根據(jù)結(jié)合調(diào)節(jié)物后構(gòu)象的變化對(duì)酶與底物結(jié)合的影響，分為正 協(xié)調(diào)效應(yīng)與負(fù)協(xié)調(diào)效應(yīng)。 a. 非調(diào)節(jié)酶 b. 正協(xié)同別構(gòu)酶：在中等或較低底物濃度下，底物濃度發(fā)生 較小的變化引起酶促反應(yīng)速度有較大的變化，可以靈敏的調(diào) 節(jié)酶促反應(yīng)速度。 c. 負(fù)協(xié)同別構(gòu)酶：在很寬的底物濃度范圍內(nèi)，酶促反應(yīng)速度 變化不明顯，即對(duì)底物濃度變化不敏感。 b. 3磷酸甘油醛脫氫酶：負(fù)協(xié)同效應(yīng)別構(gòu)酶代表 此酶具有四個(gè)亞基，可

47、以和四個(gè)NAD結(jié)合，但結(jié)合常數(shù)不同。酶結(jié)合NAD后，發(fā)生構(gòu)象變化。NAD 和酶結(jié)合的解離常數(shù)很小，因此雖然底物NAD濃度很低，也能順利地和酶結(jié)合。但是當(dāng)NAD濃度升 高時(shí)，酶結(jié)合了兩個(gè)NAD之后，再結(jié)合第三、第四個(gè)NAD就不那么容易。也就是說這時(shí)候再要提高 酶反應(yīng)速度是較難的，需要濃度大大提高才行。在一定的底物濃度范圍內(nèi)，底物濃度變化不足以影響酶反 應(yīng)速度。這就是負(fù)協(xié)同別構(gòu)酶對(duì)底物濃度變化的不敏感性。 D-glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (holo form) (E.C.1.2.1.12) complexed with NAD (red) 3-

48、磷酸甘油醛脫氫酶與NAD結(jié)合的解離常數(shù)(平 衡透析測(cè)定) 解離常數(shù)(mol/L) 蝦肌 兔肌 K1 510-9 10-10 K2 510-9 10-9 K3 610-7 310-7 K4 1.310-6 2.610-6 在有機(jī)體中有許多需要NAD 的代謝途徑， NAD +參與許多的反應(yīng)，其濃度波動(dòng)大。糖酵解是 生物體內(nèi)重要的代謝過程，速度要求相對(duì)穩(wěn)定，在 供氧不足的情況下，它仍需以一定的速度穩(wěn)定的進(jìn) 行反應(yīng)。因?yàn)?-磷酸甘油醛脫氫酶為此過程的負(fù)協(xié) 同別構(gòu)酶， 對(duì)底物NAD濃度變化不敏感，所以當(dāng) NAD 濃度很低(缺氧情況下)，其它需要NAD的 代謝反應(yīng)都隨之減緩時(shí)，酵解過程仍然能以一定的 速度

49、順利的進(jìn)行。由此可以看到負(fù)協(xié)同效應(yīng)別構(gòu)酶 的重要生理功能。 二、同功酶的調(diào)節(jié)二、同功酶的調(diào)節(jié) （一）同功酶的定義及形成 同功酶(isoenzyme)是能催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但其酶蛋 白本身的分子結(jié)構(gòu)、理化作用不完全相同的一組酶。它們普遍存 在于動(dòng)植物和微生物中，至今已發(fā)現(xiàn)了數(shù)百種之多，同功酶可存 在于生物的同一種屬或同一個(gè)體的不同組織，甚至同一組織、同 一細(xì)胞中。 初級(jí)同功酶： 酶蛋白由不同的基因編碼而產(chǎn)生。 次級(jí)同功酶：由一個(gè)酶蛋白的基因在表達(dá)過程中經(jīng)過不同 的加工和修飾所產(chǎn)生。 （二）意義： 1.生物不同部位的生理狀況 2.在發(fā)育過程中，適應(yīng)不同的發(fā)育階段 3.分枝代謝的調(diào)節(jié) 三、酶分子的

