蛋白質(zhì)與蛋白組學課件

1、第三章第三章( (一一) )組成蛋白質(zhì)的氨基酸種類組成蛋白質(zhì)的氨基酸種類（amino acid AA） AA側鏈側鏈COO- H CNH3+R根據(jù)根據(jù) R 不同不同將將20種種AA分為四類分為四類：非極性疏水性氨基酸非極性疏水性氨基酸極性中性氨基酸極性中性氨基酸酸性氨基酸酸性氨基酸堿性氨基酸堿性氨基酸 蛋白質(zhì)與蛋白組學非極性疏水性非極性疏水性AAAAAA的的R R側鏈側鏈是是脂肪烴脂肪烴或或芳香烴芳香烴-疏水基團。疏水基團。 烴鏈越長疏水性越大。烴鏈越長疏水性越大。存在部位：常因相互疏水作用而處于存在部位：常因相互疏水作用而處于球狀蛋球狀蛋 白內(nèi)部白內(nèi)部或生物膜的或生物膜的跨膜雙脂層中跨膜雙脂

2、層中。蛋白質(zhì)與蛋白組學極性、中性極性、中性AA（不解離極性不解離極性AAAA）AAAA的的R R側鏈側鏈是帶有是帶有極性的烴基極性的烴基、巰基巰基和和酰胺基團酰胺基團，故有，故有 親水性，但不解離親水性，但不解離. .蛋白質(zhì)與蛋白組學酸性酸性AA特點：特點： R R側鏈側鏈含有含有羧基羧基，可解離而帶負電荷，可解離而帶負電荷 -C-C上有一個羧基（上有一個羧基（COOCOO- -) )外，外，R R基上還基上還 含有一個含有一個羧基羧基. .蛋白質(zhì)與蛋白組學堿性堿性AA特點：特點：AAAA的的R R基基都含有堿性基團都含有堿性基團-有有氨基氨基、胍基胍基和和 咪唑基咪唑基，可解離而帶正電荷。，

3、可解離而帶正電荷。酸性酸性AAAA和堿性和堿性AA-AA- -解離的極性解離的極性AAAA 5 5種種在蛋白質(zhì)分子內(nèi)在蛋白質(zhì)分子內(nèi)帶正電荷的堿性帶正電荷的堿性AAAA殘基殘基常與常與帶負電荷的帶負電荷的酸性酸性AAAA的殘基的殘基形成形成鹽鍵鹽鍵。存在部位：在蛋白質(zhì)分子的表面，與環(huán)境中水分子形成存在部位：在蛋白質(zhì)分子的表面，與環(huán)境中水分子形成 氫鍵。氫鍵。( (二二) )氨基酸的理化性質(zhì)氨基酸的理化性質(zhì)+H+-H+-H+H+1.氨基酸是兩性電解質(zhì)氨基酸是兩性電解質(zhì)AAAA等電點等電點（isoelectric pH, pI） 當溶液的當溶液的pHpH值達到某一特定值時，值達到某一特定值時，AAA

4、A所所帶帶正負電荷相等正負電荷相等，AAAA分子分子凈電荷為零凈電荷為零，對外不顯電，對外不顯電性時溶液的性時溶液的pHpH值稱之。值稱之。2.AA分子的水溶性分子的水溶性 AA由于側鏈極性不同而導致在親水環(huán)境中溶解由于側鏈極性不同而導致在親水環(huán)境中溶解度不同，據(jù)此將度不同，據(jù)此將AA分為：分為： 親水類：親水類：Arg/Asp/Asn/Glu/Gln/Cys/Gly/His/Lys/Thr/Ser 疏水類：疏水類： Ala/Ile/Leu/Met/Phe/Pro/Trp/Tyr/Val AA的側鏈可以直接影響Pr或者多肽鏈的空間折疊方式。胞質(zhì)蛋白中富含疏水氨基酸的構成肽段大多折疊于蛋白質(zhì)分子

5、的內(nèi)部，而親水氨基酸構成肽段則排列于蛋白質(zhì)表面。3. . 部分部分AAAA有紫外吸收峰有紫外吸收峰 色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸都有芳香環(huán)側鏈，其中的共軛雙都有芳香環(huán)側鏈，其中的共軛雙鍵可以在鍵可以在280nm的紫外線形成吸的紫外線形成吸收峰收峰 ，可作為分析樣品中，可作為分析樣品中Pr含量含量的方法。的方法。4.茚三酮反應茚三酮反應 茚三酮和茚三酮和-AA共熱，共熱，AA脫去其脫去其氨基和氨基和羧基，茚羧基，茚三酮被還原，產(chǎn)物可以和脫下的氨基再結合一分子茚三三酮被還原，產(chǎn)物可以和脫下的氨基再結合一分子茚三酮形成藍紫色化合物，在酮形成藍紫色化合物，在570nm具吸收峰，由于

6、吸光度具吸收峰，由于吸光度與與AA脫氨量有關，可據(jù)此測定脫氨量有關，可據(jù)此測定AA含量含量.5.成肽反應成肽反應 AA之間可以通過之間可以通過氨基氨基和和羧基羧基脫水縮合形成酰胺結構，脫水縮合形成酰胺結構，連接的化學鍵叫做連接的化學鍵叫做肽鍵肽鍵（peptide bond）二、蛋白質(zhì)分子的結構二、蛋白質(zhì)分子的結構 蛋白質(zhì)或多肽是蛋白質(zhì)或多肽是AA的聚合體，氨基酸通過肽鍵的聚合體，氨基酸通過肽鍵連接形成肽連接形成肽（peptide）。）。肽平面肽平面: 肽中肽中AA之間肽鍵的六個原子在同一平面，連接羧之間肽鍵的六個原子在同一平面，連接羧基的基的1碳原子和連接氨基的碳原子和連接氨基的2碳原子在對角

7、位置碳原子在對角位置 。Motif 模體結構域 Pr的二級結構（的二級結構（secondary structure）：）： Pr分子中某一段肽鏈的局部空間結構，即該段肽鏈的主鏈骨分子中某一段肽鏈的局部空間結構，即該段肽鏈的主鏈骨架原子的相對空間位置，不涉及架原子的相對空間位置，不涉及AA側鏈的構象側鏈的構象 化學鍵：化學鍵： H H 鍵鍵 螺旋螺旋（ helix）折疊折疊（ sheet） 轉角轉角（ turn）無規(guī)卷曲無規(guī)卷曲（random coil）蛋白質(zhì)的一級結構（蛋白質(zhì)的一級結構（primary structure）： 肽鏈中肽鏈中AA殘基（殘基（residue）的排列次序。）的排列次序

8、。 化學鍵：化學鍵： 肽鍵、二硫鍵肽鍵、二硫鍵空間結構的折疊需要分子伴侶的參與空間結構的折疊需要分子伴侶的參與螺旋結構螺旋結構折疊折疊轉角轉角轉角1與3氨基酸殘基之間形成氫鍵。蛋白質(zhì)與蛋白組學17蛋白質(zhì)的超二級結構和結構域蛋白質(zhì)的超二級結構和結構域超二級結構超二級結構(supersecondary structure(supersecondary structure） * * ： 由相鄰的幾個二級結構相互作用形成有規(guī)則的組合體。由相鄰的幾個二級結構相互作用形成有規(guī)則的組合體。是特殊的序列或結構的基本組成單元，又稱是特殊的序列或結構的基本組成單元，又稱基序基序或或模序模序（motif)motif

