6第六章 蛋白质的翻译
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第6章-互作蛋白质研究技术
Chapter VI Protein‐Protein InteractionNetworks of ProteinNetworks of Protein--Protein Interaction蛋白质‐蛋白质相互作用(PPI)形式与方式•形式上四级结构，如血红蛋白4个亚基的装配；形成多亚基蛋白质的如血红蛋白个亚基的装配形成蛋白质复合体，如病毒外壳，核孔复合体等；瞬时的蛋白质蛋白质相互作用，如蛋白质的翻译后修饰、磷酸化、乙‐酰化等。
几乎参与细胞基本生命活动的全部过程。
•方式上结构域‐结构域相互作用。
如蛋白质‐蛋白质复合体，抗原‐抗体等均属于该类型；结构域‐肽相互作用。
如某些病毒衣壳组装的相互作用，主要组织相容性复合体‐抗原复合体相互作用；分子内蛋白质‐蛋白质相互作用，即多结构域蛋白质分子内部头尾端不同结构域之间的相互作用。
如FERM蛋白质家族以及Tyr激酶Src等受这种首尾作用调控。
种首尾作用调控蛋白质‐蛋白质互作的研究方法•离体（In vitro)‐将待研究的蛋白质分离后，在细胞外进行相互作用分析的方法作用分析的方法。
蛋白质亲和层析（Affinity chromatography)；核磁共振谱分析（Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy, NMR ）；g p py,表面等离子共振（Surface plasmon resonance, SPR）；亲和印记（Far western）；蛋白质芯片（Protein microarray）;‐‐‐‐‐‐•在体（In vivo）‐在细胞内进行蛋白质互作分析的方法。
在细胞内进行蛋白质互作分析的方法异种系统检测‐将待研究的蛋白质在异种细胞中表达后加以分析的方法。
~细菌双杂交、酵母双杂交、哺乳动物细胞双杂交等。
基于活细胞的蛋白质‐蛋白质相互作用研究方法。
~基于荧光共振能量转移显微技术、共聚焦显微技术、流式细胞分析等。
•亲和层析是一种利用待分离分子与固定相配体的特异亲和结合特性来分离分子的色谱方法，蛋白质亲和层析，即利用发生相互作用的蛋白质分子之间存在这种特异的亲和力，从而达到分离鉴定互作蛋白质的目的。
第六章 蛋白质的生物合成2(第四版)(1)
欢 迎
欢 迎
第三节
蛋白质合成后的折叠与修饰加工
基因经转录、翻译形成蛋白质，一般而言，新形 成的蛋白质不具备生物活性。必须折叠成正确的 空间构象，然后在经过一系列的成熟后加工，才 能成为真正有活性的蛋白质。加工过程包括前体 加工（切除信号肽）、蛋白质的化学修饰（磷酸 化、糖基化） 和蛋白质的剪接等。
(一) 信号肽理论
• 定义:所有靶向输送的蛋白质结构中存在分选信号， 主要为Ｎ末端特异氨基酸序列，可引导蛋白质转 移到细胞的适当靶部位，这一序列称为信号序列 （signal sequence）。 • 作用:使核蛋白体与内质网上的受体结合;肽链进 入内质网后经其运至靶器官,后经信号肽酶切除. • 结构:由13—35个氨基酸组成,分为三个区: N端为亲水区,含有碱性氨基酸,提供正电荷. 中间为疏水区,为中性或疏水性氨基酸(10—15个 ). C端 小分子氨基酸（信号肽酶裂解部位）
第三节蛋白质合成后的转运
• 在核糖体上新合成的多肽被送往细胞的 各个部分，以行使各自的生物功能，大 肠杆菌新合成的多肽，一部分仍停留在 胞浆之中，一部分则被送到质膜、外膜 或质膜与外膜之间的空隙，有的也可分 泌到胞外。真核细胞中新合成的多肽被 送往溶酶体、线粒体、叶绿体胞核等细 胞器。所以新合成的多肽的输送是有目 的、定向地进行的。(蛋白质的分拣和靶 向)
(PPI)
• 脯氨酸为亚氨基酸，多肽链中的肽酰-脯氨 酸间的肽键绝大部分为反式构型。肽-脯氨 酸顺反异构酶可促进顺反两种异构体之间 的转换。
