蛋白质翻译后加工及其生物学意义 ppt课件
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蛋白质翻译后修饰
细胞应激反应
在应激条件下，如氧化应激和DNA损伤， 蛋白质翻译后修饰可以调控应激反应相关蛋 白的活性和功能，从而影响细胞的生存和凋
亡。
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泛素化作用
泛素化可以影响靶蛋白的稳定性、定位、活性以及与其他蛋白质的相互作用，从 而调控细胞内的多种生物学过程，如细胞周期、信号转导和自噬等。
泛素化可以标记受损或不需要的蛋白质，引导其被蛋白酶体降解，从而维持细胞 内蛋白质的平衡。
泛素化调控
泛素化过程受到严格的调控，涉及多种酶的协同作用。这些酶包括E1（泛素活化酶）、 E2（泛素结合酶）和E3（泛素连接酶）。
E3酶在泛素化过程中起着关键作用，它能够识别并结合特定的靶蛋白，将泛素分子准 确地连接到靶蛋白上。
此外，去泛素化酶能够逆转泛素化过程，去除已经结合在靶蛋白上的泛素分子，从而对 泛素化进行动态调控。
05
其他翻译后修饰
乙酰化
总结词
乙酰化是一种常见的蛋白质翻译后修饰，通过将乙酰基团连接到蛋白质的特定氨基酸残基上，可以调节蛋白质的 活性和功能。
翻译后修饰可以影响蛋白质的稳定性 ，通过增加或减少蛋白质的降解速率 ，从而影响细胞内蛋白质的水平和功 能。
蛋白质降解
某些翻译后修饰，如泛素化，可以标 记蛋白质进行降解，通过蛋白酶体途 径降解蛋白质，维持细胞内蛋白质的 动态平衡。
蛋白质功能调控
酶活性调节
亚细胞定位
许多蛋白质在翻译后被修饰以改变其酶活性， 例如，磷酸化可以激活或抑制酶的活性，从 而调控代谢过程和信号转导。
03
疾病与磷酸化
许多人类疾病与蛋白质磷酸化的异常有关。例如，一些癌症和神经退行
性疾病的发生与特定蛋白质的异常磷酸化有关。因此，对蛋白质磷酸化
蛋白质翻译及翻译后修饰课件.ppt
1.3 核糖体（ribosome）与核糖体rRNA
核糖体是rRNA 与几十种蛋白质的复合体，有大、小两个亚基构成。含有 合成蛋白质多肽链所必需的酶、起始因子（IF）、延伸因子（EF）、释放 因子（RF）等。
原核的核糖体（70S）= 30S小亚基 + 50S大亚基 30S小亚基: 16S rRNA + 21种蛋白质 50S大亚基: 23S，5SrRNA + 34种蛋白质
蛋白质翻译及翻译后修饰课件
tRNA的结构—“四环一臂”
倒L形的三级结构
蛋白质翻译及翻译后修饰课件
tRNA的功能是解读mRNA上的密码子和搬运氨基酸。 tRNA上至少有4 个位点与多肽链合成有关：即3’CCA氨基酸接受位
点、氨基酰-tRNA合成酶识别位点、核糖体识别位点和反密码子位点。 每一个氨基酸有其相应的tRNA携带, 氨基酸的羧基与tRNA的 3’
反应如下：
A A t R N A A T P 氨 酰 基 - t R N A 合 成 酶 A A - t R N A A M P P P i
氨基酸的羧基与tRNA 的3’端CCA-OH 以酯键相连，因此其氨基是自 由的。
蛋白质翻译及翻译后修饰课件
tRNAfmet fMet-tRNA合成酶
蛋白质翻译及翻译后修饰课件
分泌型蛋白质在翻译过程中通过信号肽协助转入内质网的机制
信号肽（signal peptide）是在新生的多肽链中，可被细胞识别系统识别的 特征性氨基酸序列，在蛋白质翻译过程中或翻译后的定位发挥引导的作用。
蛋白质翻译及翻译后修饰课件
本章结束
蛋白质翻译及翻译后修饰课件
氨酰基tRNA进入A位
新的氨基酸-tRNA的进位依赖Tu-Ts因子和GTP的协助
蛋白质的生物合成翻译3(共51张PPT)
AGGA或GAGG（Shine-Dalgarno顺序）互补。正是由这样的
配对将AUG（或GUG，UUG）密码子带到核糖体的起始位置 上 。 fMet-tRNA 与小亚基上的A位点结合。
2. 70S起始复合物的形成
30S起始复合物一旦完全形成后，IF3即释放出来。50S大亚 基参加进来，并引起GTP水解和释放其它两个起始因子，最后
ATP与GTP提供。
蛋白质的生物合成过程主要包括：合成的起始；肽链的延伸；合 成的终止与多肽链释放。
一、氨基酸的激活与氨酰基-tRNA的合成
1. 氨基酸的激活与氨酰基-tRNA的合成过程
氨基酸不能直接与模板相结合，必须首先与相应的tRNA结合， 形成氨酰基‐tRNA。这一过程就是氨基酸的激活。
将氨基酸接合于tRNA以形成氨酰基‐tRNA的激活反应是在氨酰 基‐tRNA合成酶的催化作用下进行的，需要ATP提供能量 。这个反 应是不可逆转的 。
2. 真核生物mRNA为单顺反子；原核生物mRNA为多顺反子。
3. 原核生物的mRNA的5’-端有SD序列。许多真核mRNA的AUG上游 存在Kozak（CCACC）序列。
4. 真核生物的成熟mRNA需要从细胞核中进入细胞质，才能参与蛋 白质的翻译；而原核生物的转录与翻译偶联在一起。
（二）遗传密码
Together with models in the corresponding orientation. The complete 70S ribosome has an asymmetric construction. The partition between the head and body of the small subunit is aligned with the notch of the large subunit, so that the platform of the small subunit fits into the large subunit. There is a cavity between the subunits which contains some of the important sites.