9、)* *. .可進一步組建成可進一步組建成結構域。結構域。超二級結構超二級結構包括：包括： 、 、 組合。組合。鈣結合蛋白中結合鈣離子鈣結合蛋白中結合鈣離子的模序的模序鋅指結構蛋白質(zhì)與蛋白組學蛋白質(zhì)的三級結構蛋白質(zhì)的三級結構tertiary structure 一條完整多肽鏈全部氨基酸的相對空間位置一條完整多肽鏈全部氨基酸的相對空間位置 化學鍵：氫鍵、疏水作用、離子鍵、范德華力化學鍵：氫鍵、疏水作用、離子鍵、范德華力結構域結構域(domain)：在超二級結構的基礎上進一步組合折疊形成在超二級結構的基礎上進一步組合折疊形成半獨立較緊密的球狀結構，半獨立較緊密的球狀結構，具有簡單的生物學功能。具有

10、簡單的生物學功能。 結構域是多肽鏈的一個結構域是多肽鏈的一個部分部分,它們可用限制性蛋白它們可用限制性蛋白酶從多肽鏈上切割下來而酶從多肽鏈上切割下來而不改變其性質(zhì)。不改變其性質(zhì)。 結構域的組合就形成結構域的組合就形成了了Pr的完整三級結構。的完整三級結構。催化結構域NADNAD+ +結合結構域結合結構域蛋白質(zhì)與蛋白組學19 結構域有兩個重要的功能結構域有兩個重要的功能* *：第一，像亞基那樣，能作為一個第一，像亞基那樣，能作為一個來有效地參與來有效地參與 蛋白質(zhì)分子的裝配。蛋白質(zhì)分子的裝配。 獨立結構域的存在可以把蛋白質(zhì)肽鏈的折疊、盤獨立結構域的存在可以把蛋白質(zhì)肽鏈的折疊、盤 曲過程簡化為個別

11、的簡單步驟。曲過程簡化為個別的簡單步驟。 這對于分子量很大的蛋白質(zhì)來說更顯得特別重要。這對于分子量很大的蛋白質(zhì)來說更顯得特別重要。第二，結構域能夠活動。對底物的結合、變構控制以及第二，結構域能夠活動。對底物的結合、變構控制以及 巨大結構的裝配具有決定作用。巨大結構的裝配具有決定作用。蛋白質(zhì)的四級結構蛋白質(zhì)的四級結構 蛋白質(zhì)四級結構（蛋白質(zhì)四級結構（quaternary structurequaternary structure）指）指的具有幾條肽鏈的蛋白質(zhì)各條肽鏈的空間布局的具有幾條肽鏈的蛋白質(zhì)各條肽鏈的空間布局 化學鍵：化學鍵：各亞基之間主要靠各亞基之間主要靠疏水作用疏水作用相互結合，相互結

12、合，氫鍵氫鍵、離子鍵和范得華力離子鍵和范得華力也參與四級結構的維持。也參與四級結構的維持。亞基（亞基（subunitsubunit）：）： 蛋白質(zhì)四級結構中蛋白質(zhì)四級結構中獨立結構的肽鏈獨立結構的肽鏈 四級結構的蛋白質(zhì)，單四級結構的蛋白質(zhì)，單獨的亞基沒有生物活性獨的亞基沒有生物活性三、蛋白質(zhì)分子結構和功能的關系三、蛋白質(zhì)分子結構和功能的關系蛋白質(zhì)一級結構是空間結構的基礎蛋白質(zhì)一級結構是空間結構的基礎 特定的空間構象主要是由蛋白質(zhì)分子中肽鏈和特定的空間構象主要是由蛋白質(zhì)分子中肽鏈和側鏈側鏈R R基團形成的次級鍵來維持基團形成的次級鍵來維持u一級結構相似的蛋白質(zhì)，其構象及功能也相似一級結構相似的蛋

13、白質(zhì)，其構象及功能也相似 促腎上腺皮質(zhì)激素促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)(ACTH)和促黑激素和促黑激素(MSH)(MSH)均均 為垂體分泌的多肽激素。為垂體分泌的多肽激素。ACTH 4ACTH 41010位的氨基酸結構與位的氨基酸結構與MSHMSH的的11111717位一樣，故位一樣，故ACTHACTH有較弱的有較弱的MSHMSH的生理作用的生理作用u Pr一級結構中參與功能活性的殘基一級結構中參與功能活性的殘基(關鍵部位關鍵部位)，發(fā)生異常改變其功能發(fā)生異常改變其功能 鐮狀鐮狀RBCRBC貧血貧血( ( Glu GluVal)Val)蛋白質(zhì)與蛋白組學22鐮刀型紅細胞性貧血：鐮刀型紅細胞性貧血

14、：*僅發(fā)生在一級結構中：僅發(fā)生在一級結構中： 6Glu換成換成6Val 由此引起：由此引起： 三級結構多一疏水鍵，三級結構多一疏水鍵， 四級結構發(fā)生線性締合四級結構發(fā)生線性締合結果：導致紅細胞發(fā)生溶血結果：導致紅細胞發(fā)生溶血蛋白質(zhì)的功能與其空間構象密切相關蛋白質(zhì)的功能與其空間構象密切相關 構象發(fā)生變化，其功能活性也隨之改變：構象發(fā)生變化，其功能活性也隨之改變： 在生物體內(nèi)，當某種物質(zhì)特異地與蛋白質(zhì)分子的在生物體內(nèi)，當某種物質(zhì)特異地與蛋白質(zhì)分子的某個部位結合，觸發(fā)該蛋白質(zhì)的構象發(fā)生一定變化，從某個部位結合，觸發(fā)該蛋白質(zhì)的構象發(fā)生一定變化，從而導致其功能活性的變化，這種現(xiàn)象稱為而導致其功能活性的變

15、化，這種現(xiàn)象稱為蛋白質(zhì)的別構蛋白質(zhì)的別構效應效應(allosteric effect)(allosteric effect)。 如：寡聚蛋白質(zhì)的一個亞基和配體結合后改變了構象，這種構如：寡聚蛋白質(zhì)的一個亞基和配體結合后改變了構象，這種構象的變化傳遞可影響其他的亞基構象，進而改變了分子的生物學象的變化傳遞可影響其他的亞基構象，進而改變了分子的生物學活性?；钚?。 蛋白質(zhì)與蛋白組學 協(xié)同作用協(xié)同作用-各亞基之間的相互作用各亞基之間的相互作用 是通過亞基間構象改變的傳遞作用產(chǎn)生的。是通過亞基間構象改變的傳遞作用產(chǎn)生的。 正協(xié)同效應：正協(xié)同效應：如果如果1 1個亞基和配體結合，使另個亞基和配體結合，使另