蛋白质翻译后的加工修饰方式
• (一) 一级结构的修饰 • (二) 空间结构的修饰
1. N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除 • N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸残基，必须在多肽链 折迭成一定的空间结构之前被切除。
欢 迎
第三节
蛋白质合成后的折叠与修饰加工
基因经转录、翻译形成蛋白质，一般而言，新形 成的蛋白质不具备生物活性。必须折叠成正确的 空间构象，然后在经过一系列的成熟后加工，才 能成为真正有活性的蛋白质。加工过程包括前体 加工（切除信号肽）、蛋白质的化学修饰（磷酸 化、糖基化） 和蛋白质的剪接等。
(一) 信号肽理论
• 定义:所有靶向输送的蛋白质结构中存在分选信号， 主要为Ｎ末端特异氨基酸序列，可引导蛋白质转 移到细胞的适当靶部位，这一序列称为信号序列 （signal sequence）。 • 作用:使核蛋白体与内质网上的受体结合;肽链进 入内质网后经其运至靶器官,后经信号肽酶切除. • 结构:由13—35个氨基酸组成,分为三个区: N端为亲水区,含有碱性氨基酸,提供正电荷. 中间为疏水区,为中性或疏水性氨基酸(10—15个 ). C端 小分子氨基酸（信号肽酶裂解部位）
第三节蛋白质合成后的转运
• 在核糖体上新合成的多肽被送往细胞的 各个部分，以行使各自的生物功能，大 肠杆菌新合成的多肽，一部分仍停留在 胞浆之中，一部分则被送到质膜、外膜 或质膜与外膜之间的空隙，有的也可分 泌到胞外。真核细胞中新合成的多肽被 送往溶酶体、线粒体、叶绿体胞核等细 胞器。所以新合成的多肽的输送是有目 的、定向地进行的。(蛋白质的分拣和靶 向)
(PPI)
• 脯氨酸为亚氨基酸，多肽链中的肽酰-脯氨 酸间的肽键绝大部分为反式构型。肽-脯氨 酸顺反异构酶可促进顺反两种异构体之间 的转换。
蛋白质翻译后的加工修饰方式
• (一) 一级结构的修饰 • (二) 空间结构的修饰
1. N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除 • N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸残基，必须在多肽链 折迭成一定的空间结构之前被切除。
5蛋白质的翻译
proteins，r-proteins)组成，rRNA 组成总分子量的 60％～65％。核糖体的相对大小常常用 沉降系数单位来表示。大肠杆菌的核糖体称为 70S 核糖体，其中的小亚基称为 30S 核糖体， 大亚基称为 50S 核糖体（图 5-8） 。小亚基包含 21 种不同的蛋白质(被称为 S1 一 S21)和 16SrRNA。大亚基由 33 种蛋白质(被命名为 L1～L33)和 23S 及 5SrRNAs 组成(图 5-9)。真核 核糖体称为 80S 核糖体，其中 40S 小亚基包含 33 种蛋白质和 18SrRNA，而 60S 大亚基包含 50 种蛋白质(图 5-9)和 3 种 rRNA （28S， 5.8S 和 5S） 。 真核 5.8SrRNA 与细菌 23SrRNA 的 5SrRNAs 部分同源（表 5.1） 。古细菌核糖体类似于细菌核糖体，但有些包含与真核相同的特别亚基。
组织上，原核生物与真核生物有重要的差别（图 5.1、图 5.2 和图 5.3） 。原核生物的 mRNA 的第一个密码子 AUG 上游的一个重要特征就是 Shine-Dalgarno 序列，而真核生物 mRNA 除