50、共價(jià)修飾三、酶分子的共價(jià)修飾 在某種酶的催化下，某一基因(磷?；蛳佘??；?以共價(jià)鍵與酶分子相連，使酶活性發(fā)生 改變。 主要指蛋白質(zhì)的磷酸化與脫磷酸化 蛋白質(zhì)的共價(jià)修飾 乙酰化：N末端的 氨基和賴氨酸的氨基 甲基化： 氨基、氨基：精氨酸的胍基以 及C末端的 羧基和側(cè)鏈羧基上 磷酸化：絲氨酸、蘇氨酸、 酪氨酸的羥基上 泛素化： 氨基和氨基上 糖基化： N糖苷鏈連接于天門冬酰胺的酰胺 基上 O糖苷鍵：絲氨酸、蘇氨酸、羥賴 氨酸、羥脯氨酸的羥基上 S糖苷鍵：半胱氨酸的巰基 （一）概念及特性 蛋白質(zhì)的磷酸化與脫磷酸化過程是生物體內(nèi)存在的一種普遍的調(diào)節(jié)方式，幾乎涉及所有的生理及病理過程， 如糖代謝、光

51、合作用、細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育、基因表達(dá)、神經(jīng)遞質(zhì)的合成與釋放、甚至細(xì)胞的病變，在細(xì)胞的信 號(hào)傳遞過程中有著極其重要的作用。 蛋白質(zhì)的磷酸化是指由蛋白激酶催化的把ATP或GTP的位的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到底物蛋白質(zhì)氨基酸殘基上的過程， 其逆反應(yīng)由蛋白磷酸酶催化，稱為脫磷酸化。 特 性： ATP在大多情況下是磷酸基團(tuán)的供體。蛋白質(zhì)中被 磷酸化的氨基酸殘基主要是Ser或Thr，有些蛋白 激酶可磷酸化酪氨酸。被磷酸化的氨基酸殘基可以 有多個(gè)。 多數(shù)蛋白激酶表現(xiàn)出一定的底物特異性，但很少有 絕對(duì)特異性。一種蛋白質(zhì)可作為幾種蛋白激酶的底 物和一種蛋白激酶有多種底物的情況是很常見。但 一般情況下各類蛋白激酶都有它們的適宜

52、的底物。 Glucose (red), AMP (dark blue, allosteric activator), pyridoxal phosphate (PLP, B6 derivative, light blue), and ser14 (yellow) Glycogen phosphorylase 底物蛋白質(zhì)被磷酸化的氨基酸殘基附近的氨基酸組成和順序常 常構(gòu)成被蛋白激酶辨認(rèn)的特殊區(qū)域。例如依賴cAMP的蛋白激 酶(PKA)需要底物被磷酸化的絲氨酸或蘇酸殘基附近(N端方 向)由堿性氨基酸即Arg 或 Lys 殘基，如Arg-Arg-X- Ser/Thr-x 這樣的順序，其中X可以是任何

53、氨基酸殘基。在絲 氨酸/蘇氨酸類型的蛋白激酶中，由第二信使調(diào)節(jié)的蛋白激酶 都需要底物具有類似的結(jié)構(gòu)，而這類蛋白激酶中非信息依賴性 的酪蛋白激酶則需要底物被磷酸化的氨基酸殘基C端附近要有 酸性氨基酸殘基，即具有類似X-X-Ser/Thr-X-Glu- 的結(jié) 構(gòu)順序。酪氨酸型的蛋白激酶有時(shí)需要被磷酸化氨基酸殘基附 近要有酸性氨基酸，但是不是所有這類蛋白激酶都需要這樣的 底物結(jié)構(gòu)尚不清楚。 （四）蛋白質(zhì)磷酸化的意義 1催化蛋白質(zhì)磷酸化的蛋白激酶的活性受胞內(nèi)信使cAMP， Ca2+，DG等的調(diào)控，也即其活性主要 受胞外信號(hào)的間接調(diào)節(jié)，是細(xì)胞對(duì)外界的信號(hào)作出反應(yīng)，所引起的細(xì)胞效應(yīng)，許多是持久的，如細(xì)胞

