藥學(xué)第16章蛋白質(zhì)的生物合成

1、2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成（翻譯（翻譯）protein biosynthesis，translation2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿l蛋白質(zhì)的生物合成蛋白質(zhì)的生物合成，即，即翻譯翻譯，就是將核酸中由，就是將核酸中由 4 種種核苷酸序列核苷酸序列編碼的遺傳信息，通過編碼的遺傳信息，通過遺傳密碼遺傳密碼破破譯的方式解讀為蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)中譯的方式解讀為蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)中20種種氨基酸的氨基酸的排列順序排列順序 。2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿rnarna在蛋白質(zhì)生物合成中的作用在蛋白質(zhì)生物合成中的作用function of rna in p

2、rotein biosynthesis第第 一一 節(jié)節(jié) 2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿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、gtp、無機離子、無機離子l 三種三種rnamrna（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）2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿一、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)將編碼一個多肽的遺傳單位稱為遺

3、傳學(xué)將編碼一個多肽的遺傳單位稱為順反順反子子(cistron)。 原核細(xì)胞中數(shù)個結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個轉(zhuǎn)錄原核細(xì)胞中數(shù)個結(jié)構(gòu)基因常串聯(lián)為一個轉(zhuǎn)錄單位，轉(zhuǎn)錄生成的單位，轉(zhuǎn)錄生成的mrna可編碼幾種功能相可編碼幾種功能相關(guān)的蛋白質(zhì)，為關(guān)的蛋白質(zhì)，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)，為單順反子單順反子(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)合位點核蛋白體結(jié)合位點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

4、白質(zhì)pppmg -5 3 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)目目 錄錄2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿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開開始，每始，每3個核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個核苷酸為一組，決定肽鏈上某一個氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號，個氨基酸或蛋白質(zhì)合成的起始、終止信號，稱為稱為三聯(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目目 錄錄2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)

5、生物化學(xué)講稿從從mrna 5 端起始密碼子端起始密碼子aug到到3 端終止端終止密碼子之間的核苷酸序列，各個三聯(lián)體密碼連密碼子之間的核苷酸序列，各個三聯(lián)體密碼連續(xù)排列編碼一個蛋白質(zhì)多肽鏈，稱為續(xù)排列編碼一個蛋白質(zhì)多肽鏈，稱為開放閱讀開放閱讀框架框架(open reading frame, orf)。 2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿1. 連續(xù)性連續(xù)性(commaless)l遺傳密碼的特點遺傳密碼的特點編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼間既無間斷也無交叉。碼連續(xù)閱讀，密碼間既無間斷也無交叉。 2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿基因損傷引

6、起基因損傷引起mrna閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生閱讀框架內(nèi)的堿基發(fā)生插入或缺失，可能導(dǎo)致框移突變插入或缺失，可能導(dǎo)致框移突變(frameshift mutation)。 2. 簡并性簡并性(degeneracy)遺傳密碼中，除色氨酸和甲硫氨酸僅遺傳密碼中，除色氨酸和甲硫氨酸僅有一個密碼子外，其余氨基酸有有一個密碼子外，其余氨基酸有2、3、4個或多至個或多至6個三聯(lián)體為其編碼。個三聯(lián)體為其編碼。目目 錄錄2. 簡并性簡并性(degeneracy)目目 錄錄2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿3. 通用性通用性(universal) 蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原核生物到蛋白質(zhì)生物合成的整套密碼，從原

7、核生物到人類都通用。人類都通用。 已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動物細(xì)胞的線粒體、植已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動物細(xì)胞的線粒體、植物細(xì)胞的葉綠體。物細(xì)胞的葉綠體。 密碼的通用性進一步證明各種生物進化自同密碼的通用性進一步證明各種生物進化自同一祖先。一祖先。 2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿4. 擺動性擺動性(wobble)轉(zhuǎn)運氨基酸的轉(zhuǎn)運氨基酸的trna的反密碼需要通過的反密碼需要通過堿基互補與堿基互補與mrna上的遺傳密碼反向配對結(jié)上的遺傳密碼反向配對結(jié)合，但反密碼與密碼間不嚴(yán)格遵守常見的堿合，但反密碼與密碼間不嚴(yán)格遵守常見的堿基配對規(guī)律，稱為擺動配對。基配對規(guī)律，稱為擺動配對。 u擺動配對擺動配對目目

8、錄錄2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿密碼子、反密碼子配對的擺動現(xiàn)象密碼子、反密碼子配對的擺動現(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目目 錄錄2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿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-rrn