配对将AUG（或GUG，UUG）密码子带到核糖体的起始位置 上 。 fMet-tRNA 与小亚基上的A位点结合。
2. 70S起始复合物的形成
30S起始复合物一旦完全形成后，IF3即释放出来。50S大亚 基参加进来，并引起GTP水解和释放其它两个起始因子，最后
ATP与GTP提供。
蛋白质的生物合成过程主要包括：合成的起始；肽链的延伸；合 成的终止与多肽链释放。
一、氨基酸的激活与氨酰基-tRNA的合成
1. 氨基酸的激活与氨酰基-tRNA的合成过程
氨基酸不能直接与模板相结合，必须首先与相应的tRNA结合， 形成氨酰基‐tRNA。这一过程就是氨基酸的激活。
将氨基酸接合于tRNA以形成氨酰基‐tRNA的激活反应是在氨酰 基‐tRNA合成酶的催化作用下进行的，需要ATP提供能量 。这个反 应是不可逆转的 。
2. 真核生物mRNA为单顺反子；原核生物mRNA为多顺反子。
3. 原核生物的mRNA的5’-端有SD序列。许多真核mRNA的AUG上游 存在Kozak（CCACC）序列。
4. 真核生物的成熟mRNA需要从细胞核中进入细胞质，才能参与蛋 白质的翻译；而原核生物的转录与翻译偶联在一起。
（二）遗传密码
Together with models in the corresponding orientation. The complete 70S ribosome has an asymmetric construction. The partition between the head and body of the small subunit is aligned with the notch of the large subunit, so that the platform of the small subunit fits into the large subunit. There is a cavity between the subunits which contains some of the important sites.
分子生物学-蛋白质的翻译课件
详细描述
核糖体通过识别mRNA上的起始密码子与mRNA结合，形成 翻译起始复合物。这个过程需要消耗能量，以确保核糖体正 确地定位在起始密码子上。
起始复合物的形成
总结词
起始复合物的形成是翻译过程的重要步骤，它涉及到多个蛋白质和RNA分子的相互作 用。
详细描述
起始复合物的形成涉及多个步骤。首先，核糖体与mRNA结合后，需要招募翻译起始 因子，如IF3和IF2。这些因子帮助核糖体正确地定位在起始密码子上，并确保翻译的准 确性。随后，氨酰-tRNA结合到核糖体的A位点上，准备开始多肽链的合成。至此，起
肽链的延长
01
02
03
肽键的形成
氨基酸在加入到肽链中后， 通过肽键的形成相互连接， 形成多肽链。
转肽酶的作用
转肽酶在肽键形成过程中 起催化作用，促进氨基酸 之间的连接。
核糖体的移动
随着肽链的延长，核糖体 沿着mRNA移动，确保下 一个密码子被正确识别和 翻译。
终止密码子的识别
终止密码子的种类
终止密码子有UAA、UAG和UGA三种，它们作为翻译终止的信号 被核糖体识别。
翻译的起始
02
起始密码子
总结词
起始密码子是mRNA上的一个特定 序列，用于标记蛋白质合成的起始位 置。
详细描述
起始密码子是mRNA上的三个连续的 核苷酸，通常为AUG。它不仅标记了 翻译开始的位点，还决定了从这里开 始合成多肽链的方向。
核糖体与mRNA的结合
总结词
核糖体是负责蛋白质合成的细胞器，它通过与mRNA的结合 开始翻译过程。
无意义校正是指当mRNA上的终止密码子提前出现时，核 糖体会提前终止多肽链的合成。这种机制有助于减少多肽 链的错误合成。
分子生物学—蛋白质翻译PPT课件
• 反密码子臂：位于套索中央有三联反密码子。
• D臂：含有二氢尿嘧啶。
各种tRNA均有74-95个核苷酸，其中 有22个核苷酸是恒定不变的。
• 受体臂：链两端碱基序列互补形成 7bp的茎；3’端有未配对的3～4个碱基； 3’端的CCA，最后一个碱基2'和3’烃基 可被氨酰化。
• TψC臂：常由5bp的茎和7nt的环组成。 负责核糖体的识别。
• tRNA的性质是由反密码子而不是它所携带的氨基酸所决定的：
试验：14C-Cys-tRNAcys ---Ni---> 14C-Ala-tRNAcys
4.2.3 tRNA的种类
1. 起始tRNA和延伸tRNA。
• 一类能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA叫起始tRNA，其他tRNA统称为 延伸tRNA。 起始tRNA具有独特的结构特征。
• 反密码子臂：常由5bp的茎和7nt的环 组成。
• D臂：含有二氢尿嘧啶。茎的长度常 为4bp。
• 额外臂：4-21nt不等。
tRNA上碱基的修饰
tRNA的稀有碱基非常丰富，约有 70余种。每个tRNA分子至少有2 个稀有碱基，最多有19个。
多数分布在非配对区，尤其反 密码子3‘端附近部位，且大多 为嘌呤核苷酸。
4 生物信息的传递 （下）
基因的遗传信息在转录过程中从 DNA转移到mRNA；再由mRNA将 遗传信息表达为蛋白质中氨基酸顺 序的过程称翻译，即蛋白质的生物 合成过程。
• 蛋白质是生物信息通路上的终产物，一个活细胞在任何发育阶段都需要 数千种不同的蛋白质。因此，活细胞内时刻进行着各种蛋白质的合成、 修饰、运转和降解反应。
用其它2个碱基的共聚物进行类似的实验，也可以推断出其他密码子的碱 基组成，但不能确定密码子中碱基排列。
• D臂：含有二氢尿嘧啶。
各种tRNA均有74-95个核苷酸，其中 有22个核苷酸是恒定不变的。