第一个密码子 AUG 的上游是核糖体小亚基扫描 AUG 的信号序列（CCACC）外, 5’端非翻译区 上游为帽子结构, 3’端非翻译区内有多聚腺苷化的信号 AAUAAA 以及其下游的多聚 A 尾巴。 mRNA 是由 DNA 的模板链转录而来， 其序列与编码链相同与模板链互补。 mRNA 的 5’ →3 ’ 三联体密码子序列与蛋白质 N 端到 C 端的氨基酸序列线形相关。原核生物 mRNA 的转录和翻 译发生在时间与空间上具有相对的同一性，其 mRNA 通常不稳定，在合成后的几分钟内翻译 成蛋白质。 真核 mRNA 的合成与成熟都在核内， 成熟的 mRNA 被运往胞质, 作为模板翻译蛋白 质 ， 其 稳 定 性 相 对 较 高 ， 达 几 小 时 。
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。
生化名词中英文互译集合
第一章蛋白质的结构与功能1、蛋白质protein蛋白质(protein) 是由许多氨基酸(amino acid) 通过肽键(peptide bond)相连形成的高分子含氮化合物2、氨基酸 amino acid氨基酸（amino acid）是蛋白质的基本组成单位。
3、肽键 peptide bond蛋白质分子是氨基酸通过肽键连接形成的多肽链。
一份子氨基酸的α-羧基与另一分子氨基酸的α-氨基脱水缩合形成的酰胺键（—CO—NH—）称为肽键。
4、一级结构 primary structure蛋白质分子中，从N端至C端的氨基酸排列顺序称为蛋白质的一级结构。
5、二级结构secondary structure是指蛋白质分子中某一肽链的局部空间结构，即多肽链中主链原子的相对空间排列分布，而不涉及氨基酸残基侧链的空间排布。
6、α-螺旋α-helix多肽链中的主链围绕中心轴有规律的螺旋式上升，螺旋的走向为顺时针方向，称右手螺旋。
氢键是维持α-螺旋结构稳定的主要化学键。
7、β-折叠β-pleated sheetβ-折叠呈折纸状多肽链充分伸展，各个肽单元以Cα为旋转点，依次折叠成锯齿状结构，氨基酸残基侧链交替地位于锯齿状结构的上下方。
8、三级结构 tertiary structure是指整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间排布，即整条肽链所有原子在三维空间的排布位置。
主要靠次级键，包括氢键、离子键(盐键)、疏水作用、范德华力、二硫键等。
9、四级结构quaternary structure每一条具有完整三级结构的多肽链，称为亚基（subunit）。
各亚基之间以非共价键相互连接形成特定的三维空间构象，称为蛋白质的四级结构。
维持四级结构的作用力主要是疏水作用，也包括氢键、离子键及范德华力等。
10、变性 denaturation蛋白质在某些理化因素的作用下，空间构象受到破坏，改变理化性质，并失去其生物活性，称为蛋白质的变性。
变性涉及空间结构的改变。
蛋白质翻译转录逆转录复制复制DNARNA第六节蛋白质的生物合成
1分钟内, 转录起始,5’端被修饰; 6分钟, 3’端被切割释放; 20分钟, 3’端加poly(A); 25分钟, mRNA被转运到细胞质; >4小时, 核糖体翻译mRNA
蛋白质翻译转录逆转录复制复制 DNARNA第六节蛋白质的生物合
一、 蛋白质的生物合成体系
原料：20种氨基酸 模板：mRNA（信使核糖核酸） 场所：核蛋白体 氨基酸的“搬运工具”：tRNA 酶与蛋白质因子：启动、延长、终止因子 能量：ATP、GTP 无机离子
更新。
蛋白质翻译转录逆转录复制复制 DNARNA第六节蛋白质的生物合
蛋白质合成非常复杂，真核生物细胞合成蛋白质需 要70多种核糖体蛋白质，20多种活化氨基酸的酶，10 多种辅助酶和其他蛋白质因子参加，同时还要100多 种附加的酶类、40多种tRNA、 r RNA ，总计有300多 种不同的大分子参与多肽的合成。
U C A G
U C A G
U C A G
一个氨基酸序列为Met-Leu亮-Arg精-Asn天冬酰胺Ala丙-Val缬-Glu谷-Ser丝-Ile异亮-Phe苯丙-Thr苏的短 肽的核糖核苷酸序列？（起始终止密码子）
可能的序列：
起始密码？
5‘AUG UUA CGU AAU GCU GUC GAA UCU AUU UUU ACA