54、的分裂分化等過程。 2調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)已存在的酶的“活性酶量”。 與酶的重新合成與分解相比，這種方式是細(xì)胞對(duì)外界刺激作出迅 速反應(yīng)。 肌肉中，糖原磷酸化酶 糖元 G-1-P 糖元利用的第一步，也是糖元降解利用的主要調(diào)節(jié)機(jī)制。 動(dòng)物體內(nèi)，兩種狀態(tài)a. (四聚體，激活) b. (二聚體，失活) 3對(duì)外界信號(hào)具有級(jí)聯(lián)放大作用。 胰高血糖素升高血糖的機(jī)理。 4蛋白質(zhì)磷酸化與脫磷酸化幾乎涉及所有的生理過程，功 能上具有多樣性。除了其主要功能之一調(diào)節(jié)酶的活性以外， 從磷蛋白在胚胎發(fā)育中的營(yíng)養(yǎng)作用到細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育、分裂 分化調(diào)控、基因表達(dá)甚至癌變，都有這一過程的參與。調(diào)節(jié) 的對(duì)象，可以是酶類、功能蛋白、結(jié)構(gòu)蛋白、

55、各種受體等。 最近人們還發(fā)現(xiàn)一種非常有趣的現(xiàn)象，在某種情況下，已知 具有一定生理功能的某些蛋白質(zhì)可被磷酸化，但磷酸化的結(jié) 果對(duì)其功能并沒什么明顯影響，這種情況被稱為“啞態(tài)”磷 酸化，后來發(fā)現(xiàn)，這些被磷酸化的蛋白質(zhì)常常是蛋白水解酶 的“靶子”而被降解。因此磷酸化作用還可能參與活性分子 的“滅活”而作為某些生理過程的調(diào)節(jié)方式。 5蛋白激酶的自身磷酸化 (autophosphorylation) 幾乎所有的蛋白激酶都可以進(jìn)行自身的磷酸化 作用，即某種蛋白激酶可以利用它自身作為底 物。這種作用可以發(fā)生在酶分子之間，兩個(gè)酶 分子之間可以相互磷酸化；也可發(fā)生在分子的 內(nèi)部，即一個(gè)酶分子的催化部位可磷酸化同

56、一 分子的其它部位。 最近幾年研究證明：自身磷酸化是蛋白激酶調(diào)節(jié)其活性的重要方式。例如，磷酸化酶激酶自身磷酸化后其 基礎(chǔ)活性增高；依賴cAMP的蛋白激酶(型)的自身磷酸化可以影響其調(diào)節(jié)亞基與cAMP的結(jié)合與解離； 胰島素受體具有蛋白激酶的功能，自身被磷酸化后其活性不再依賴胰島素。雖然對(duì)于這些自身磷酸化所引 起的蛋白激酶特性的變化的具體調(diào)節(jié)機(jī)制和生理功能在多數(shù)情況下還不很清楚，但無疑這一特性為蛋白激 酶所參與眾多的生理過程提供了一種特殊而有效的自我調(diào)節(jié)方式。 蛋白質(zhì)組研究簡(jiǎn)介 基因組(Genome)： 是指一個(gè)細(xì)胞或病毒所包含的全部基因。 是基因組計(jì)劃的工作對(duì)象。 一、蛋白質(zhì)組學(xué)的定義及研究?jī)?nèi)容

57、 蛋白質(zhì)組(Proteome)一詞最早由澳大利亞學(xué)者 Wilkins等于1994年提出，指的是由一個(gè)基因組geneome或一個(gè)細(xì)胞、 組織表達(dá)的所有protein。 蛋白質(zhì)組學(xué)(proteomics)(proteomics)是研究在特定時(shí)間或環(huán)境下某個(gè)細(xì)胞或某種組織的基因組表達(dá)的全部蛋白質(zhì)。 l蛋白質(zhì)組學(xué)的真正含義在于: : 它不是按照傳統(tǒng)的方式孤立地研究某種蛋白質(zhì) 分子的功能, ,而是應(yīng)用各種蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究某種 蛋白質(zhì)在復(fù)雜的細(xì)胞環(huán)境中的功能。蛋白質(zhì)組學(xué)旨 在列出全部蛋白質(zhì)的細(xì)目, ,弄清每一個(gè)蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu) 和功能及蛋白質(zhì)群體內(nèi)的相互作用, ,對(duì)比在疾病和健 康狀態(tài)下它們的表達(dá)水平的變化