• 受体臂：链两端碱基序列互补形成 7bp的茎；3’端有未配对的3～4个碱基； 3’端的CCA，最后一个碱基2'和3’烃基 可被氨酰化。
• TψC臂：常由5bp的茎和7nt的环组成。 负责核糖体的识别。
• tRNA的性质是由反密码子而不是它所携带的氨基酸所决定的：
试验：14C-Cys-tRNAcys ---Ni---> 14C-Ala-tRNAcys
4.2.3 tRNA的种类
1. 起始tRNA和延伸tRNA。
• 一类能特异地识别mRNA模板上起始密码子的tRNA叫起始tRNA，其他tRNA统称为 延伸tRNA。 起始tRNA具有独特的结构特征。
• 反密码子臂：常由5bp的茎和7nt的环 组成。
• D臂：含有二氢尿嘧啶。茎的长度常 为4bp。
• 额外臂：4-21nt不等。
tRNA上碱基的修饰
tRNA的稀有碱基非常丰富，约有 70余种。每个tRNA分子至少有2 个稀有碱基，最多有19个。
多数分布在非配对区，尤其反 密码子3‘端附近部位，且大多 为嘌呤核苷酸。
4 生物信息的传递 （下）
基因的遗传信息在转录过程中从 DNA转移到mRNA；再由mRNA将 遗传信息表达为蛋白质中氨基酸顺 序的过程称翻译，即蛋白质的生物 合成过程。
• 蛋白质是生物信息通路上的终产物，一个活细胞在任何发育阶段都需要 数千种不同的蛋白质。因此，活细胞内时刻进行着各种蛋白质的合成、 修饰、运转和降解反应。
用其它2个碱基的共聚物进行类似的实验，也可以推断出其他密码子的碱 基组成，但不能确定密码子中碱基排列。
《蛋白质翻译》PPT课件
60
终止相关的蛋白因子称为释放因子 (release factor, RF)
原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：eRF
释放因子的功能
• 识别终止密码，如RF-1特异识别UAA、UAG； 而RF-2可识别UAA、UGA。
• 诱导转肽酶改变为酯酶活性，使肽链从核蛋
白体上释放。
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51
延长因子EF-T催化 进位（原核生物）
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52
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53
Tu TGsTP
Tu GDP
Ts GTP
5'
AUG
3'
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54
（二）成肽
是由转肽酶（transpeptidase）催化的肽 键形成过程。
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55
（三）转位
延长因子EF-G有转位酶（translocase ） 活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋 白体向mRNA的3’侧移动。
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA
ATP AMP＋PPi
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28
第一步反应
氨基酸＋ATP＋E —→氨基酰-AMP-E＋AMP ＋ PPi
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29
第二步反应
氨基酰-AMP-E ＋
tRNA
↓
氨基酰-tRNA ＋
AMP ＋
E
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30
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参与起始过程的蛋白质因子称起始 因子（initiation factor，IF）。
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38
参与起始过程的蛋白质因子称起始因 子（initiation factor，IF）。原核生物起 始因子有三种：
蛋白质的翻译-PPT课件
酸
氨酰腺苷酸
的
活
化
AMP
第二步
E
AA
E
tRNA
AA
AA
E
AA
E
tRNA
3-氨酰-tRNA
tRNA
E
+H2N-CH-COO-tRNA CH2 CH2 S
转甲酰酶
COO-
N10-甲酰FH4
FH4
CHO-HN-CH-COO-tRNA CH2 CH2 S COO-
Met-tRNAffMet
fMet-tRNAffMet
氨基酸活化 肽链的起始、延长和终止 肽链的折叠和加工
阶段 原核
真核
IF-1 IF-2 IF-3
起始
eIF-1A,eIF-3 eIF-2 eIF-4A eIF-4B eIF-4E eIF-4G eIF-5B
延长 终止
EF-Tu,EF-Ts
EF-G
EF1-α,EF1-βγ
EF-2 RF1
RF2
RF3
原核生物的核糖体
原核生物核糖体结构示意图
核糖体结构模型及原核与 真核细胞核糖体大小亚基比较
不同核糖体的亚基组成
细胞类型 核糖体类型 亚基
原核细胞及真核细胞 叶绿体、线粒体
真核细胞
rRNA
蛋白质
2.核糖体的功能
2.核糖体的功能
原核细胞70S核糖体的A位、P位 及mRNA结合部位示意图
3.核糖体循环
这就是翻译！
一、模板与遗传密码
（一） 遗传密码
遗传密码的几个重要特性