9、a蛋白蛋白質(zhì)質(zhì)rps 21種種rpl 36種種rps 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目目 錄錄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2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿三、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2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿trna的三級結(jié)構(gòu)示意圖的三級結(jié)構(gòu)示意圖2008年

10、5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿氨基酸氨基酸 + 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目目 錄錄第二步反應(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目目 錄錄2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿 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atp2008年5月 藥學(xué)

11、類專業(yè)生物化學(xué)講稿l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都有都有高度特異性。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：的表示方法：ala-trnaala ser-trnasermet-trnamet 2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿真核生物真核生物： 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-trna2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿蛋白質(zhì)生物合成過程蛋

12、白質(zhì)生物合成過程 the process of protein biosynthesis 第第 二二 節(jié)節(jié) 2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿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 )整個翻譯過程可分為整個翻譯過程可分為 ：翻譯過程從閱讀框架的翻譯過程從閱讀框架的5 -aug開始，按開始，按mrna模板三聯(lián)體密碼的順序延長肽鏈，直模板三聯(lián)體密碼的順序延長肽鏈，直至終止密碼出現(xiàn)。至終止密碼出現(xiàn)。 2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿一、肽鏈合成起始一、肽鏈合成起始指指mrna和起始氨基酰和起

13、始氨基酰-trna分別分別與核蛋白體結(jié)合而形成與核蛋白體結(jié)合而形成翻譯起始復(fù)合物翻譯起始復(fù)合物 (translational initiation complex)。2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿原核、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 促進核蛋白體分離成大小亞基促進核蛋白體分離成大小亞基eif-6促進各種起始因子從小亞基解離，進而結(jié)合大亞基促進各種起始因子從小亞基解離，進而結(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m

14、rna，促進，促進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，促進復(fù)合物成分，有解螺旋酶活性，促進mrna結(jié)結(jié)合小亞基合小亞基if-4a最先結(jié)合小亞基促進大小亞基分離最先結(jié)合小亞基促進大小亞基分離eif-2b，eif-3促進起始促進起始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大小亞基分離，提高促進大小亞基分離，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促進起始促進起始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

15、促進核蛋白體分離成大小亞基促進核蛋白體分離成大小亞基eif-6促進各種起始因子從小亞基解離，進而結(jié)合大亞基促進各種起始因子從小亞基解離，進而結(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，促進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，促進復(fù)合物成分，有解螺旋酶活性，促進mrna結(jié)結(jié)合小亞基合小亞基if-4a最先結(jié)合小亞基促進大小亞基分離最先結(jié)合小亞基促進大小亞基分離eif-2b，eif-3促進起始促進

16、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大小亞基分離，提高促進大小亞基分離，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促進起始促進起始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2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿（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l核蛋白體大小亞基分離；核蛋白體大小亞基分離；lmrna在小亞基定位結(jié)合；在小亞基定位結(jié)合；l起始氨基酰起始氨基酰- -trna的結(jié)合；的結(jié)合； l核蛋白體大亞基結(jié)合。核蛋白體

17、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目目 錄錄a u g53if-3if-12. mrna在小亞基定位結(jié)合在小亞基定位結(jié)合目目 錄錄2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿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 g53目目 錄錄if-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 g53目目 錄錄if-3if-1a u g53if-2gtpif-2-gtpgdppi目目 錄錄2008年5

18、月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿（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2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿二、肽鏈合成延長二、肽鏈合成延長指根據(jù)指根據(jù)mr

19、na密碼序列的指導(dǎo)，次序添加密碼序列的指導(dǎo)，次序添加氨基酸從氨基酸從n端向端向c端延伸肽鏈，直到合成終止端延伸肽鏈，直到合成終止的過程。的過程。 l肽鏈延長在核蛋白體上連續(xù)性循環(huán)式進行，又肽鏈延長在核蛋白體上連續(xù)性循環(huán)式進行，又稱為稱為核蛋白體循環(huán)核蛋白體循環(huán)(ribosomal cycle)，每次循環(huán)，每次循環(huán)增加一個氨基酸，包括以下三步：增加一個氨基酸，包括以下三步： 進位進位(entrance) 成肽成肽(peptide bond formation) 轉(zhuǎn)位轉(zhuǎn)位(translocation)2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿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

