《分子伴侣》PPT课件

• TRiC 型（ TCP-1 环状复合物）存在于古细菌和真 核细胞质中，由双层 8 或 9 元环组成，亚基分子 量约为 55K ，与小鼠中 TCP-1 尾复合蛋白（ TCP -1 tail complex protein ）有同源性。这种 Cpn 没有类似 GroES 的辅助因子，而且只有古细菌中 的成员有应急诱导性
感谢下 载
感谢下 载
分子伴侣概述
• 分子伴侣的作用机制实际上就是它如何识别靶蛋 白，怎样与它结合，结合后会发生什么变化，在 什么条件下又解离，解离后分子伴侣和靶蛋白又 会如何等这样的问题。
• 对此目前认识还很少，现在只知道分子伴侣识别 折叠中间物的非天然构象，而不能识别天然的构 象。
分子伴侣概述
• 到底非天然构象的什么特征能被分子伴侣识别还 不清楚，只知道在天然构象中，疏水残基多半位 于分子的内部而形成疏水核，去折叠后就可能暴 露出来，或者在新生肽段的折叠过程中，会暂时 形成在天然构象中本应该存在于分子内部的疏水 表面，因此认为分子伴侣最有可能是与疏水表面 相结合。
分子伴侣与疾病
• 分子伴侣是双刃剑
分子伴侣的免疫保护作用 分子伴侣的致病作用
分子伴侣的免疫保护作用
• 分子伴侣也可以成为感染性疾病中的免疫优势 抗原（immunodominant antigens），激发宿 主体内的体液免疫反应和 T 细胞介导的细胞 免疫反应，证实在细菌或寄生虫感染中具有免 疫保护作用。这说明分子伴侣有可能用作疫苗 ，来抵抗微生物的感染，并用来治疗肿瘤和自 身免疫疾病
• 热休克蛋白也是抵抗心血管和神经损伤疾病的 有效手段。
• 在器官保存和移植方面，热休克蛋白也有一定 的应用价值。
• 虽然热休克蛋白的应用有事实上的风险，但它 在治疗癌症以及自身免疫性疾病方面有很大的 潜力，随着对热休克蛋白调节机制的进一步了 解，热休克蛋白的应用一定会越来越广泛。
其他种类的分子伴侣
• Hsps有高度的保守性，在不同的菌株中同族的H sps有很高的序列同源性，而不同族的Hsps之间 却无明显的同源性，如Hsp60s和Hsp70s。热休 克蛋白不仅在应激条件下有高效表达，而且在 正常的生理条侏下，许多热休克蛋白也有组成 型表达。它们参与一些重要的细胞生理活动， 如蛋白质转位、拆叠和装配，因此又被称为“ 分子伴侣”。
• 包括核质素、T受体结合蛋白(TRAP)、大肠杆菌的S ecB和触发因子（trigger factor）及PapD、噬菌 体编码的支架蛋白（scaffolding proteins）等。 分子伴侣不仅与胞内蛋白的折叠与组装密切相关， 影响到蛋白质的转运、定位或分泌；而且与信号转 导中的信号分子的活性状态与活性行为密切相关， 具有重要的生理意义
应激蛋白90家族（Stress-90 family）
• 即热休克蛋白90家族（Hsp90 family），Hsp90 是一种ATP依赖的伴侣蛋白，当ATP结合后，Hsp 90构象改变，形成二聚体。Hsp90多以α-α和β-β 同源二聚体存在。
• Hsp90是细胞内最活跃的分子伴侣之一，广泛参 与细பைடு நூலகம்的信号转导、激素应答及转录调控过程 ，对细胞在生理、病理及应激条件下的生存发 挥了重要作用
• Hsp90及其抑制剂已经成为抗肿瘤研究的新靶 点。格尔德霉素是第1个Hsp90抑制剂，是一 种分离自链霉素吸水菌素的天然产物
• 另外也是白血病治疗的分子靶点
热休克蛋白(Heat Shock Proteins, Hsps)
• 1962年意大利遗传学家Ritossa在果蝇(Drosophila) 体内发现的，是机体在某些应激（高温、病毒感染、 缺氧、重金属、饥饿、创伤及紫外线照射等）状态下 ，诱导合成的一组高度表达的保守蛋白质，称为应激 蛋白。广泛存在于原核和真核生物中，多以分子伴侣 的形式参与相关蛋白的折叠、装配、细胞内运输及蛋 白质降解等过程。
) 卵的浸出液中发现的，并提出了分子伴侣的 概念。他将细胞核内能与组蛋白结合并介导核 小体有序组装的核质素(nucleoplasmin)称为分 子伴侣。
分子伴侣概述
功能上的概念
20世纪90年代，Ellis将这一概念延伸为“一 类在序列上没有相关性但有共同功能的蛋白质， 它们在细胞内帮助其他含多肽的结构完成正确的 组装，而且在组装完毕后与之分离，不构成这些 蛋白质结构执行功能时的组份” 。
DNA分子伴侣
• “DNA chaperones”，是与DNA相结合并帮助D NA折叠的蛋白质。在这种复合物中，DNA分子 包围在蛋白质分子的表面，既是高度有序的， 又是在一定程度上结构已有所改变的。
• DNA与蛋白的这种相互作用对DNA的转录，复制 以及重组都十分重要；如在核小体中，对DNA 的包装是必须的。
• 存在于真细菌、线粒体和叶绿体中，由双层 7 个 亚基组成的圆环组成，每个亚基分子量约为 60Ku 。它们在体内与一种辅助因子，如 E. coli 中的 GroES ，协同作用以帮助蛋白折叠。除了叶绿体中 的类似物外，这些蛋白是应急反应诱导的。