连续性 简并性 通用性 摆动性
摆 动 理 论
（二）开放阅读框（ORF)
真核细胞几乎只有一个ORF，原核细胞经常有2个或多个 ORF
分子生物学完整—蛋白质翻译ppt课件
②准备各种负载tRNA，如Thr、Phe或Lys的tRNA混合物，并将 其中的一种氨基酸（如Phe）用放射性元素标记。
③将密码子、负载tRNA及核糖体一起放入硝酸纤维滤膜。游离 的密码子和负载tRNA会被洗脱而通过滤膜，核糖体无法通过 滤膜。但与密码子对应的tRNA能与密码子一起与核糖体结合 而留在滤膜上。
• TψC臂：常由5bp的茎和 7nt的环组成。负责核糖体 的识别。
• 反密码子臂：常由5bp的 茎和7nt的环组成。
• D臂：含有二氢尿嘧啶。 茎的长度常为4bp。
• 额外臂：4-21nt不等。
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tRNA上碱基的修饰 完整最新ppt
tRNA的稀有碱基非常丰 富，约有70余种。每个 tRNA分子至少有2个稀有 碱基，最多有19个。
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4.1.1 三联子密码及其破译
• 遗传密码的破译是多位科学家经过一系列 的数学推理和试验研究，于1966年解决。
• 基因密码的破译先后经历了二十世纪五十 年代的数学推理阶段和1961-1965年的实 验研究阶段。
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8
•719.542年.物2理.学1家G遗amov传首先密对遗码传密的码进推行探测讨，提 出不可能是一个碱基或两个碱基决定一个氨基酸
亮氨酸
精氨酸
丝氨酸
植物 终止码 异亮氨酸 亮氨酸 精氨酸
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26
• 密码子与反密码子的相互作用。
tRNA的反密码子在核糖体内是通过碱基的反向配对与 mRNA上的密码子相互作用的。
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27
摆动假说（wobble hypothesis)
在密码子与反密码子的配对中，前两对严格遵 守碱基配对原则，第三对碱基有一定的自由度， 可以“摆动”，因而使某些tRNA可以识别1个 以上的密码子。
蛋白质翻译后加工及其生物学意义
如： 肌肉蛋白和细 胞色素c中含有1 胞色素c中含有1， 2-二甲基赖氨酸 大多数生物的 钙调蛋白含有三 甲基赖氨酸 有些蛋白质中 的一些谷氨酸链 羧基也发生甲基 化
羧基化
一些蛋白质的谷氨酸 天冬氨酸可发生羧化作用 一些蛋白质的谷氨酸和天冬氨酸可发生羧化作用 谷氨酸和
例如： 例如： 血液凝固蛋白酶 原的谷氨酸在翻 译后羧化成γ 译后羧化成γ-羧 基谷氨酸， 基谷氨酸，后者 可以与Ca2+螯合 螯合。 可以与Ca2+螯合。 这依赖于羧化酶 这依赖于羧化酶 的催化作用
糖基化
在多肽链合成过程中或在合成之后常以共价 键与单糖或寡糖侧链连接，生成糖蛋白 糖蛋白。 键与单糖或寡糖侧链连接，生成糖蛋白。这些糖可 连接在天冬酰胺的酰胺上(N 连接寡糖)或连接在丝 天冬酰胺的酰胺上(N连接在天冬酰胺的酰胺上(N-连接寡糖)或连接在丝 氨酸、苏氨酸或羟赖氨酸的羟基上(O-连接寡糖) 的羟基上(O 氨酸、苏氨酸或羟赖氨酸的羟基上(O-连接寡糖)
方式： 方式：通过多萜醇作为寡聚糖供体把整个 寡聚糖转移到肽链上
4、新生肽链中非功能片段切除
不少多肽类激素和酶的前体 不少多肽类激素和酶的前体 需要经过加工才能变为活性分 子 如：胰蛋白酶原经过加工切去 部分肽段才能成为有活性的胰 蛋白酶。 蛋白酶。
5、亚单位的聚合
有许多蛋白质是由二个以上亚基构成的， 有许多蛋白质是由二个以上亚基构成的， 二个以上亚基构成的 这就需这些多肽链通过非共价键聚合 非共价键聚合成多 这就需这些多肽链通过非共价键聚合成多 聚体才能表现生物活性。 聚体才能表现生物活性。
伴侣蛋白与疾病
伴侣蛋白可以导致疾病的发生。如蛋白产物极细微的折 伴侣蛋白可以导致疾病的发生。 叠异常，虽然对活性影响不大，却可以被“质控系统” 叠异常，虽然对活性影响不大，却可以被“质控系统”滞留 在内质网，不能实现正常的转位、转运或分泌， 在内质网，不能实现正常的转位、转运或分泌，导致疾病发 生。
羧基化
一些蛋白质的谷氨酸 天冬氨酸可发生羧化作用 一些蛋白质的谷氨酸和天冬氨酸可发生羧化作用 谷氨酸和
例如： 例如： 血液凝固蛋白酶 原的谷氨酸在翻 译后羧化成γ 译后羧化成γ-羧 基谷氨酸， 基谷氨酸，后者 可以与Ca2+螯合 螯合。 可以与Ca2+螯合。 这依赖于羧化酶 这依赖于羧化酶 的催化作用
糖基化
在多肽链合成过程中或在合成之后常以共价 键与单糖或寡糖侧链连接，生成糖蛋白 糖蛋白。 键与单糖或寡糖侧链连接，生成糖蛋白。这些糖可 连接在天冬酰胺的酰胺上(N 连接寡糖)或连接在丝 天冬酰胺的酰胺上(N连接在天冬酰胺的酰胺上(N-连接寡糖)或连接在丝 氨酸、苏氨酸或羟赖氨酸的羟基上(O-连接寡糖) 的羟基上(O 氨酸、苏氨酸或羟赖氨酸的羟基上(O-连接寡糖)
方式： 方式：通过多萜醇作为寡聚糖供体把整个 寡聚糖转移到肽链上
4、新生肽链中非功能片段切除
不少多肽类激素和酶的前体 不少多肽类激素和酶的前体 需要经过加工才能变为活性分 子 如：胰蛋白酶原经过加工切去 部分肽段才能成为有活性的胰 蛋白酶。 蛋白酶。
5、亚单位的聚合