20、長因子(elongation factor, ef)原核生物：原核生物：ef-t (ef-tu, ef-ts)ef-g真核生物：真核生物：ef-1 、ef-2 2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿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促進氨基酰促進氨基酰-trna進入進入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，促進有轉(zhuǎn)位酶活性，促進mrna-肽酰肽酰-trna由由a位前移到位前移到p位，位，促進卸載促進卸載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(reg

21、istration)（一）進位（一）進位指根據(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)，使相應(yīng)氨基酰使相應(yīng)氨基酰-trna進入核蛋白體進入核蛋白體a位。位。目目 錄錄2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿延長因子延長因子ef-t催化催化進位（原核生物）進位（原核生物）目目 錄錄2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿tu tsgtpgdpa u g53tutsgtp目目 錄錄2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿（二）成肽（二）成肽是由轉(zhuǎn)肽酶是由轉(zhuǎn)肽酶(transpeptidase)催化的肽鍵催化的肽鍵形成過程。形成過程。2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿（三）轉(zhuǎn)位（三）轉(zhuǎn)位延長

22、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，促進核蛋，促進核蛋白體向白體向mrna的的3 3側(cè)移動側(cè)移動 。fmeta u g53fmettugtp目目 錄錄2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿進進位位轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位位成肽成肽2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿真核生物肽鏈合成的延長過程與原核基本相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)體系和延長因子。似，但有不同的反應(yīng)體系和延長因子。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，轉(zhuǎn)位時位，轉(zhuǎn)位時卸載的卸載的trna直接從直接從p位

23、脫落。位脫落。（四）真核生物延長過程（四）真核生物延長過程2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿 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，多肽鏈合成上終止密碼出現(xiàn)后，多肽鏈合成停止，肽鏈從肽酰停止，肽鏈從肽酰-trna中釋出，中釋出，mrna、核、核蛋白體等分離，這些過程稱為肽鏈合成終止。蛋白體等分離，這些過程稱為肽鏈合成終止。2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子終止相關(guān)的蛋白因子稱為釋放因子 (release factor, rf) 一是識別終止密碼，如一是識別終止密碼，如rf-1特異識別特異識別uaa、uag；而；而rf-2可識別可

24、識別uaa、uga。二是誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚?，相?dāng)于催化二是誘導(dǎo)轉(zhuǎn)肽酶改變?yōu)轷ッ富钚裕喈?dāng)于催化肽?；D(zhuǎn)移到水分子肽?；D(zhuǎn)移到水分子-oh上，使肽鏈從核蛋上，使肽鏈從核蛋白體上釋放。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 2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿原原核核肽肽鏈鏈合合成成終終止止過過程程 u a g53rfcoo-目目 錄錄2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿多聚核蛋白體多聚核蛋白體(polysome)使蛋白質(zhì)合成高使蛋白質(zhì)合成高速、高效進行。速、高效進行。目目 錄

25、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)象目目 錄錄2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿 四、線粒體蛋白質(zhì)的合成四、線粒體蛋白質(zhì)的合成線粒體含有自己獨特的線粒體含有自己獨特的dna，它編碼，它編碼2個個rrna，22個個trna和和13個蛋白質(zhì)。這個蛋白質(zhì)。這13個蛋白個蛋白質(zhì)均為線粒體獨有的蛋白質(zhì)，它們是細(xì)胞色素質(zhì)均為線粒體獨有的蛋白質(zhì)，它們是細(xì)胞色素b、2個個atp酶、酶、3個細(xì)胞色素氧化酶亞基和個細(xì)胞色素氧化酶亞基和7個個呼吸鏈呼吸鏈nadh脫氫酶亞基。脫氫酶亞基。 2個個rrna，22個個trna 參與了這參與了這13個蛋白質(zhì)的合成。個蛋白質(zhì)的合成。2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)

26、生物化學(xué)講稿五、蛋白質(zhì)合成后加工和輸送五、蛋白質(zhì)合成后加工和輸送從核蛋白體釋放出的新生多肽鏈不具備蛋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)過不同的翻譯后復(fù)雜加白質(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)樘烊粯?gòu)象的功能蛋白。工過程才轉(zhuǎn)變?yōu)樘烊粯?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肽鏈一級結(jié)構(gòu)的修飾肽鏈一級結(jié)構(gòu)的修飾l高級結(jié)構(gòu)修飾高級結(jié)構(gòu)修飾 2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿（一）多肽鏈（一級結(jié)構(gòu)）的修飾（一）多肽鏈（一級結(jié)構(gòu)）的修飾1、多肽鏈、多肽鏈n端的修飾端的修飾2、多肽鏈的水解修飾、多肽鏈的水解修飾3、個

