蛋白质加工与输送

❖ 在细胞中多结构域的形成可能是有先后次序的。期间可能存 在着一定的协调和协同。
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❖ 蛋白质肽链在折叠过程中可能出现许多中间态，但
是其中多数是瞬时的，而对蛋白质稳定结构的形成产 生影响的中间态仅有不多几种。最常见的中间态是与 肽酰基-脯氨基间肽键的顺反异构化、二硫键交换有 关，可能某些还与氨基酸残基的侧链修饰有关。
另一类是非核糖体结合性分子伴侣，包括热休克蛋白、
伴侣蛋白等。
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（1）功能--多种多样的
①帮助肽链折叠； ② 辅助新生肽链的转运与转位，帮助“次品蛋白质” 的降解。
③一些细胞质中的可溶性分子伴侣还可以通过与辅助分子伴侣 的相互作用，行使更多的功能：网格蛋白的去组装；参与突触小 泡融合后的内吞；帮助蛋白质/新生肽链靶向，如进入线粒体； 以及一些复合物的组装，如肌球蛋白复合物和核孔等；
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1．分子伴侣*（molecular chaperon） 是细胞中一大类保守蛋白质，可识别肽链的非天
然构象（不稳定构象），促进各功能域和整体蛋白质的 正确折叠（稳定构象）。 普遍特点---只与Pr分子的非天然构象结合，而不与已经折叠
成天然构象的Pr分子结合
两大类：
一类是核糖体结合性分子伴侣，包括触发因子 (trigger factor, TF)等；
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决定蛋白质折叠的因素：
球状蛋白质折叠为一个有规律的二级结构和三级结构 的构象，疏水侧链埋在蛋白质的内部，极性/带电荷的 侧链接触溶剂。
蛋白质折叠是热力学推动的过程，伴随着解折叠状态 到折叠状态的自由能的降低。△G是折叠蛋白质的构象 稳定性（Gunfolding-Gfolding).
蛋白质构象病。
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肽链折叠的动力学
❖ 通过对肽链折叠的动力学研究，发现折叠是分阶段 进行的，可能还存在着中间态。
❖ 肽链折叠的速度和构象核
构象核：为数不多的氨基酸残基通过分子中近程相互作 用先形成一个核心，即构象核。然后以其为核心，逐渐进行 随后的折叠过程。
❖ 整个肽链的折叠过程存在着快慢不同的几个阶段。
④分子伴侣还参与信号转导。另外，引发因子(TF)除了能帮助 新生肽链折叠外，还兼有PPI酶的活性。
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（2）作用：
蛋白质肽链的折叠可以简单看作是一些疏水基团被包埋到分子 内部的过程，因此，帮助新生肽链折叠的分子伴侣一定是具有 与疏水基团结合能力的蛋白质。以最常见的hsp70为例，它们都 具有一个肽结合部位，由疏水氨基酸残基构成。分子伴侣总的 作用是与暴露的疏水区域稳定结合。
结果： 降低了局部未折叠蛋白质的浓度并防止其非特异性的不可
逆的聚合和错误折叠，同时保存了多肽链折叠的能力，当折叠 不成功时，可以重新进行折叠。
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（3）分布： 广泛分布于原核和真核细胞中。 在真核细胞中目前发现它们存在于： 细胞液、内质网、线粒体、叶绿体以及细胞核中。 （存在胞内pr折叠、组装的各部位）
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❖ 细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成，而需要其他 酶、蛋白质辅助.
❖ 所有细胞中发现的伴侣蛋白都是聚体体系，它阻止了不正确 的蛋白质的折叠，以7个、8个或9个亚基的超环形结构为基 础。超环形结构被任意端盖住，形成一个通过疏水表面结合 解折叠多肽的空穴，通过ATP驱动的构象变化促使肽折叠为 天然构象。
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蛋白质肽链的折叠以结构域为单位
❖ 很多实验结果表明，各个结构域的折叠应该是相互独立的， 因为迄今为止已有越来越多的单个结构域被单独表达，而且 表达的产物都具有天然的活性。
❖ 一个多结构域蛋白质中的各个结构域不仅是氨基酸残基序列 上的一个特定的片段，也是蛋白质立体结构中的独立的、具 有生物活性的区域，而且还是一个肽链折叠过程中的独立的 单位。
构象核的形成、构象核的生长和彼此黏结、具有规正二级
结构的分子框架的建立、中间态的调整，以及具有四级结构
蛋白质的亚基的组装。
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❖ 熔球态(molten globule)：在肽链的折叠过程中，还 存在着一种中间态，被称为“熔球态”，其最重要的 特征是，具有一定二级结构的肽链经过塌陷 (collapse)后形成的比较紧密的立体结构。它已具备 了天然立体结构的框架。但在疏水的内部，很多细微 的立体结构与天然还有差异。
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包括： 多肽链折叠为天然的三维构象； 肽链一级结构的修饰； 空间结构的修饰等； 靶向输送到特定细胞
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一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质
多肽链合成后需要逐步折叠（folding)成天然空间构 象(native conformation)才成为有功能的蛋白质。
一些疾病是单纯由错误折叠的蛋白质引发的—
❖ 不正确的折叠导致活性失活，这是许多疾病的分子基础。
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与蛋白质折叠有关的酶或蛋白质
分子伴侣（molecular chaperon）
蛋白二硫键异构酶（protein disulfide
isomerase,PDI）
肽酰基-脯氨酰顺反异构酶（peptidyl prolyl
cis-trans isomerase, PPI）
蛋白质合成后加工成熟(Protein
Posttranslational
processing), 靶向输送(protein targeting, 蛋白质的降解(protein degradation)
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翻译后加工
（Posttranslational processing ）
肽链从核蛋白体(ribosome)释放 后，经过细胞内各种修饰处理，成为有活 性的具有天然构象(native conformation)的 成熟蛋白质的过程。
蛋白质（ △G）的整体稳定性较小，折叠态比非折叠 态的稳定性稍微多一些。这导致蛋白质构象稳定性的 值在10~75KJ/mol之间，大多数蛋白质表现的值处于该 范围的低端。
Hale Waihona Puke Baidu
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❖ Anfinsen经典实验表明：蛋白质折叠的必需信息都 储存在一级结构中。即“序列决定构象”。
❖ 有些蛋白质移除前导序列会伴随着之后的蛋白质重折 叠的缺失。相反的，全长酶原解折叠后可以重新产生 一个折叠的酶。这个结果表明前导序列参与了折叠反 应，这说明并不是“最终的”序列编码了折叠信息。