有许多蛋白质是由二个以上亚基构成的， 有许多蛋白质是由二个以上亚基构成的， 二个以上亚基构成的 这就需这些多肽链通过非共价键聚合 非共价键聚合成多 这就需这些多肽链通过非共价键聚合成多 聚体才能表现生物活性。 聚体才能表现生物活性。
伴侣蛋白与疾病
伴侣蛋白可以导致疾病的发生。如蛋白产物极细微的折 伴侣蛋白可以导致疾病的发生。 叠异常，虽然对活性影响不大，却可以被“质控系统” 叠异常，虽然对活性影响不大，却可以被“质控系统”滞留 在内质网，不能实现正常的转位、转运或分泌， 在内质网，不能实现正常的转位、转运或分泌，导致疾病发 生。
《翻译及翻译后加工》PPT课件
蛋白质
非翻译区 编码序列
核蛋白体结合位点
起始密码子
终止密码子
编辑ppt
13
真核生物mRNA的特点 （单顺反子）
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14
二、蛋白质生物合成的场所
场所：核糖体（ribosome) 结构: Mg2+,蛋白质，rRNA
编辑ppt
15
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16
（一） 核蛋白体（rRNA）
蛋白质－蛋白质， rRNA－蛋白质组成 两个亚单位，称之为大小亚基．
5’ mRNA
翻译
多顺反子编辑ppt
3’ 5’ 3’
8
编辑ppt
9
乳糖操纵子结构 调控区
结构基因
DNA
P OZ YA
操纵序列
启动序列
CAP结合位点
转录
mRNA
翻译
Z： β-半乳糖苷酶 Y： 透酶 A：乙酰基转移酶
多肽链1 多肽编链辑pp2t 多肽链3
10
多顺反子
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11
（二）真核生物mRNA的特点
相同的氨基酸的一组tRNA。
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26
2.tRNA与氨基酸的活化：
氨基酸臂
反密码环
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27
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28
tRNA的三级结构示意图
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29
核塘体活性结合位点
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30
2.氨基酸的活化
（1）氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase)
①活化反应：
１． Kozark序列 (Marilyn Kozark)
起始密码子常处于－CCACCAUGG－
序列中，这段保守序列的存在能增加
非翻译区 编码序列
核蛋白体结合位点
起始密码子
终止密码子
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13
真核生物mRNA的特点 （单顺反子）
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14
二、蛋白质生物合成的场所
场所：核糖体（ribosome) 结构: Mg2+,蛋白质，rRNA
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（一） 核蛋白体（rRNA）
蛋白质－蛋白质， rRNA－蛋白质组成 两个亚单位，称之为大小亚基．
5’ mRNA
翻译
多顺反子编辑ppt
3’ 5’ 3’
8
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9
乳糖操纵子结构 调控区
结构基因
DNA
P OZ YA
操纵序列
启动序列
CAP结合位点
转录
mRNA
翻译
Z： β-半乳糖苷酶 Y： 透酶 A：乙酰基转移酶
多肽链1 多肽编链辑pp2t 多肽链3
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多顺反子
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（二）真核生物mRNA的特点
相同的氨基酸的一组tRNA。
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2.tRNA与氨基酸的活化：
氨基酸臂
反密码环
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tRNA的三级结构示意图
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核塘体活性结合位点
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2.氨基酸的活化
（1）氨基酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase)
①活化反应：
１． Kozark序列 (Marilyn Kozark)
起始密码子常处于－CCACCAUGG－
序列中，这段保守序列的存在能增加
蛋白质的翻译后修饰及其生物学意义
蛋白质的翻译后修饰及其生物学意义蛋白质是生物体内最为重要的分子之一，是许多生物体内重要生物分子的构成元素，如酶、激素等。
蛋白质的功能与其结构和化学性质密切相关，而这些性质往往要通过后续的翻译后修饰来发挥作用。