27、別氨基酸的修飾、個別氨基酸的修飾2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿鴉片促黑皮質(zhì)素原鴉片促黑皮質(zhì)素原(pomc)的水解修飾的水解修飾nc信號肽信號肽pmockrkr103肽肽 ( ？)acth -lt -msh -mshendophin2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿（二）多肽鏈的折疊（二）多肽鏈的折疊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)生正確的二級結(jié)構(gòu)、模序、結(jié)構(gòu)域到形

28、成完整產(chǎn)生正確的二級結(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存著蛋白質(zhì)一般認(rèn)為，多肽鏈自身氨基酸順序儲存著蛋白質(zhì)折疊的信息，即一級結(jié)構(gòu)是空間構(gòu)象的基礎(chǔ)。折疊的信息，即一級結(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)折疊都不是自動完成，細(xì)胞中大多數(shù)天然蛋白質(zhì)折疊都不是自動完成，而需要其他酶、蛋白輔助。而需要其他酶、蛋白輔助。 2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿幾種有促進蛋白折疊功能的大分子幾種有促進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 dis

29、ulfide 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)2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿1. 熱休克蛋白熱休克蛋白(heat shock protein, hsp) hsp70、hsp40和和gree族族 2. 伴侶素伴侶素(chaperonins) groel和和groes家族家族分子伴侶分子伴侶分子伴侶是細(xì)胞一類保守蛋白質(zhì)，可識別分子伴侶是細(xì)胞一類保守蛋白質(zhì)，可識別肽鏈的非天然構(gòu)象，促進各功能域和整體蛋白肽鏈的非天然構(gòu)象，促進各功能域和整體蛋白質(zhì)的正確折疊。質(zhì)的正確折疊

30、。 熱休克蛋白促進蛋白質(zhì)折疊的基本作用熱休克蛋白促進蛋白質(zhì)折疊的基本作用結(jié)合保護待折疊多肽片段，再釋放該片段進結(jié)合保護待折疊多肽片段，再釋放該片段進行折疊。形成行折疊。形成hsp70和多肽片段依次結(jié)合、解離和多肽片段依次結(jié)合、解離的循環(huán)。的循環(huán)。 hsp40結(jié)合待結(jié)合待折疊多肽片段折疊多肽片段 hsp70-atp復(fù)合物復(fù)合物 hsp40- hsp70-adp-多肽復(fù)合物多肽復(fù)合物 atp水解水解grpe atpadp復(fù)合物解離，釋出多肽鏈片段進行正確折疊復(fù)合物解離，釋出多肽鏈片段進行正確折疊 2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿伴侶素伴侶素groel/groes系統(tǒng)促進蛋白質(zhì)折疊過程系統(tǒng)促進

31、蛋白質(zhì)折疊過程 伴侶素的主要作用伴侶素的主要作用為非自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供能折疊形成天為非自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供能折疊形成天然空間構(gòu)象的微環(huán)境然空間構(gòu)象的微環(huán)境。 2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿蛋白二硫鍵異構(gòu)酶蛋白二硫鍵異構(gòu)酶 多肽鏈內(nèi)或肽鏈之間二硫鍵的正確形成對穩(wěn)多肽鏈內(nèi)或肽鏈之間二硫鍵的正確形成對穩(wěn)定分泌蛋白、膜蛋白等的天然構(gòu)象十分重要，這定分泌蛋白、膜蛋白等的天然構(gòu)象十分重要，這一過程主要在細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進行。一過程主要在細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進行。 二硫鍵異構(gòu)酶在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔活性很高，可在較二硫鍵異構(gòu)酶在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔活性很高，可在較大區(qū)段肽鏈中催化錯配二硫鍵斷裂并形成正確二大區(qū)段肽鏈中催化錯配二硫鍵斷裂并

32、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。然構(gòu)象。2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿肽肽-脯氨酰順反異構(gòu)酶脯氨酰順反異構(gòu)酶 多肽鏈中肽酰多肽鏈中肽酰- -脯氨酸間形成的肽鍵有順反兩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。種異構(gòu)體，空間構(gòu)象明顯差別。 肽酰肽酰- -脯氨酰順反異構(gòu)酶可促進上述順反兩種脯氨酰順反異構(gòu)酶可促進上述順反兩種異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)換。異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)換。 肽酰肽酰- -脯氨酰順反異構(gòu)酶是蛋白質(zhì)三維構(gòu)象形脯氨酰順反異構(gòu)酶是蛋白質(zhì)三維構(gòu)象形成的限速酶，在肽鏈合成需形成順式構(gòu)型時，可成的限速酶，在肽鏈合成需形成