16、1 1個亞個亞 基與配體的結合更容易了基與配體的結合更容易了 負協(xié)同效應負協(xié)同效應：若亞基結合的配體相同，為同種協(xié)同：若亞基結合的配體相同，為同種協(xié)同 效應，如配體不同則為異種協(xié)同效應效應，如配體不同則為異種協(xié)同效應蛋白質(zhì)的結構與功能之間的關系主要表現(xiàn)在兩方面：蛋白質(zhì)的結構與功能之間的關系主要表現(xiàn)在兩方面：1.1.蛋白質(zhì)的高級結構是由一級結構氨基酸順序決定的。蛋白質(zhì)的高級結構是由一級結構氨基酸順序決定的。2.2.蛋白質(zhì)的高級結構是蛋白質(zhì)分子發(fā)揮其生物功能的重蛋白質(zhì)的高級結構是蛋白質(zhì)分子發(fā)揮其生物功能的重 要保證。要保證。四、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)四、蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)( (一一) )蛋白質(zhì)的兩性解離蛋

17、白質(zhì)的兩性解離 蛋白質(zhì)除了蛋白質(zhì)除了N N端的氨基和端的氨基和C C端的羧基可以解端的羧基可以解離外，側鏈中的某些基團在一定離外，側鏈中的某些基團在一定pHpH環(huán)境下也可環(huán)境下也可以解離以解離 蛋白質(zhì)分子所帶電荷狀況決定于特定蛋白質(zhì)分子所帶電荷狀況決定于特定pHpH環(huán)環(huán)境下所有氨基酸殘基可解離集團的的荷電情況境下所有氨基酸殘基可解離集團的的荷電情況。蛋白質(zhì)的等電點蛋白質(zhì)的等電點（pI）：）： 當?shù)鞍踪|(zhì)分子在某一當?shù)鞍踪|(zhì)分子在某一pH值的溶液中解離成值的溶液中解離成正、負離子的趨勢相等，成為兼性離子，凈電正、負離子的趨勢相等，成為兼性離子，凈電荷為零時溶液的荷為零時溶液的pH值值( (二二) )

18、蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì)蛋白質(zhì)的膠體性質(zhì) 蛋白質(zhì)分子具有膠粒蛋白質(zhì)分子具有膠粒(0.001(0.0010.10.1m)m)的特性。的特性。 其溶液穩(wěn)定原因：其溶液穩(wěn)定原因： 1.1.表面常是親水表面常是親水AAAA，可以結合水分子在蛋白，可以結合水分子在蛋白 質(zhì)表面形成一層質(zhì)表面形成一層水化膜水化膜，從而阻斷蛋白質(zhì)，從而阻斷蛋白質(zhì)分分 子相互靠近聚集，防止蛋白質(zhì)析出。子相互靠近聚集，防止蛋白質(zhì)析出。 2.2.由于蛋白質(zhì)帶有電荷，由于蛋白質(zhì)帶有電荷，同種電荷相互排斥同種電荷相互排斥 使得蛋白質(zhì)不能聚集。使得蛋白質(zhì)不能聚集。( (三三) )蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固蛋白質(zhì)的變性、沉淀和凝固 變性：變性：在某

19、些理化因素作用下，在某些理化因素作用下，PrPr空間構象被破壞從而空間構象被破壞從而導致其理化性質(zhì)的改變和生物活性的喪失導致其理化性質(zhì)的改變和生物活性的喪失- -蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)的變性（變性（denaturationdenaturation）。）。 主要破壞二硫鍵和次級鍵，不涉及肽鍵。主要破壞二硫鍵和次級鍵，不涉及肽鍵。 加熱、乙醇等有機溶劑、強酸強堿、重金屬等可以加熱、乙醇等有機溶劑、強酸強堿、重金屬等可以使蛋白質(zhì)發(fā)生變性。使蛋白質(zhì)發(fā)生變性。 復性：復性：蛋白質(zhì)變性如果程度較輕，在去除變性因素后蛋白質(zhì)變性如果程度較輕，在去除變性因素后恢復或者部分恢復其原有的構象和功能恢復或者部分恢復其原有的構

20、象和功能-復性復性 （renaturationrenaturation） 蛋白質(zhì)經(jīng)強酸強堿變性后仍可以溶解于強酸強堿蛋白質(zhì)經(jīng)強酸強堿變性后仍可以溶解于強酸強堿溶液中，將溶液中，將pHpH值調(diào)至等電點時，變性蛋白質(zhì)立即變成值調(diào)至等電點時，變性蛋白質(zhì)立即變成絮狀物，此絮狀物仍可以溶解于強酸強堿溶液中，再絮狀物，此絮狀物仍可以溶解于強酸強堿溶液中，再加熱時絮狀物變?yōu)閳怨痰哪龎K，此凝塊不再溶于強酸加熱時絮狀物變?yōu)閳怨痰哪龎K，此凝塊不再溶于強酸強堿，稱為強堿，稱為蛋白質(zhì)的凝固蛋白質(zhì)的凝固（coagulationcoagulation） 蛋白質(zhì)的沉淀、凝固蛋白質(zhì)的沉淀、凝固 變性的蛋白質(zhì)肽鏈之間相互纏繞聚

21、集從溶變性的蛋白質(zhì)肽鏈之間相互纏繞聚集從溶液中析出的現(xiàn)象液中析出的現(xiàn)象-蛋白質(zhì)的沉淀蛋白質(zhì)的沉淀。 (四)蛋白質(zhì)的紫外吸收 蛋白質(zhì)含有芳香族氨基酸，在蛋白質(zhì)含有芳香族氨基酸，在280nm280nm處有吸收峰。處有吸收峰。 在一定范圍內(nèi)在一定范圍內(nèi), , 蛋白質(zhì)溶液濃度與蛋白質(zhì)溶液濃度與A280nmA280nm成正成正比。(五)蛋白質(zhì)的呈色反應 PrPr水解產(chǎn)生水解產(chǎn)生AAAA也可發(fā)生也可發(fā)生茚三酮顯色反應茚三酮顯色反應 PrPr在稀堿溶液中和硫酸銅共熱時可以呈現(xiàn)紫色或在稀堿溶液中和硫酸銅共熱時可以呈現(xiàn)紫色或 者紅色，稱為者紅色，稱為雙縮脲反應雙縮脲反應。蛋白質(zhì)與蛋白組學(一一)透析透析(dia

22、lysis)及超濾及超濾原理原理：利用利用Pr不能透過半透膜而將不能透過半透膜而將Pr與小分子物質(zhì)分開與小分子物質(zhì)分開截留分子量的超濾膜（正壓或離心截留分子量的超濾膜（正壓或離心）半透膜半透膜五、蛋白質(zhì)的分離純五、蛋白質(zhì)的分離純化化蛋白質(zhì)與蛋白組學（二二）常用沉淀方法常用沉淀方法1.鹽析鹽析(salt precipitation)原理原理- 將（將（NH）2SO4、Na2SO4、NaCl等加入蛋白質(zhì)溶液，破等加入蛋白質(zhì)溶液，破 壞蛋白質(zhì)在水溶液中的穩(wěn)定性因素而沉淀。壞蛋白質(zhì)在水溶液中的穩(wěn)定性因素而沉淀。2、丙酮、乙醇等有機溶劑沉淀、丙酮、乙醇等有機溶劑沉淀（1）原理：極性較大有機溶劑破壞）原理