翻译后修饰是指蛋白质在合成后，通过形成二级、三级结构和化学修饰等方式来进一步调节或改变其功能的过程。
这个过程中可能会添加新的分子，如糖类、脂质或其他小分子，也可能从蛋白质中去除一些氨基酸或部分分子。
最常见的蛋白质翻译后修饰包括磷酸化、甲基化、酰化、糖基化、硫酰化等，这些修饰通过改变蛋白质的物理和化学性质来达到不同的生物学功能。
磷酸化是指在蛋白质中添加磷酸基团的过程。
磷酸化修饰能够影响蛋白质的电荷分布和二级结构，从而参与多种生物学过程，例如细胞信号转导和细胞周期调控。
许多激素、酶和受体都是通过磷酸化修饰来发挥其生物学功能的。
甲基化是一种常见的修饰类型。
它涉及将甲基基团添加到蛋白质中，从而改变其化学性质和结构。
甲基化修饰对蛋白质功能的影响各不相同。
一些甲基化修饰可以促进蛋白质与其他蛋白质或核酸的相互作用，从而调节基因表达和细胞命运决定。
另一些甲基化修饰则是决定某些蛋白质能否和DNA相互作用的关键。
酰化是指在蛋白质中添加酰基团的过程。
一个常见的酰化修饰是乙酰化，它能够影响启动子和转录因子之间的相互作用，从而调节基因表达。
酰化修饰还能影响信号通路中的酶和激酶，从而调节细胞周期和细胞凋亡。
糖基化是指向蛋白质中添加糖基团的过程。
这种修饰能够改变蛋白质表面的化学性质和水解性质，从而调节其与其他生物分子的相互作用。
例如，糖基化能够改变抗体的生物学活性、呼吸链中的酶的催化率、骨胶原的多态性等。
硫酰化是一种不太常见的修饰类型。
它能够改变蛋白质的结构，从而改变它们的物理性质和活性。
硫酰化修饰在某些酶的生物合成、蛋白质聚集和蛋白质降解中起着关键作用。
总的来说，翻译后修饰不仅可以改变蛋白质的化学特性和结构，还能调节蛋白质与其他生物分子的相互作用和参与各种生物过程中的功能。
蛋白质翻译后加工及其生物学意义 ppt课件
伴侣蛋白与疾病
伴侣蛋白可以导致疾病的发生。如蛋白产物极细微的折 叠异常，虽然对活性影响不大，却可以被“质控系统”滞留 在内质网，不能实现正常的转位、转运或分泌，导致疾病发 生。
例：α-1抗胰蛋白酶缺陷病
由于ER的分子伴侣（钙联蛋白）介导了折叠异 常的突变蛋白的聚集，从而导致仅有15%的α-1抗胰 蛋白酶分泌出来，其余全部滞留在内质网（ER）。 而异常产物的聚集大大妨碍了细胞的正常活动，最 终导致肝硬化或肺气肿的发生。
• 二硫键的形成：加固空间结构，进一步稳 定蛋白质的构象
对于大多数蛋白质来说多肽链翻译后还要进 行不同方式的加工修饰才具有生理功能
伴侣蛋白与疾病
ER中的伴侣蛋白，不仅介导和辅助新生 肽链的正确折叠与组装，还组建成一个蛋白 质折叠调控的“质控系统”（quality control system），结合蛋白质的折叠中间 体、未完全折叠或组装的多肽链、错误折叠 的蛋白质或蛋白质聚集体/聚合体，使之滞 留在内质网，阻碍其转运至高尔基体，从而 防止非活性产物的产生；并通过激活蛋白水 解酶来降解这些未能正确折叠的中间产物。
糖基化
在多肽链合成过程中或在合成之后常以共价键与 单糖或寡糖侧链连接，生成糖蛋白。这些糖可连接 在天冬酰胺的酰胺上(N-连接寡糖)或连接在丝氨酸、 苏氨酸或羟赖氨酸的羟基上(O-连接寡糖)
方式：通过多萜醇作为寡聚糖供体把整个寡 聚糖转移到肽链上
4、新生肽链中非功能片段切除
不少多肽类激素和酶的前体 需要经过加工才能变为活性分 子
蛋白质翻译后加工 及其生物学意义
——第三组
一、翻译后加工
地点：内质网、高尔基体
1 N端fMet或Met切除 2 二硫键形成 3 特定氨基酸化学修饰 4 新生肽链中非功能片段切除 5 亚单位的聚合
第10章 蛋白质的翻译后加工
与异染色质形成、基因印记、X染色体失活和基 因转录调控。 Ø 组蛋白甲基化过程的异常参与多种肿瘤的发生； Ø 组蛋白去甲基化酶的发现（可逆甲基化）；
四、γ-羧基化
肝脏凝血酶原合成需要N端10个谷氨酸的γ羧基化
五、羟基化
Ø 羟脯氨酸、羟赖氨酸； Ø 胶原蛋白中的脯氨酸需要经羟基化修饰
六、糖基化
Ø 通常被修饰在Asn (N-苷键)或Ser/Thr /Hyp (O-苷 键) ；
程处于动态平衡，并由组蛋白乙酰化转移酶 （histone acetyltransferase, HAT）和组蛋白 去乙酰化酶（histone deacetylase, HDAC）共 同调控
组蛋白乙酰化/去乙酰化 在真核基因转录调控中起重要作用
组蛋白的乙酰化导致核小体 结构的松弛，从而促进各种转 录因子与DNA结合位点特异性 结合，激活基因的转录。
Signal recognition particle (SRP)
Ø RNA-protein complex Ø 与信号肽序列结合； Ø 与内质网上的SRP受体
结合； Ø 引导蛋白质到达内质网；
Ø 带有停止转移序列的新生肽链C端不能通过移位子， 因而锚定在内质网膜上；
Ø C端带有KDEL序列的新生肽链以内质网腔为终点； Ø 其它新生肽链进入高尔基体；
已经发现在人体内有多达2000个左右的蛋白 质激酶和1000个左右的蛋白质磷酸酶基因。
Edmond H. Fischer 1920年--
Edwin G. Krebs 1918年--
荣获1992年诺贝尔生理学或医学奖 发现可逆性蛋白磷酸化是一种生物的调节机制
蛋白激酶(Protein kinase，PK)
Hsp70（heat shock protein） 伴侣蛋白 GroES-GroEL（E.coli） 触发因子
四、γ-羧基化
肝脏凝血酶原合成需要N端10个谷氨酸的γ羧基化
五、羟基化
Ø 羟脯氨酸、羟赖氨酸； Ø 胶原蛋白中的脯氨酸需要经羟基化修饰
六、糖基化
Ø 通常被修饰在Asn (N-苷键)或Ser/Thr /Hyp (O-苷 键) ；