生命以蛋白质为基础，所有生物都含有 蛋白质。地球上的生物体含有1010-1011种 不同的蛋白质，各种生物都有其特殊的蛋 白质。
一个高等生物的细胞内约有3000多种不 同的蛋白质，这些蛋白质分别担负着不同 的生物功能。
一个正常生长的细胞内，时刻都在进行
着蛋白质的生物合成。新的蛋白质分子不
断地合成出来，旧的蛋白质分子不断地被
蛋白质翻译转录逆转录复制复制 DNARNA第六节蛋白质的生物合
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一、 蛋白质的生物合成体系
原料：20种氨基酸 模板：mRNA（信使核糖核酸） 场所：核蛋白体 氨基酸的“搬运工具”：tRNA 酶与蛋白质因子：启动、延长、终止因子 能量：ATP、GTP 无机离子
更新。
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蛋白质合成非常复杂，真核生物细胞合成蛋白质需 要70多种核糖体蛋白质，20多种活化氨基酸的酶，10 多种辅助酶和其他蛋白质因子参加，同时还要100多 种附加的酶类、40多种tRNA、 r RNA ，总计有300多 种不同的大分子参与多肽的合成。
U C A G
U C A G
U C A G
一个氨基酸序列为Met-Leu亮-Arg精-Asn天冬酰胺Ala丙-Val缬-Glu谷-Ser丝-Ile异亮-Phe苯丙-Thr苏的短 肽的核糖核苷酸序列？（起始终止密码子）
可能的序列：
起始密码？
5‘AUG UUA CGU AAU GCU GUC GAA UCU AUU UUU ACA
生命以蛋白质为基础，所有生物都含有 蛋白质。地球上的生物体含有1010-1011种 不同的蛋白质，各种生物都有其特殊的蛋 白质。
一个高等生物的细胞内约有3000多种不 同的蛋白质，这些蛋白质分别担负着不同 的生物功能。
一个正常生长的细胞内，时刻都在进行
着蛋白质的生物合成。新的蛋白质分子不
断地合成出来，旧的蛋白质分子不断地被
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第六章__蛋白质的合成――翻译
1、大小:75～95个核苷酸组成的小分子RNA 2、结构：虽然不同来源的tRNA各自的序列 不同，但有很多共同特征： （1）碱基成分相近，含有稀有碱基，且很稳 定。
这些稀有（或特殊）碱基是多核苷酸链的正常碱基 在转录后由酶的修饰作用形成的，例如假尿嘧啶 （ψU）就是尿苷经异构化作用使尿嘧啶与核糖结 合的位置从环1位的N转移到环5位的C而形成的； 双氢尿嘧啶是尿苷经酶的作用使5位和6位之间的C 双键减为单键而而形成的。
A 或 Ala
R 或 Arg N 或 Asn D 或 Asp C 或 Cys Q 或 Gln E 或 Glu G 或 Gly H 或 His I 或 Ile L 或 Leu K 或 Lys M 或 Met F 或 Phe P 或 Pro S 或 Ser T 或 Thr W 或 Trp Y 或 Tyr V 或 Val
三、氨基酸与tRNA的连接
1、氨基酰tRNA的合成 氨基酸通过高能酰基连接到tRNA 3′端的腺 苷酸上使tRNA负载，连接了氨基酸的tRNA 分子称为负载的（charged）tRNA，未连接 氨基酸的tRNA分子称为空载的（uncharged） tRNA。 负载过程需要氨基酸的羧基与tRNA受体臂 末端突出的腺苷酸的2′或3′羟基形成酰基。
二、tRNA的结构与功能
tRNA是密码子和氨基酸之间的转配器。蛋 白质合成的核心是将核苷酸序列的信息 （以密码子的形式）翻译成氨基酸，这是 由tRNA分子完成的，它担当密码子及其所 指定的氨基酸直接的转配器。tRNA分子有 多种，但每一种仅与一个特定的氨基酸结 合并识别mRNA的一个或几个特定的密码子 （多数tRNA识别一个以上密码子）。