58、。 與以往的經(jīng)典蛋白質(zhì)化學(xué)研究相比， 蛋白質(zhì)組的研究對(duì)象不再是單一或少數(shù)蛋 白質(zhì)，而是著眼于全面性和整體性，需要 研究體系內(nèi)所有蛋白質(zhì)組分的物理、化學(xué)、 生物學(xué)性質(zhì)與功能，最終獲得每個(gè)蛋白質(zhì) 組分的性質(zhì)功能、 表達(dá)變化及翻譯后加工 的大規(guī)模信息。 蛋白質(zhì)組與基因組的關(guān)系 蛋白質(zhì)有自身特有的活動(dòng)規(guī)律，如動(dòng)態(tài)修飾、 加工、轉(zhuǎn)運(yùn)定位、結(jié)構(gòu)形成、代謝等，均無法 從基因組水平上的研究獲知。蛋白質(zhì)構(gòu)象病更 難于只靠DNA序列來解釋。 序列所提供的信息僅僅是一種靜止的資源， 而細(xì)胞的生命活動(dòng)是通過各種蛋白質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的一 種動(dòng)態(tài)過程。一個(gè)機(jī)體內(nèi)所有不同的細(xì)胞都共享 同一基因組，然而同一個(gè)機(jī)體的不同細(xì)胞和不同 組

59、織卻有不同的蛋白質(zhì)組，而且機(jī)體在不同發(fā)育 階段，直至最后消亡的全過程中蛋白質(zhì)組也在不 斷變化。因而蛋白質(zhì)組要比基因組復(fù)雜得多。 正如Raj Parekh 所說的那樣： “在一個(gè)細(xì)胞里，基因組能告訴我們 理論上有哪些蛋白質(zhì)會(huì)被表達(dá)，mRNA 能 告訴我們哪些蛋白質(zhì)可能被表達(dá)，而蛋白 質(zhì)組卻告訴我們蛋白質(zhì)表達(dá)的時(shí)間、地點(diǎn)、 種類和數(shù)量。” 二、蛋白質(zhì)組學(xué)的研究?jī)?nèi)容二、蛋白質(zhì)組學(xué)的研究?jī)?nèi)容 1. 細(xì)胞或組織內(nèi)蛋白質(zhì)的表達(dá)模式及修飾（表達(dá)蛋白質(zhì)組學(xué)）；細(xì)胞或組織內(nèi)蛋白質(zhì)的表達(dá)模式及修飾（表達(dá)蛋白質(zhì)組學(xué)）； 2. 蛋白質(zhì)的序列和高級(jí)結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學(xué)）；蛋白質(zhì)的序列和高級(jí)結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)組學(xué)）； 3.

60、 蛋白質(zhì)的胞內(nèi)分布及移位（細(xì)胞圖譜蛋白質(zhì)組學(xué)；蛋白質(zhì)的胞內(nèi)分布及移位（細(xì)胞圖譜蛋白質(zhì)組學(xué)； 4. 蛋白質(zhì)的功能模式（功能蛋白質(zhì)組學(xué)）：蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)及蛋白質(zhì)的功能模式（功能蛋白質(zhì)組學(xué)）：蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)及 其與其他分子的相互作用；其與其他分子的相互作用； 三、蛋白質(zhì)組學(xué)研究的程序 生物學(xué)問題的提生物學(xué)問題的提 出出 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑O(shè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑O(shè) 計(jì)計(jì) 實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組樣品實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組樣品 的制備的制備 蛋白樣品的蛋白樣品的IEF和和PAGE電泳分離電泳分離 圖像掃描和初步分析圖像掃描和初步分析 感興趣蛋感興趣蛋 白點(diǎn)的切白點(diǎn)的切 取取 胰酶對(duì)脫色后蛋白質(zhì)的消化胰酶對(duì)脫色后蛋白質(zhì)的消化 質(zhì)譜的多肽指紋