程处于动态平衡，并由组蛋白乙酰化转移酶 （histone acetyltransferase, HAT）和组蛋白 去乙酰化酶（histone deacetylase, HDAC）共 同调控
组蛋白乙酰化/去乙酰化 在真核基因转录调控中起重要作用
组蛋白的乙酰化导致核小体 结构的松弛，从而促进各种转 录因子与DNA结合位点特异性 结合，激活基因的转录。
Signal recognition particle (SRP)
Ø RNA-protein complex Ø 与信号肽序列结合； Ø 与内质网上的SRP受体
结合； Ø 引导蛋白质到达内质网；
Ø 带有停止转移序列的新生肽链C端不能通过移位子， 因而锚定在内质网膜上；
Ø C端带有KDEL序列的新生肽链以内质网腔为终点； Ø 其它新生肽链进入高尔基体；
已经发现在人体内有多达2000个左右的蛋白 质激酶和1000个左右的蛋白质磷酸酶基因。
Edmond H. Fischer 1920年--
Edwin G. Krebs 1918年--
荣获1992年诺贝尔生理学或医学奖 发现可逆性蛋白磷酸化是一种生物的调节机制
蛋白激酶(Protein kinase，PK)
Hsp70（heat shock protein） 伴侣蛋白 GroES-GroEL（E.coli） 触发因子
《翻译后过程》PPT课件
加工过程：
1. 前体加工：切除信号肽(N端15～30个AA的前导序列为越膜信号) 有限水解 去除蛋白内含子（protein intron)
2. 化学修饰：磷酸化，糖基化，有些蛋白质的N端乙酰化， C端酰胺化， 二硫键的形成: mRNA上没有胱氨酸的密码子，多肽链中的二硫键在肽链 合成后，通过二个半 胱氨酸的硫氢基氧化而形成的， 羟基化：胶原蛋白前α链上的脯氨酸和赖氨酸残基产生羟脯氨酸和羟赖氨 酸，从而加强其的张力强度。
精选课件ppt
2
材料
模板： mRNA (Message RNA)
蛋白质生物合成
翻译是沿着mRNA分子5′→3′方向进行 5’ CAACUGCAGACAUAUAUGAUACAAUUUGAUCAG 3’
Genetic codon
场所: rRNA（ribosome RNA)
运输工具: tRNA (transfer RNA)
蛋白质的乙酰化能延长蛋白质在细胞内存在的时间而组蛋白的乙酰化与染色质活化染色质复制与组装细胞分化和细胞癌变等有关精选课件ppt29组蛋白乙酰化与癌症histoneacetylation蛋白乙酰化转移酶histoneacetylaseshats和组蛋白去乙酰化酶histonedeacetylaseshdacshats通过在组蛋白赖氨酸残基乙酰化激活基因转录hdacs使组蛋白去乙酰化抑制基因转录精选课件ppt30组蛋白乙酰化和去乙酰化与基因的表达调控密切相关hats和hdacs之间的动态平衡控制着染色质的结构和基因的表组蛋白乙酰化状态的失衡与肿瘤发生密切相关
第六章 蛋白质生物合成---翻译及翻译后过程
精选课件ppt
1
一、蛋白质生物合成
转录 (transcription)
翻译 (translation)
1. 前体加工：切除信号肽(N端15～30个AA的前导序列为越膜信号) 有限水解 去除蛋白内含子（protein intron)
2. 化学修饰：磷酸化，糖基化，有些蛋白质的N端乙酰化， C端酰胺化， 二硫键的形成: mRNA上没有胱氨酸的密码子，多肽链中的二硫键在肽链 合成后，通过二个半 胱氨酸的硫氢基氧化而形成的， 羟基化：胶原蛋白前α链上的脯氨酸和赖氨酸残基产生羟脯氨酸和羟赖氨 酸，从而加强其的张力强度。
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2
材料
模板： mRNA (Message RNA)
蛋白质生物合成
翻译是沿着mRNA分子5′→3′方向进行 5’ CAACUGCAGACAUAUAUGAUACAAUUUGAUCAG 3’
Genetic codon
场所: rRNA（ribosome RNA)
运输工具: tRNA (transfer RNA)
蛋白质的乙酰化能延长蛋白质在细胞内存在的时间而组蛋白的乙酰化与染色质活化染色质复制与组装细胞分化和细胞癌变等有关精选课件ppt29组蛋白乙酰化与癌症histoneacetylation蛋白乙酰化转移酶histoneacetylaseshats和组蛋白去乙酰化酶histonedeacetylaseshdacshats通过在组蛋白赖氨酸残基乙酰化激活基因转录hdacs使组蛋白去乙酰化抑制基因转录精选课件ppt30组蛋白乙酰化和去乙酰化与基因的表达调控密切相关hats和hdacs之间的动态平衡控制着染色质的结构和基因的表组蛋白乙酰化状态的失衡与肿瘤发生密切相关
第六章 蛋白质生物合成---翻译及翻译后过程
精选课件ppt
1
一、蛋白质生物合成
转录 (transcription)
翻译 (translation)
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伴侣蛋白与疾病
伴侣蛋白可以导致疾病的发生。如蛋白产物极细微的折 叠异常，虽然对活性影响不大，却可以被“质控系统”滞留 在内质网，不能实现正常的转位、转运或分泌，导致疾病发 生。
例：α-1抗胰蛋白酶缺陷病
由于ER的分子伴侣（钙联蛋白）介导了折叠异 常的突变蛋白的聚集，从而导致仅有15%的α-1抗胰 蛋白酶分泌出来，其余全部滞留在内质网（ER）。 而异常产物的聚集大大妨碍了细胞的正常活动，最 终导致肝硬化或肺气肿的发生。
伴侣蛋白与疾病
还有一些病理性折叠分子如Prion朊病毒，甚至可以介导 正常蛋白的错误折叠，成为具有感染性的蛋白质而传播疾 病。