受体臂：结合氨基酸的位点而得名，由5′和 3′端的碱基配对而成，3′端的5′-CCA-3′序列 伸出双链外； ψU环：因特殊碱基ψU（假尿嘧啶）的存在 而得名； D环：因双氢尿嘧啶的存在而得名； 反密码子环：包含反密码子，即一个通过 碱基配对识别mRNA的密码子的三核苷酸解 码单位。反密码子的两端由5′端的尿嘧啶和 3′端的嘌呤界定； 可变环：位于反密码子环和ψU环之间，从 3～12bp不等。
分子生物学 第六章
摆动性
• 反密码子与密码子之间的配对并不完全遵照 碱基互补规律，称为摆动配对。
二、tRNA
（一）结构特点 1.二级结构：三叶草结构
四环： 二氢尿嘧啶环 反密码子环 额外环 胸腺嘧啶假尿嘧啶胞嘧啶环 一臂： 氨基酸接受臂
2.三级结构——“倒L型”
（二）起始tRNA
密码子 氨基酸 表示方法
（二）延伸
1.进位 • 氨酰-tRNA 按照mRNA 分子的编码 信息进入并 结合到核糖 体A位。
（二）延伸
2.成肽
• 转肽酶催化 肽酰-tRNA 上的肽酰基 转移到A位 氨酰-tRNA 上的氨基酸 α-氨基上。
（二）延伸
3.转位
• 转位酶催化核 糖体沿mRNA 的3‘方向移动 一个密码子的 距离，使 mRNA上的下 一个密码子进 入A位，肽酰tRNA由A位移 入P位。
三、修饰
（一）磷酸化 是指在蛋白激酶的催化作用下，ATP的γ-磷酸 基被转移到蛋白质特定位点上的过程。 通常蛋白质的丝氨酸、苏氨酸和在糖基转移酶的作用下，蛋白质的特定 氨基酸残基被共价连接上寡糖链的过程。 • 糖链与氨基酸的连接主要有O型连接和N型 连接两种方式。
终止密码子： 琥珀石（UAG） 赭石（UAA) 卵白石(UGA)
起始密码子： AUG（甲硫氨酸）
2.特性
(1)完整性：有始有终 (2)方向性：5’到3’ (3)连续性：不中断、无重叠 (4)简并性：多对一 (5)统一性：万物统一 (6)摆动性：：3’位可变 (7)偏爱性：使用频率各异
简并性
• 一种氨基酸具有 两个或两个以上 的密码子为其编 码，这一特性称 为遗传密码的简 并性。
一、mRNA （一）结构特点
原核 生物
真核 生物
第06章 蛋白质序列分析
第六章 蛋白质序列分析
主讲人：张宏 胡银岗
西北农林科技大学农学院遗传组
第一节 蛋白质数据库
1.数据库的分类
蛋白质的功能主要是由它的结构所决定的，蛋白质的结构主要分为四级， 依据这种结构层次，将蛋白质数据库分为：
以蛋白质的序列为主，并赋予相应的注释；如PIR－PSD、SWISS-
蛋白质序列数据库
如果不存在以上情况只能考虑其中是否含有与已知折叠子中核心结构元件以外的其它区域相似的区域利用多重序列比对同时结合多个预测方法是确定二级结构核心序列常用的方法搜寻折叠子折叠识别获得的结果并不一定准确进行折叠识别前最好进行独立比对确定可能组成折叠子的二级结构元件确认预测的残基中的包埋面和外露面的序列是否与已知蛋白质的模板结构相似通过对已知结构的研究在预测的结构中尽可能保留与已知结构中残基性质相似大小极性疏水性等的保守氨基酸以结构已知的蛋白质折叠子为模板寻找给定氨基酸序列可能采取的折叠类型折叠识别蛋白质序列的来源直接测序获得的翻译编码的dna或cdna序列数据库中搜索到的蛋白质序列的格式相对分子量氨基酸组成等电点酶切特性疏水性等亲水性及消光系数等protparamcomputepihttp
PROSITE 使用注意事项
Pattern主要可以用来预测某些生物活性位 点，如磷酸化位点、甲基化位点。profile 预测可靠性高，可以用来对新蛋白进行分 类和提供功能提示。 蛋白的功能位点是与其三维结构紧密相关 的，局部区域符合某种pattern不能保证一 定会具有对应的性质，要根据实际情况， 谨慎对待pattern 预测结果。
SCOP 分类基于家族、超家族、折叠子、簇四个层面
/scop/index.html
CATH 按照簇、构件、拓扑结构、同源超家族分类
主讲人：张宏 胡银岗
西北农林科技大学农学院遗传组
第一节 蛋白质数据库
1.数据库的分类