23、：極性較大有機溶劑破壞pr水化層導致水化層導致Pr沉淀析出；沉淀析出；（2）04，丙酮，丙酮10倍于倍于Pr溶液體積，盡快操作，防止變性。溶液體積，盡快操作，防止變性。3. 免疫沉淀免疫沉淀 Pr具有抗原性，用特異抗體形成免疫復合物，沉淀分離具有抗原性，用特異抗體形成免疫復合物，沉淀分離蛋白質(zhì)與蛋白組學（三三) ) 電泳（電泳（electrophoresis)： 蛋白質(zhì)在高于或低于蛋白質(zhì)在高于或低于其其pIpI的溶液中是帶電的，的溶液中是帶電的，在電場中能向電場的正極在電場中能向電場的正極或負極移動?；蜇摌O移動。電泳：電泳：通過蛋白質(zhì)在電場通過蛋白質(zhì)在電場中泳動而達到分離各種蛋中泳動而達到分離

24、各種蛋白質(zhì)的技術。白質(zhì)的技術。分類：分類： 紙電泳紙電泳 凝膠電泳凝膠電泳 等等 蛋白質(zhì)與蛋白組學（四）應用相分配或親和原理（四）應用相分配或親和原理-層析層析 分離分離 (chromatography)層析也叫色譜是分離蛋白質(zhì)常用的方法： 當?shù)鞍踪|(zhì)溶液（流動相）經(jīng)過一個固態(tài)物質(zhì)（固定相）時，待分離蛋白質(zhì)顆粒大小、電荷多少、親和力差異等不斷將蛋白質(zhì)在固定相中重新分配，并且以不同速度流經(jīng)固定相。 層析法分離、純化層析法分離、純化：Pr、多肽和多肽和AA 蛋白質(zhì)溶液流經(jīng)固定相的陰離子交換樹脂時帶負蛋白質(zhì)溶液流經(jīng)固定相的陰離子交換樹脂時帶負電荷的蛋白質(zhì)成分就與固定相結合，而帶正電荷的成電荷的蛋白質(zhì)成

25、分就與固定相結合，而帶正電荷的成分則完全通過固定相，進一步用帶負電荷的溶液（如分則完全通過固定相，進一步用帶負電荷的溶液（如ClCl- -）洗脫固定相就可以得到蛋白質(zhì)。）洗脫固定相就可以得到蛋白質(zhì)。 離子交換層析離子交換層析-陽離子交換層析陽離子交換層析 （陰離子交換層析）（陰離子交換層析） 依據(jù)：依據(jù)：PrPr和和AAAA一樣，是兩性電解質(zhì)，在某一一樣，是兩性電解質(zhì)，在某一 特定特定pHpH時，各蛋白質(zhì)的電荷量及性質(zhì)不同。時，各蛋白質(zhì)的電荷量及性質(zhì)不同。蛋白質(zhì)與蛋白組學35固定相：固定相：1.1.纖維素纖維素- - DEAE DEAE纖維素、纖維素、 CMCM纖維素纖維素2.2.葡聚糖葡聚糖

26、蛋白質(zhì)與蛋白組學 凝膠過濾凝膠過濾(gel filtration)(gel filtration)（分子篩）（分子篩）原理原理： 層析柱中填滿帶有小孔的顆層析柱中填滿帶有小孔的顆粒（一般由葡聚糖制成）。粒（一般由葡聚糖制成）。PrPr溶溶液加于柱的頂部，任其往下滲漏，液加于柱的頂部，任其往下滲漏，小分子蛋白質(zhì)進入孔內(nèi)，因而在小分子蛋白質(zhì)進入孔內(nèi)，因而在柱中滯留時間較長，大分子柱中滯留時間較長，大分子PrPr不不能進入孔內(nèi)而徑直流出，因而不能進入孔內(nèi)而徑直流出，因而不同大小的同大小的PrPr得以分離。得以分離。蛋白質(zhì)與蛋白組學37蛋白質(zhì)與蛋白組學38常用過濾層析凝膠的截留分子量范圍蛋白質(zhì)與蛋白組

27、學39親和層析法親和層析法1.1.原理原理：利用生物高分子具有能和某些相對應的專一：利用生物高分子具有能和某些相對應的專一 分子可逆結合的特性。分子可逆結合的特性。 如，如，酶的活性部位能和底物酶的活性部位能和底物 抑制劑抑制劑 輔助因子專輔助因子專 一性地結合一性地結合, ,改變條件又能使這種結合解除改變條件又能使這種結合解除. . 酶的變構中心與變構因子（或稱效應物）之酶的變構中心與變構因子（或稱效應物）之 間、抗體與抗原之間、激素與受體之間，結間、抗體與抗原之間、激素與受體之間，結 合蛋白與結合物之間合蛋白與結合物之間 。 這些被作用的對象物質(zhì)稱之為這些被作用的對象物質(zhì)稱之為配基（配基（

28、ligand) ligand) 。 蛋白質(zhì)與蛋白組學40固定相固定相-配基配基固定在固定在固相載體固相載體上上蛋白質(zhì)與蛋白組學(五五)利用蛋白質(zhì)顆粒沉降行為利用蛋白質(zhì)顆粒沉降行為- 超速離心超速離心 （ultracentrifugation)原理原理： PrPr在高速離心時，在溶液中逐漸下降，直至在高速離心時，在溶液中逐漸下降，直至其浮力與離心所產(chǎn)生的力相等，此時沉降停止。其浮力與離心所產(chǎn)生的力相等，此時沉降停止。 不同不同PrPr其密度與形態(tài)不同，沉降停止的位置就其密度與形態(tài)不同，沉降停止的位置就不同，從而達到分離不同，從而達到分離PrPr的目的。的目的。密度梯度離心蛋白質(zhì)與蛋白組學六、蛋白

29、質(zhì)分子序列及空間結構分析六、蛋白質(zhì)分子序列及空間結構分析蛋白質(zhì)序列測定蛋白質(zhì)序列測定： Sangeranger逐級降解、末端分析、再結合逐級降解、末端分析、再結合EdmanEdman降解法降解法測定肽段的測定肽段的AAAA序列序列 基因著手基因著手-先找到編碼特定蛋白質(zhì)的先找到編碼特定蛋白質(zhì)的DNADNA序列序列及及 mRNA mRNA序列，推出序列，推出AAAA序列。序列?？臻g結構測定：空間結構測定： 物理方法物理方法 X衍射，核磁共振等，衍射，核磁共振等， 計算機輔助計算機輔助生物信息學生物信息學第三章第三章 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)組與蛋白質(zhì)組學蛋白質(zhì)組與蛋白質(zhì)組學高等教育出版社高等教育出版社

30、43第二節(jié)第二節(jié) 蛋白質(zhì)組與蛋白質(zhì)組學蛋白質(zhì)組與蛋白質(zhì)組學 1994年年9月在意大利月在意大利Marc Wilkins正正式提出了蛋白質(zhì)組式提出了蛋白質(zhì)組（proteome）的概念。的概念。用于指代特定時間一個基因組或者一種用于指代特定時間一個基因組或者一種組織產(chǎn)生并利用的所有蛋白質(zhì)。組織產(chǎn)生并利用的所有蛋白質(zhì)。 蛋白質(zhì)與蛋白組學差異蛋白質(zhì)組學的研究方法和應用差異蛋白質(zhì)組學的研究方法和應用( (一一) )差異蛋白質(zhì)組學的研究內(nèi)容差異蛋白質(zhì)組學的研究內(nèi)容 比較蛋白質(zhì)組學比較蛋白質(zhì)組學 尋找不同生理或者病理狀態(tài)下組織或細胞的尋找不同生理或者病理狀態(tài)下組織或細胞的蛋白質(zhì)組變化，鑒定并研究這些差異蛋白