33、順式構(gòu)型時，可使多肽在各脯氨酸彎折處形成準(zhǔn)確折疊。使多肽在各脯氨酸彎折處形成準(zhǔn)確折疊。 2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿（三）空間結(jié)構(gòu)（高級結(jié)構(gòu)）的修飾（三）空間結(jié)構(gòu)（高級結(jié)構(gòu)）的修飾1 1、亞基聚合、亞基聚合 2 2、輔基連接、輔基連接3、疏水脂鏈的共價連接、疏水脂鏈的共價連接 2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿蛋白質(zhì)合成后需要經(jīng)過復(fù)雜機制，定向輸?shù)鞍踪|(zhì)合成后需要經(jīng)過復(fù)雜機制，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。程稱為蛋白質(zhì)的靶向輸送。 （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

34、送蛋白質(zhì)的靶向輸送(protein targeting)2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿所有靶向輸送的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在分選信所有靶向輸送的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在分選信號，主要為號，主要為n末端特異氨基酸序列，可引導(dǎo)蛋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，這一序列稱為信號序列信號序列 。 信號序列信號序列(signal sequence)2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿靶向輸送蛋白靶向輸送蛋白信號序列或成分信號序列或成分分泌蛋白分泌蛋白信號肽信號肽內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔蛋白信號肽，信號肽，c端端-lys-asp-glu-leu-coo

35、-(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序列或成分靶向輸送蛋白的信號序列或成分 2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿1、分泌蛋白的靶向輸送、分泌蛋白的靶向輸送真核細(xì)胞分泌蛋白等前體合成后靶向真核細(xì)胞分泌蛋白等前體合成后靶向輸送過程首先要進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。輸送過

36、程首先要進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。 信號肽信號肽(signal peptide) 各種新生分泌蛋白的各種新生分泌蛋白的n端有保守的氨端有保守的氨基酸序列稱信號肽?；嵝蛄蟹Q信號肽。 2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿信號肽的一級結(jié)構(gòu)信號肽的一級結(jié)構(gòu)信號肽引導(dǎo)真核分泌蛋白進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號肽引導(dǎo)真核分泌蛋白進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 目目 錄錄2、線粒體蛋白的靶向輸送、線粒體蛋白的靶向輸送 目目 錄錄3、細(xì)胞核蛋白的靶向輸送、細(xì)胞核蛋白的靶向輸送目目 錄錄2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿藥物對遺傳信息傳遞過程的影響藥物對遺傳信息傳遞過程的影響第第 三三 節(jié)節(jié)2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿干擾核苷酸合成的藥物干擾

37、核苷酸合成的藥物 抗葉酸代謝物，如甲氨蝶呤等影響一抗葉酸代謝物，如甲氨蝶呤等影響一 碳單碳單位的合成。位的合成。 嘧啶、嘌呤類似物，如嘧啶、嘌呤類似物，如6-mp6-mp、5-fu5-fu影響核酸合成的藥物，如烷化劑導(dǎo)致嘌呤脫影響核酸合成的藥物，如烷化劑導(dǎo)致嘌呤脫落，抗生素類有絲裂霉素、放線菌素落，抗生素類有絲裂霉素、放線菌素d d等破等破壞壞dnadna的結(jié)構(gòu)，利福霉素和利福平抑制細(xì)菌的結(jié)構(gòu)，利福霉素和利福平抑制細(xì)菌rnarna聚合酶。聚合酶。影響蛋白質(zhì)生物合成的藥物。影響蛋白質(zhì)生物合成的藥物。2008年5月 藥學(xué)類專業(yè)生物化學(xué)講稿l蛋白質(zhì)生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的蛋白質(zhì)生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶點。它們就是通過阻斷真核、原核生物蛋作用靶點。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，干擾和抑制蛋白質(zhì)生白質(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。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)鍵組分作為研究可針對蛋白質(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。同時盡量利用真核、原新抗菌藥物的作用靶點。同時盡量利用真核、原核生物蛋白質(zhì)合成體系的任何差異，以設(shè)計、篩核生物蛋白質(zhì)合成體系的任何差異，以設(shè)計、篩選僅對病原微生物特效而不損害人體的藥物。選僅對病原微生物特效而不損害人體的藥物。