蛋白质的功能主要是由它的结构所决定的，蛋白质的结构主要分为四级， 依据这种结构层次，将蛋白质数据库分为：
以蛋白质的序列为主，并赋予相应的注释；如PIR－PSD、SWISS-
蛋白质序列数据库
如果不存在以上情况只能考虑其中是否含有与已知折叠子中核心结构元件以外的其它区域相似的区域利用多重序列比对同时结合多个预测方法是确定二级结构核心序列常用的方法搜寻折叠子折叠识别获得的结果并不一定准确进行折叠识别前最好进行独立比对确定可能组成折叠子的二级结构元件确认预测的残基中的包埋面和外露面的序列是否与已知蛋白质的模板结构相似通过对已知结构的研究在预测的结构中尽可能保留与已知结构中残基性质相似大小极性疏水性等的保守氨基酸以结构已知的蛋白质折叠子为模板寻找给定氨基酸序列可能采取的折叠类型折叠识别蛋白质序列的来源直接测序获得的翻译编码的dna或cdna序列数据库中搜索到的蛋白质序列的格式相对分子量氨基酸组成等电点酶切特性疏水性等亲水性及消光系数等protparamcomputepihttp
PROSITE 使用注意事项
Pattern主要可以用来预测某些生物活性位 点，如磷酸化位点、甲基化位点。profile 预测可靠性高，可以用来对新蛋白进行分 类和提供功能提示。 蛋白的功能位点是与其三维结构紧密相关 的，局部区域符合某种pattern不能保证一 定会具有对应的性质，要根据实际情况， 谨慎对待pattern 预测结果。
SCOP 分类基于家族、超家族、折叠子、簇四个层面
/scop/index.html
CATH 按照簇、构件、拓扑结构、同源超家族分类
细胞生物学 第六章蛋白质分选与膜泡运输
一、信号假说与蛋白质分选信号
②信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP）：
• 由6种蛋白质和1个由300个核 苷酸组成的7S RNA结合形成的 一种核糖核蛋白复合体；
• 位于细胞质基质中；既能与信 号肽和核糖体大亚基结合，又 可与SRP受体结合。
③信号识别颗粒受体（SRP受体） 或称停泊蛋白（docking protein， DP）：
• 而缺少信号肽的多肽，只能在 细胞质基质中完成蛋白质的合 成，再根据自身的信号如导肽 转移到细胞的相应部位。
一、信号假说与蛋白质分选信号
• 多肽合成以后，还要进行折叠、 装配成为有功能的蛋白质。
• 新生多肽的折叠、转运或装配 要依靠分子伴侣的帮助。
• 分子伴侣（molecular chaperone）：能识别正在合成 的多肽或部分折叠的多肽、并 与多肽的某些部位相结合，从 而帮助这些多肽折叠、转运或 装配，而本身并不参与最终产 物的形成，这类蛋白质分子称 为分子伴侣。
• 肽链中还可能存在某些序 列与内质网膜有很强的亲 和力而结合在脂双层中， 这段序列就不再转入到内 质网腔中，称之为内在停 止转移锚定序列和内在信 号锚定序列。
一、信号假说与蛋白质分选信号
①如果一种多肽只有N端 的起始转移序列而没有 停止转移锚定序列，那 么这种多肽合成后一般 进入内质网的腔内，如 各种分泌蛋白；
白控制膜泡与靶膜的锚定； v-SNARE/t-SNARE蛋白的 配对介导膜泡与靶膜的融合。
第六章 蛋白质分选与膜泡运输 - 回顾
§1 细胞内蛋白质的分选 一、信号假说与蛋白质分选信号★
信号假说：3个决定因素；分泌性蛋白质在内质网合成的过程； 起始转移序列，内在停止转移锚定序列；共翻译转运，翻译后 转运；分子伴侣 二、蛋白质分选转运的基本途径和类型 蛋白质分选的基本途径★：翻译后转运途径，共翻译转运途径 蛋白质分选转运的类型：4种 §2 细胞内膜泡运输 一、膜泡运输概述 二、COPⅡ包被膜泡的装配与运输★ 三、COPⅠ包被膜泡的装配与运输★ 四、网格蛋白/接头蛋白包被膜泡的装配与运输★ 五、转运膜泡与靶膜的锚定与融合
生物信息学第六章蛋白质结构预测及分子设计
计算以下物理化学性质： •相对分子质量 •氨基酸组成 •等电点（pI） •消光系数 •半衰期 •不稳定系数 •总平均亲水性 ……