31、在生命蛋白質(zhì)組變化，鑒定并研究這些差異蛋白在生命過程中的作用。過程中的作用。 1.蛋白質(zhì)鑒定蛋白質(zhì)鑒定 2.蛋白質(zhì)的修飾蛋白質(zhì)的修飾 3.蛋白質(zhì)功能確定蛋白質(zhì)功能確定 1.蛋白質(zhì)鑒定蛋白質(zhì)鑒定 用電泳結果分析差異蛋白分子量、用電泳結果分析差異蛋白分子量、pI等等,結合蛋白雜結合蛋白雜交、免疫學檢測初步鑒定蛋白質(zhì)種類。交、免疫學檢測初步鑒定蛋白質(zhì)種類。 2.蛋白質(zhì)的修飾蛋白質(zhì)的修飾 確定蛋白質(zhì)的化學修飾類型確定蛋白質(zhì)的化學修飾類型 3.蛋白質(zhì)功能確定蛋白質(zhì)功能確定 酵母雜交技術、噬菌體展示技術、酵母雜交技術、噬菌體展示技術、RNA干擾技術干擾技術( (二二) )差異差異蛋白質(zhì)組學研究方法及技術路

32、線蛋白質(zhì)組學研究方法及技術路線 1. 研究方法研究方法 激光俘獲顯微切割技術激光俘獲顯微切割技術（laser capturelaser capture microdissection microdissection，LCMLCM） 新型原位技術新型原位技術 特異的從組織中分離出某一種細胞，可以高通量、高特異的從組織中分離出某一種細胞，可以高通量、高 精度、迅速的得到組織來源的某一種細胞。精度、迅速的得到組織來源的某一種細胞。 酵母雜交技術酵母雜交技術（yeast hybridizationyeast hybridization） 適用于研究生物大分子之間的相互作用適用于研究生物大分子之間的相互

33、作用 噬菌體表面展示技術噬菌體表面展示技術(phage surface display) (phage surface display) 用于研究蛋白質(zhì)相互作用的技術。用于研究蛋白質(zhì)相互作用的技術。 2. 技術路線技術路線 細胞分離和蛋白質(zhì)的提取細胞分離和蛋白質(zhì)的提取 雙向電泳雙向電泳: 第一相等電聚焦第一相等電聚焦;第二相第二相SDS-PAGE, 染色染色( (考馬斯亮藍考馬斯亮藍/銀染銀染/熒光染色熒光染色) ) 掃描圖像經(jīng)過計算機處理發(fā)現(xiàn)差異點掃描圖像經(jīng)過計算機處理發(fā)現(xiàn)差異點 手工或者自動切取蛋白斑點手工或者自動切取蛋白斑點( (差異點差異點) ) 脫鹽等處理以后可以進行質(zhì)譜分析初步測定

34、蛋白質(zhì)的脫鹽等處理以后可以進行質(zhì)譜分析初步測定蛋白質(zhì)的一級結構。一級結構。或對蛋白質(zhì)進行酶解以后采用高效液相色譜分析蛋白或對蛋白質(zhì)進行酶解以后采用高效液相色譜分析蛋白質(zhì)的氨基酸序列。質(zhì)的氨基酸序列。 此外可對蛋白質(zhì)的化學修飾進行分析。此外可對蛋白質(zhì)的化學修飾進行分析。( (三三) )差異蛋白質(zhì)組學的應用進展差異蛋白質(zhì)組學的應用進展 1.1.篩選診斷標志物篩選診斷標志物 2. 2.研究發(fā)病機制研究發(fā)病機制 3. 3.研究藥物作用機制研究藥物作用機制 4. 4.監(jiān)測疾病進展和療效觀察監(jiān)測疾病進展和療效觀察 蛋白質(zhì)與蛋白組學 研究方法處于發(fā)展階段，許多問題亟待解決三、蛋白質(zhì)組學的前景第三節(jié)第三節(jié) 蛋

35、白質(zhì)的生物合成及其干擾蛋白質(zhì)的生物合成及其干擾 蛋白質(zhì)生物合成稱為翻譯蛋白質(zhì)生物合成稱為翻譯（Translation），），即把即把mRNA分子中堿基排列順序轉變?yōu)榈鞍踪|(zhì)分子中堿基排列順序轉變?yōu)榈鞍踪|(zhì)或多肽鏈中的氨基酸排列順序過程?；蚨嚯逆溨械陌被崤帕许樞蜻^程。 參與蛋白質(zhì)生物合成的成份至少有參與蛋白質(zhì)生物合成的成份至少有200種，種，主要由主要由mRNA、tRNA、核糖核蛋白體以及有、核糖核蛋白體以及有關的酶和蛋白質(zhì)因子共同組成關的酶和蛋白質(zhì)因子共同組成 一、參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)一、參與蛋白質(zhì)生物合成的物質(zhì)（二）氨基酸的（二）氨基酸的“搬運工具搬運工具”tRNA（三）肽鏈合成的（三）肽

36、鏈合成的“裝配機裝配機”核糖體核糖體（一）（一）mRNA合成多肽鏈模板合成多肽鏈模板第三章第三章 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)組與蛋白質(zhì)組學蛋白質(zhì)組與蛋白質(zhì)組學高等教育出版社高等教育出版社53nATP+氨基酸氨基酸+tRNA 氨酰氨酰-tRNA+ AMP+PPi n原核細胞中起始氨基酸活化后，還要甲酰化，形原核細胞中起始氨基酸活化后，還要甲?；?，形成甲酰蛋氨酰成甲酰蛋氨酰tRNA，由，由N10甲酰四氫葉酸提供甲酰四氫葉酸提供甲?；?，而真核細胞沒有此過程甲?；?，而真核細胞沒有此過程 二、蛋白質(zhì)的生物合成過程二、蛋白質(zhì)的生物合成過程 （一）氨基酸的活化（一）氨基酸的活化 在進行合成多肽鏈之前在進行合成多肽鏈

37、之前,氨基酸必須與其特異的氨基酸必須與其特異的tRNA結合（氨基酰結合（氨基酰tRNA合成酶催化合成酶催化）（二）多肽鏈合成的起始（二）多肽鏈合成的起始 大腸桿菌細胞大腸桿菌細胞翻譯起始復合物形成的過程 1. 核糖體核糖體30S小亞基附著于小亞基附著于mRNA起始信號處起始信號處 2. 30S前起始復合物的形成前起始復合物的形成 3. 70S起始復合物的形成起始復合物的形成 真核細胞真核細胞蛋白質(zhì)合成的起始蛋白質(zhì)合成的起始 起始復合物的形成需要更多的起始因子起始復合物的形成需要更多的起始因子（eIF） 1.需要特異的起始需要特異的起始tRNA，即即tRNAfmet，并且不需要，并且不需要N端甲