大肠杆菌GroEL-GroES复合体
TRiC 型伴侣素
ys和Met，此四肽与FDNB反应生成DNP-Gly； 4、胰蛋白酶消化八肽后，得到组成为Lys、Ala、Ser及Phe、L
ys、Gly的两个三肽及一个二肽，此二肽被CNBr处理后游离 出Asp 请写出八肽的顺序及推理过程
南开大学2004考研题
• 原肌球蛋白的相对分子质量是70kD，它完全由α螺旋组成。请问，这个分子的伸展长度是多少？ （提示，每个氨基酸的平均相对分子质量为110或 120，在α-螺旋中，相邻连个氨基酸残基的α-碳原 子之间轴相距为0.15nm）
• 另一方面，利用对分子伴侣的研究成果从根本 上提高基因工程和蛋白工程的成功率，也必将 对大幅度提高人类生活水平起重要作用。
2002北京师范大学考研题
1、八肽氨基酸组成为：Asp、Ser、Gly、Ala、Met、Phe、Lys 2
2、FDNB与之反应再酸水解，得DNP-Ala； 3、胰凝乳蛋白酶消化后分出一个四肽，其组成为Asp、Gly、L
分子伴侣的类型
伴侣素家族（chaperonin, Cpn）
• Cpn 家族是具有独特的双层 7-9 元环状结构 的寡聚蛋白，以依赖 ATP 的方式促进体内正 常和应急条件下的蛋白质折叠。
• Cpns 又分为两组： GroEL (Hsp60) 家族和 TriC 家族。
GroEL （HSP60）型伴侣素
分子伴侣的实际应用
• 分子伴侣疫苗已经在肿瘤免疫和治疗的基础研究 方面取得了很大的进展。分子伴侣-抗原肽复合 体瘤苗已经被广泛用于小鼠肝癌、肺癌、黑色素 瘤等的免疫治疗研究, 具有较强的治疗和预防作 用。
• 开展病毒与分子伴侣的相互关系的深入研究可能 为病毒病的防控提供新的途径。
• 分子伴侣的研究成果必然会大大加深我们对生 命现象的认识，同时也一定会增加我们与自然 斗争的能力和自身生存的能力。
Hsp70复合体
Hsp70的功能
• Hsp70作为一种重要的内源性保护因子，可提高肺 组织对各种损伤的耐受性。肺组织中Hsp70表达的 增加可减轻肺水肿及炎性反应，减少肺组织细胞凋 亡，从而改善氧合功能，降低病死率。
• 增加心脏组织中Hsp70基因的表达，可使心脏具有
抵抗缺血或内毒素损伤的作用
• 近几年 ，有关Hsp70的研究已成为分子生物 学的一大热点，并逐渐成为临床多种疾病治 疗的新途径。由于Hsp能够对各种形式的组 织细胞损伤提供保护作用，随着研究的深人 ，应用药物或基因工程等技术诱导Hsp作为 肺损伤的治疗方法颇具前景。
• Hsp90还与某些信号途径中许多信号分子的折叠 与组装密切相关，主要是Hsp90的结合与解离， 介导了这些分子在非活性形式与活性形式间的 转化。
Hsp90的功能
• 近年来Hsp90在肿瘤组织中的作用也受到广泛重视。Hsp90与相应的底物结合而在 肿瘤的形成和发展中起一定作用，其底物有一定选择性，大多数底物为与细胞信 号转导相关的蛋白激酶及某些转录因子。目前已经证实Hsp90的底物有100多种。
应激蛋白70家族(Stress-70 family)
• 又称为热休克蛋白（Heat Shock Proteins）70 家族（Hsp70 family），是一类高度保守的ATP 酶，广泛存在于原核和真核细胞中，在蛋白质的 折叠、跨膜运输、错误折叠多肽的降解及调控过 程中有重要的作用。在体内，Hsp70家族成员的 主要功能是以ATP依赖的方式结合未折叠多肽链 的疏水区以稳定蛋白质的未折叠状态，再通过有 控制的释放帮助其折叠。
• DNA在溶液中的结构有相当的刚性，必须克服一个 能障才能转变成它的蛋白复合物中的结构，分子伴 侣的作用就是帮助DNA分子进行折叠和扭曲，从而 把DNA稳定在一个适合于蛋白结构的特定构型中。 这种结合是协同的，可逆的，在形成复合物之后便 解离下来。
• 因此，不论是DNA分子伴侣还是蛋白分子伴侣，都 与DNA和蛋白的相互作用有关，与基因调控有关， 看来，分子伴侣确实与最终阐明中心法则这一当前 主要问题有密切关系。
分子伴侣的致病作用
由于分子伴侣在生命活动的各个层次都具有 重要作用，因此它的突变或损伤也必定会引 起疾病，故称之为“分子伴侣病”。随着对 分子伴侣功能及机制研究的深入。发现许多 疾病的发生都与分子伴侣有关。
分子伴侣的致病作用
• 细胞内新生肽链的折叠过程中蛋白质的降解还可 以由分子伴侣提供的“质控系统( quality cont rol system )”辅助完成 。这种“质控系统” 可以识别(recongnizing)、滞留(retaining)和 靶向作用(targeting)于错误折叠的蛋白质，促 进这些蛋白质聚集或降解，阻碍其正常定位，防 止它们干扰细胞的正常功能。但也可以导致疾病 的发生。
分子伴侣
2009-3-14
分子伴侣（Chaperone或molecular chaper one，可译为侣伴蛋白，英文单词原意是指一 种年老妇女的职业，她们负责监管年轻未婚 少女的行为)，是一类协助细胞内分子组装和 协助蛋白质折叠的蛋白质。