prion蛋白粒子病中致病性蛋白（pathogenic prion protein,PrPsc）的聚集，是因为蛋白构象中的一个 或多个α螺旋变成了β片层，进入大脑后还能使 正常的PrPc蛋白变成异常的PrPsc蛋白，象介导错 误折叠的“模板”，称为“病理性伴侣蛋白” （pathological chaperones），因而具有感染能力。
➢ 肌肉蛋白和细 胞色素c中含有1， 2-二甲基赖氨酸
➢ 大多数生物的 钙调蛋白含有三 甲基赖氨酸
➢ 有些蛋白质中 的一些谷氨酸链 羧基也发生甲基 化
羧基化
一些蛋白质的谷氨酸和天冬氨酸可发生羧化作用
例如：
血液凝固蛋白酶 原的谷氨酸在翻 译后羧化成γ-羧 基谷氨酸，后者 可以与Ca2+螯合。
这依赖于羧化酶 的催化作用
• 稳定蛋白质的构象 和部分折叠或没有折叠的蛋白质分子
结合 ，使之免遭其它酶的水解或都促进蛋 白质折叠成正确的空间结构
二、翻译后加工的生物学意义
一般真核细胞中一个基因对应一个mRNA，一个 mRNA对应一条多肽链，但也有少数的情况，即翻 译后的多肽链经水解后产生几种不同的蛋白质或多 肽。
例如：哺乳动物的鸦片样促黑皮激素原(POMC)初 翻译产物为265个氨基酸。
蛋白质翻译后加工 及其生物学意义
——第三组
一、翻译后加工
地点：内质网、高尔基体
1 N端fMet或Met切除 2 二硫键形成 3 特定氨基酸化学修饰 4 新生肽链中非功能片段切除 5 亚单位的聚合
1、 N端fMet或Met切除
未加工的蛋白质的N-端 ：
N-甲酰甲硫氨酸 （原核生物）
成熟的蛋白质的N-端：
在脑下垂体前叶细胞中，POMC切割成为N-端 片段和C端片段的β-促脂解素。然后N端片段又被切 割成较小的N端片断和促肾上腺皮质激素(ACTH )。
而在脑下垂体中叶细胞中，β-促脂解素再次被 切割产生β-内啡肽；ACTH也被切割产生13肽的α促黑激素(α-melanotropin)
鸦片促黑皮质素原(POMC)的 水解修饰
糖基化
在多肽链合成过程中或在合成之后常以共价键与 单糖或寡糖侧链连接，生成糖蛋白。这些糖可连接 在天冬酰胺的酰胺上(N-连接寡糖)或连接在丝氨酸、 苏氨酸或羟赖氨酸的羟基上(O-连接寡糖)
方式：通过多萜醇作为寡聚糖供体把整个寡 聚糖转移到肽链上
4、新生肽链中非功能片段切除
不少多肽类激素和酶的前体 需要经过加工才能变为活性分 子
如：胰蛋白酶原经过加工切去 部分肽段才能成为有活性的胰 蛋白酶。
5、亚单位的聚合
有许多蛋白质是由二个以上亚基构成的， 这就需这些多肽链通过非共价键聚合成多 聚体才能表现生物活性。
例如：成人血红蛋白由两条α链，两条β链及四分子血红 素所组成。
大致过程如下：α链在多聚核糖体合成后自行释下，并与 尚未从多聚核糖体上释下的β链相连，然后一并从多聚核 糖体上脱下来，变成α、β二聚体。此二聚体再与线粒体 内生成的两个血红素结合，最后形成一个由四条肽链和 四个血红素构成的有功能的血红蛋白分子。
• 氨基酸侧链修饰作用包括： 磷酸化(如核糖体蛋白质) 糖基化(如各种糖蛋白) 甲基化(如组蛋白、肌肉蛋白质) 乙基化(如组蛋白) 羟基化(如胶原蛋白) 羧基化等
磷酸化
磷酸化发生在翻译后，由各种蛋白质激酶催化，将 磷酸基团连接于丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸的羟基上
甲基化
在一些蛋白质中赖氨酸被甲基化
如：
• 二硫键的形成：加固空间结构，进一步稳 定蛋白质的构象
对于大多数蛋白质来说多肽链翻译后还要进 行不同方式的加工修饰才具有生理功能
伴侣蛋白与疾病
ER中的伴侣蛋白，不仅介导和辅助新生 肽链的正确折叠与组装，还组建成一个蛋白 质折叠调控的“质控系统”（quality control system），结合蛋白质的折叠中间 体、未完全折叠或组装的多肽链、错误折叠 的蛋白质或蛋白质聚集体/聚合体，使之滞 留在内质网，阻碍其转运至高尔基体，从而 防止非活性产物的产生；并通过激活蛋白水 解酶来降解这些未能正确折叠的中间产物。
用蛋白磷酸化酶抑制剂防治心血管病
蛋白磷酸化酶通过对蛋白质的磷酸化，调节 蛋白质的功能，从而影响生命过程 。
研究发现: 部分蛋白激酶通过与多种血管活 性物质的相互调控 ，影响血管平滑肌细胞的功能 和结构，直接参与心血管疾病的发病。用蛋白磷 酸化酶抑制剂防治动脉 粥样硬化、高血压、冠脉 痉挛和心肌缺血等疾病的研究取得了显著的效果， 部分试验已进入临床阶段，有望成为防治心血管 病的新方法。
• “伴侣蛋白”及其作用
蛋白二硫键异构酶、结合蛋白、钙联 蛋白、钙网蛋白等，这一类蛋白质能介导 其它蛋白质正确装配成有功能活性的空间 结构，而它本身并不参与最终装配产物的 组成
伴侣蛋白功能：
•酶
蛋白质二硫键异构酶可以识别和水解 非正确配对的二硫键，使它们在正确的半 胱氨酸残基位置上重新形成二硫键
信号肽 N
脑 下 垂 体 前 叶 细 胞 中
POMC C
较长肽链
较短肽链（103肽）
ACTH
促肾上腺皮
α-促黑激素 - Endorphin -内啡肽
蛋白质修饰的意义
• 磷酸化：磷酸化(由激酶催化)和去磷酸化 (由磷酸酶催化)是控制细胞周期的关键
• 糖基化：糖基化对蛋白质的溶解度、稳定 性、半衰期、活性等具有重要的影响
甲酰基经肽甲酰基酶水 解而除去，多数情况甲 硫氨酸也被氨肽酶除去
甲硫氨酸 （真核生物）
甲硫氨酸或者氨基端的 一些氨基酸残基常由氨 肽酶催化而水解除去
2、二硫键形成
多肽链中的二硫键，是在肽链合成后， 通过二个半胱氨酸的疏基氧化而形成的
二硫键的形成对于许 多酶和蛋白质的活性 是必需的
3、特定氨基酸的化学修饰