38、?；?。端甲酰化。 2. 起始復合物形成在起始復合物形成在mRNA5端端AUG上游的帽子結構；上游的帽子結構；3. 真核細胞起始復合物的形成過程是：真核細胞起始復合物的形成過程是： a. eIF-3結合在結合在40S小亞基上促進小亞基上促進60S大亞基解離；大亞基解離； b. eIF-2與與Met-tRNAfmet及及GTP結合，先與結合，先與40S小小亞基結合；亞基結合； c.eIF-5使使“Met-tRNAfmetGTPmRNA-小亞基小亞基”與與60S大亞基結合，形成大亞基結合，形成80S復合物復合物( (eIF-5水解水解GTP供供能能) ) 。 d.經(jīng)經(jīng)eIF-4D激活而成為具有活性的

39、激活而成為具有活性的80S起始復合物。起始復合物。（三）多肽鏈的延長（三）多肽鏈的延長 沿沿mRNA53方向方向 在多肽鏈上每增加一個在多肽鏈上每增加一個AA都需經(jīng)進位都需經(jīng)進位/轉肽和移位三個步驟。轉肽和移位三個步驟。 進位進位: 密碼子所特定的密碼子所特定的AA-tRNA結合到核蛋白體的結合到核蛋白體的A位位; 需三種延長因子需三種延長因子-EF（EF-Tu）, EF(EF-Ts)和依賴和依賴GTP轉轉位因子參與；位因子參與； 轉肽轉肽：肽鍵的形成：肽鍵的形成 P位和位和A位上兩個位上兩個AA之間在轉肽酶作用下，之間在轉肽酶作用下，P位位-AA提供提供-COOH基，與基，與A位位AA-NH

40、2形成肽鍵，使形成肽鍵，使P位位AA連接到連接到A位位AA的氨基上的氨基上; 移位移位: 形成的肽位于形成的肽位于A位，位，P位上游離位上游離tRNA脫落，核蛋白體沿著脫落，核蛋白體沿著mRNA向向3端端方向移動一組密碼子，使得原來結合二肽酰方向移動一組密碼子，使得原來結合二肽酰tRNA的的A位轉變成了位轉變成了P位，而位，而A位空出，可以接受下一個新的氨基酰位空出，可以接受下一個新的氨基酰tRNA進入，移位過程需要進入，移位過程需要EF-2，GTP和和Mg2+的參加的參加 （四）翻譯的終止及多肽鏈的釋放（四）翻譯的終止及多肽鏈的釋放 終止密碼子：終止密碼子：UAG，UAA，UGA （原核、真

41、核生物同）（原核、真核生物同） 特殊的蛋白質(zhì)因子促成終止作用特殊的蛋白質(zhì)因子促成終止作用-釋放因子：釋放因子： 原核生物原核生物-RF1、RF2T 、RF3； 真核生物真核生物-eRF RF作用于作用于A位點，使轉肽酶活性變?yōu)樗饷富钚?，將肽位點，使轉肽酶活性變?yōu)樗饷富钚?，將肽鏈從結合在核糖體上的鏈從結合在核糖體上的tRNA的的CCA末端水解下來，然后末端水解下來，然后mRNA與核糖體分離，最后一個與核糖體分離，最后一個tRNA脫落，核糖體在脫落，核糖體在IF-3作用下，解離出大、小亞基作用下，解離出大、小亞基核糖體循環(huán)核糖體循環(huán)ribosome cycle ： 解離后的大小亞基又重新參加新

42、的肽鏈解離后的大小亞基又重新參加新的肽鏈的合成，循環(huán)往復，所以多肽鏈在核糖體上的合成，循環(huán)往復，所以多肽鏈在核糖體上的合成過程又稱。的合成過程又稱。多核糖體循環(huán)：多核糖體循環(huán)： 蛋白質(zhì)開始合成時，第一蛋白質(zhì)開始合成時，第一個核糖體在個核糖體在mRNA的起始部的起始部位結合，當核糖體向位結合，當核糖體向mRNA的的3端移動一定距離后；端移動一定距離后； 第二個核糖體又在第二個核糖體又在mRNA的起始部位結合，向的起始部位結合，向前移動一定的距離后，在起前移動一定的距離后，在起始部位又結合第三個核糖體，始部位又結合第三個核糖體，依次下去，直至終止。依次下去，直至終止。 每個核糖體都獨立完成一條多肽

43、鏈的合成，所以這種多核糖體可以在一條mRNA鏈上同時合成多條相同的多肽鏈，這就大大提高了翻譯的效率 蛋白質(zhì)與蛋白組學( (三）阮病毒三）阮病毒（proteinaceous infectious agents, piron) v阮病毒阮病毒它只有它只有蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)而無核酸，但卻既有感染性，又而無核酸，但卻既有感染性，又有遺傳性，并且具有和一切已知傳統(tǒng)病原體不同的異常特有遺傳性，并且具有和一切已知傳統(tǒng)病原體不同的異常特性。性。 是人和哺乳動物的亞急性海綿樣腦病等中樞神經(jīng)退是人和哺乳動物的亞急性海綿樣腦病等中樞神經(jīng)退行性病變的感染因子。行性病變的感染因子。 是一種是一種蛋白質(zhì)感染顆粒，蛋白質(zhì)感染顆粒

44、，不含核酸不含核酸 1997年，諾貝爾生理醫(yī)學獎授予了美國生物化學家斯坦利年，諾貝爾生理醫(yī)學獎授予了美國生物化學家斯坦利普魯辛納普魯辛納（Stanley B.P Prusiner），因為他發(fā)現(xiàn)了一種新型的生物），因為他發(fā)現(xiàn)了一種新型的生物朊病毒朊病毒。 1.朊病毒性質(zhì)與結構朊病毒性質(zhì)與結構 其病毒大小其病毒大小3050nm，電鏡下見不到病毒顆粒結構；可，電鏡下見不到病毒顆粒結構；可聚集。聚集。 其對多種滅活作用表現(xiàn)出驚人的抗性其對多種滅活作用表現(xiàn)出驚人的抗性 生物學上：生物學上： 慢性感染不表現(xiàn)免疫原性；不受干擾素作用。慢性感染不表現(xiàn)免疫原性；不受干擾素作用。 Prion是一種與傳統(tǒng)病原微生物

45、完全不同的致病因子是一種與傳統(tǒng)病原微生物完全不同的致病因子, 其其化學本質(zhì)化學本質(zhì)是是細胞表面糖蛋白細胞表面糖蛋白朊蛋白朊蛋白(prion protein , prp) 三維構象變構而成三維構象變構而成 迄今尚未發(fā)現(xiàn)其具有核酸成分迄今尚未發(fā)現(xiàn)其具有核酸成分, 是一種具有致死性傳染力是一種具有致死性傳染力的蛋白顆粒。的蛋白顆粒。 蛋白質(zhì)與蛋白組學2.2.朊病毒的結構和朊病毒的結構和PrPPrP基因基因 PrP可分：可分： 正常型正常型( (對蛋白酶敏感對蛋白酶敏感)-)-基因表達的正常產(chǎn)物為基因表達的正常產(chǎn)物為 3335KD的蛋白質(zhì)稱的蛋白質(zhì)稱 PrPc 疾病型疾病型(抗蛋白酶水解抗蛋白酶水解)

46、 ) -是是PrPc的異構體，的異構體，27-30 KD， 稱稱PrPsc,即朊病毒。即朊病毒。 朊病毒蛋白有兩種構象：朊病毒蛋白有兩種構象： 細胞型（正常型細胞型（正常型PrPc, Prion Protein cellular ） 搔癢型（致病型搔癢型（致病型PrPsc, sc stands for scrapie, the prion disease of sheep ）蛋白質(zhì)與蛋白組學3.分子機制：分子機制：兩者的主要區(qū)別在于其空間構象上的差異：兩者的主要區(qū)別在于其空間構象上的差異：PrPcPrPc二級結構中主要以二級結構中主要以-螺旋結構為主，約占螺旋結構為主，約占40%40%，僅存在

47、少量僅存在少量 - -片層結構。溶解于非變性劑溶液，對片層結構。溶解于非變性劑溶液，對蛋白酶蛋白酶K K敏感。敏感。PrPScPrPSc含有含有50%50%的的-片層結構，片層結構， 20% 20%的的-螺旋。不螺旋。不溶于非變?nèi)苡诜亲?性劑溶液，當用蛋白酶作限制性消化時，只性劑溶液，當用蛋白酶作限制性消化時，只是在氨基端的序列被部分切割，形成對蛋白酶具有抗是在氨基端的序列被部分切割，形成對蛋白酶具有抗性的性的PrPscPrPsc。蛋白質(zhì)與蛋白組學人、哺乳動物、禽類、果蠅和線蟲等無脊椎動物、人、哺乳動物、禽類、果蠅和線蟲等無脊椎動物、酵母基因組中都有酵母基因組中都有PrPPrP基因基因( Pr

48、nP)( PrnP)。 PrPPrP基因：基因： 單一基因單一基因 在進化過程中表現(xiàn)出了高度的保守性。在進化過程中表現(xiàn)出了高度的保守性。 5 5端是非編碼外顯子，端是非編碼外顯子，3 3端是編碼外顯子，中端是編碼外顯子，中 間被內(nèi)含子分隔開。間被內(nèi)含子分隔開。 編碼序列僅限于一個外顯子，這樣就排除了轉錄編碼序列僅限于一個外顯子，這樣就排除了轉錄 水平因拼接不同而造成水平因拼接不同而造成PrPPrP存在兩種不同異構體的存在兩種不同異構體的 可能?？赡堋?啟動子區(qū)域沒有常規(guī)的啟動子區(qū)域沒有常規(guī)的“TATATATA”盒，而含有盒，而含有 “GCCCCGCCC3GCCCCGCCC3個重復序列，與管家基

49、因結構相似個重復序列，與管家基因結構相似 蛋白質(zhì)與蛋白組學4 4. .阮病毒的復制阮病毒的復制究竟這種具有異常構象的蛋白究竟這種具有異常構象的蛋白PrPPrPSCSC在進入機體后在進入機體后如何復制自身從而產(chǎn)生更多的如何復制自身從而產(chǎn)生更多的PrPPrPscsc，現(xiàn)在主要有，現(xiàn)在主要有兩種學說：兩種學說： 模板依賴形式（模板依賴形式（template-directed modeltemplate-directed model） 成核成核- -聚合形式聚合形式 （nucleation-polymerization formalismnucleation-polymerization formal

50、ism）具有復制能力具有復制能力轉變?yōu)樾律肿愚D變?yōu)樾律肿拥鞍踪|(zhì)與蛋白組學 5 5. .阮病毒病阮病毒病-人和哺乳動物的人和哺乳動物的多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病朊病毒病特點：朊病毒病特點：潛伏期特別長潛伏期特別長- - 一般為數(shù)月乃至數(shù)十年的時間一般為數(shù)月乃至數(shù)十年的時間病程進行緩慢病程進行緩慢朊病毒從一個物種傳遞到另一個物種往往伴隨潛伏期朊病毒從一個物種傳遞到另一個物種往往伴隨潛伏期 的延長，這種現(xiàn)象稱為的延長，這種現(xiàn)象稱為“物種屏障物種屏障”。病理學特點：病理學特點：大腦皮質(zhì)的神經(jīng)元細胞退化、空泡變性、死亡消失，大腦皮質(zhì)的神經(jīng)元細胞退化、空泡變性、死亡消失，被星狀細胞取代，神經(jīng)膠質(zhì)

51、增生，細胞外淀粉樣變性被星狀細胞取代，神經(jīng)膠質(zhì)增生，細胞外淀粉樣變性蛋白質(zhì)沉積，大腦皮質(zhì)變薄而白質(zhì)相對增加，造成海蛋白質(zhì)沉積，大腦皮質(zhì)變薄而白質(zhì)相對增加，造成海綿狀態(tài)，故稱為海綿腦病或白質(zhì)腦病。綿狀態(tài)，故稱為海綿腦病或白質(zhì)腦病。 蛋白質(zhì)與蛋白組學阮病毒病的共同特征：阮病毒病的共同特征：為致死性中樞神經(jīng)系統(tǒng)的慢性退化性疾患為致死性中樞神經(jīng)系統(tǒng)的慢性退化性疾患臨床可出現(xiàn)癡呆、共濟失調(diào)、震顫等癥狀。臨床可出現(xiàn)癡呆、共濟失調(diào)、震顫等癥狀。 人類阮病毒病可分為傳染型、遺傳型和散發(fā)型人類阮病毒病可分為傳染型、遺傳型和散發(fā)型3 3種形式種形式傳染型傳染型- -指朊病毒在人群中水平傳播而引起的一類朊病毒性疾病

52、指朊病毒在人群中水平傳播而引起的一類朊病毒性疾病遺傳型遺傳型- -它們是生殖細胞突變形成的。它們是生殖細胞突變形成的。 散發(fā)型散發(fā)型-可能與體細胞突變或朊病毒蛋白（可能與體細胞突變或朊病毒蛋白（prion protein, PrP） 的自發(fā)性構象改變有關。的自發(fā)性構象改變有關。 蛋白質(zhì)與蛋白組學朊病毒發(fā)現(xiàn)的意義朊病毒發(fā)現(xiàn)的意義： 從理論上講，從理論上講，“中心法則中心法則”認為認為DNADNA復制是復制是“自自我復制我復制”，即，即DNADNADNADNA，而朊病毒蛋白是，而朊病毒蛋白是PrPPrPPrPPrP，是為，是為“自他復制自他復制”。 這對遺傳學理論有一定的補充作用。但也有矛這對遺傳

53、學理論有一定的補充作用。但也有矛盾，即盾，即”DNA”DNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)”與與“蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)”之間的矛盾。之間的矛盾。朊病毒致病機制朊病毒致病機制 朊病毒本身不能繁殖，它是通過脅迫正常蛋白畸變朊病毒本身不能繁殖，它是通過脅迫正常蛋白畸變而進行自我復制。而進行自我復制。 其復制途徑大致如下：其復制途徑大致如下： 一個一個PrPsc分子擊中一個分子擊中一個PrPc分子，分子，PrPc在在PrPsc的脅迫下結構發(fā)生變化，形成的脅迫下結構發(fā)生變化，形成PrPsc二聚體；接著二聚體；接著2個個PrPsc分子再分別擊中分子再分別擊中2個個PrPc產(chǎn)生產(chǎn)生4個個PrPsc分子。分子。如此循環(huán)，當

54、如此循環(huán)，當PrPsc累積到一定濃度后就會損壞神經(jīng)累積到一定濃度后就會損壞神經(jīng)元元 PrPc 部分部分- -螺旋在螺旋在PrPsc 類似區(qū)域為類似區(qū)域為折疊結構。折疊結構。 解釋模型：解釋模型： 催化模型；結晶模型催化模型；結晶模型三、蛋白質(zhì)生物合成的干擾 （參閱本科生化教材） （一）分子?。ㄒ唬┓肿硬。╩olecular diseases） DNA分子異常導致蛋白質(zhì)合成異分子異常導致蛋白質(zhì)合成異常的遺傳病。常的遺傳病。 鐮刀狀鐮刀狀RBC貧血貧血( (錯義突變所致錯義突變所致) ) （二）蛋白質(zhì)生物合成的阻斷劑（二）蛋白質(zhì)生物合成的阻斷劑 1.抗生素類阻斷劑抗生素類阻斷劑 鏈霉素、卡那霉素、

55、新霉素等鏈霉素、卡那霉素、新霉素等 四環(huán)素和土霉素四環(huán)素和土霉素 ； 氯霉素氯霉素 ； 嘌呤霉素嘌呤霉素 2.作為蛋白質(zhì)合成阻斷劑的毒素作為蛋白質(zhì)合成阻斷劑的毒素 細菌毒素與植物毒蛋白細菌毒素與植物毒蛋白 3.阻斷蛋白質(zhì)合成的其它蛋白質(zhì)阻斷蛋白質(zhì)合成的其它蛋白質(zhì)類物質(zhì)類物質(zhì) 干擾素干擾素蛋白質(zhì)與蛋白組學 翻譯后加工（翻譯后加工（Posttranslational processing） 肽鏈從核蛋白體釋放后，經(jīng)過細胞肽鏈從核蛋白體釋放后，經(jīng)過細胞內(nèi)各種修飾處理，成為內(nèi)各種修飾處理，成為有有活性的具有天活性的具有天然構象的成熟蛋白質(zhì)然構象的成熟蛋白質(zhì)的過程。的過程。第四節(jié)第四節(jié) 蛋白質(zhì)合成后加工

56、蛋白質(zhì)合成后加工蛋白質(zhì)與蛋白組學包括包括： 蛋白質(zhì)與蛋白組學多肽鏈合成后需要逐步折疊成天然空間構象才成為有功多肽鏈合成后需要逐步折疊成天然空間構象才成為有功能的蛋白質(zhì)。能的蛋白質(zhì)。時間：新生肽鏈的折疊在肽鏈合成中、合成后完成，時間：新生肽鏈的折疊在肽鏈合成中、合成后完成， 新生肽鏈新生肽鏈N N端在核蛋白體上一出現(xiàn)，肽鏈的折疊端在核蛋白體上一出現(xiàn)，肽鏈的折疊 即開始。即開始。蛋白質(zhì)與蛋白組學1 1分子伴侶分子伴侶* *（molecular chaperonmolecular chaperon） 是細胞中一大類保守蛋白質(zhì)，可識別肽鏈的非天是細胞中一大類保守蛋白質(zhì)，可識別肽鏈的非天然構象然構象（不

57、穩(wěn)定構象不穩(wěn)定構象），促進各功能域和整體蛋白質(zhì)的促進各功能域和整體蛋白質(zhì)的正確折疊正確折疊（穩(wěn)定構象穩(wěn)定構象）。普遍特點普遍特點-只與只與Pr分子的非天然構象結合，而不與已經(jīng)折疊分子的非天然構象結合，而不與已經(jīng)折疊 成天然構象的成天然構象的Pr分子結合分子結合蛋白質(zhì)與蛋白組學（1 1）功能）功能-多種多樣的多種多樣的 阻止新生肽鏈的不正常聚集起作用阻止新生肽鏈的不正常聚集起作用 同時也在阻止脅迫條件下的同時也在阻止脅迫條件下的PrPr分子聚集分子聚集 幫助寡聚體幫助寡聚體PrPr的組裝的組裝 幫助幫助PrPr分子的跨膜轉運分子的跨膜轉運 使聚集的使聚集的PrPr分子解散分子解散 使使PrPr分

58、子維持一定的構象等等。分子維持一定的構象等等。 介導新復制的介導新復制的DNA和組蛋白裝配成染色質(zhì)；和組蛋白裝配成染色質(zhì)； 蛋白質(zhì)的降解、類固醇激素信號傳遞中類固醇受體的變構。蛋白質(zhì)的降解、類固醇激素信號傳遞中類固醇受體的變構。蛋白質(zhì)與蛋白組學（2 2）作用特點：）作用特點：大多數(shù)蛋白質(zhì)的大多數(shù)蛋白質(zhì)的折疊折疊有一個緊密的暫時的有一個緊密的暫時的“融解狀態(tài)融解狀態(tài)”（熔球（熔球狀，狀，molten globule-like),molten globule-like),在這種狀態(tài)下，可觀察到在這種狀態(tài)下，可觀察到某些二級某些二級結構結構（而不是三級或四級結構），其特征是暴露出一個疏水區(qū)而不是三級

59、或四級結構），其特征是暴露出一個疏水區(qū)域。在這種狀態(tài)下蛋白質(zhì)易于聚合。域。在這種狀態(tài)下蛋白質(zhì)易于聚合。分子伴侶總的作用就是與這些暴露的疏水區(qū)域穩(wěn)定結合。分子伴侶總的作用就是與這些暴露的疏水區(qū)域穩(wěn)定結合。結果：結果： 降低了局部未折疊蛋白質(zhì)的濃度并防止其非特異性的不可降低了局部未折疊蛋白質(zhì)的濃度并防止其非特異性的不可逆的聚合和錯誤折疊，同時保存了多肽鏈折疊的能力，當折疊逆的聚合和錯誤折疊，同時保存了多肽鏈折疊的能力，當折疊不成功時，可以重新進行折疊。不成功時，可以重新進行折疊。蛋白質(zhì)與蛋白組學（3 3）實質(zhì)實質(zhì) 分子伴侶本身并不包括控制正確折疊所需的分子伴侶本身并不包括控制正確折疊所需的構象信息

60、，而只是阻止構象信息，而只是阻止非天然態(tài)非天然態(tài)多肽內(nèi)部的或相互間多肽內(nèi)部的或相互間的非正確相互作用?；蛘哒f它們給處于折疊中間態(tài)的的非正確相互作用。或者說它們給處于折疊中間態(tài)的多肽鏈提供更多的正確折疊的機會。多肽鏈提供更多的正確折疊的機會。（4 4）分布：）分布： 廣泛分布于原核和真核細胞中。廣泛分布于原核和真核細胞中。 在真核細胞中目前發(fā)現(xiàn)它們存在于：在真核細胞中目前發(fā)現(xiàn)它們存在于： 細胞液、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、葉綠體以及細胞核中。細胞液、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、葉綠體以及細胞核中。 （存在胞內(nèi)（存在胞內(nèi)prpr折疊、組裝的各部位）折疊、組裝的各部位）蛋白質(zhì)與蛋白組學（5 5）典型分子伴侶介紹）典型分子