▪ 如果分析Swiss-Prot和TrEMBL数据库中序列 ▪ 直接填写Swiss-Prot/TrEMBL AC号(accession number)
▪ 如果分析新序列： ▪ 直接在搜索框中粘贴氨基酸序列
输入Swiss-Prot/TrEMBL AC号
将protein.txt蛋白质序列 粘贴在文本框中
氨基酸数目 相对分子质量
氨基酸组成
返回结果
正/负电荷残基数
原子组成 分子式
总原子数 消光系数
半衰期
E(Prot) = Num(Tyr)*Ext(Tyr) + Num(Trp)*Ext(Trp) + Num(Cystine)*Ext(Cystine) proteins in water measured at 280 nm: Ext(Tyr) = 1490, Ext(Trp) = 5500, Ext(Cystine) = 125 Absorb(Prot) = E(Prot) / Molecular_weight
(a)-Type I membrane protein (b)-Type II membrane protein (c)-Multipass transmembrane proteins (d)-Lipid chain-anchored membrane proteins (e)-GPI-anchored membrane proteins
构,PDP域 更多外部链接(对于RecBCD多达26个)
更多有用的链接
▪ PDB的外部链接中Compute pI Mw点击Chain B (可计算各链分子 量)
▪ 如果分析Swiss-Prot和TrEMBL数据库中序列 ▪ 直接填写Swiss-Prot/TrEMBL AC号(accession number)
▪ 如果分析新序列： ▪ 直接在搜索框中粘贴氨基酸序列
输入Swiss-Prot/TrEMBL AC号
将protein.txt蛋白质序列 粘贴在文本框中
氨基酸数目 相对分子质量
氨基酸组成
返回结果
正/负电荷残基数
原子组成 分子式
总原子数 消光系数
半衰期
E(Prot) = Num(Tyr)*Ext(Tyr) + Num(Trp)*Ext(Trp) + Num(Cystine)*Ext(Cystine) proteins in water measured at 280 nm: Ext(Tyr) = 1490, Ext(Trp) = 5500, Ext(Cystine) = 125 Absorb(Prot) = E(Prot) / Molecular_weight
(a)-Type I membrane protein (b)-Type II membrane protein (c)-Multipass transmembrane proteins (d)-Lipid chain-anchored membrane proteins (e)-GPI-anchored membrane proteins
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细胞生物学-6_真题-无答案
细胞生物学-6(总分100,考试时间90分钟)一、判断题1. 放线菌酮抑制线粒体蛋白质的合成，氯霉素抑制细胞质蛋白质的合成。
A. 正确B. 错误2. 肽如何正确折叠，以及是否进一步加工或组装成寡聚体的信号都存在于蛋白质的一级结构中，或者说这些信息仅存在于编码该蛋白质的基因本身。
A. 正确B. 错误3. M6P是溶酶体酶的分选标志，该标志是在内质网中合成的。
A. 正确B. 错误二、填空题1. 逃离的内质网驻留蛋白通过______进行回收，驻留信号序列的受体位于______上。
2. 分泌性蛋白首先在细胞质基质______核糖体上起始合成，当多肽链延伸至80个氨基酸左右后，N端的信号序列与______结合使多肽链延伸暂时停止。
直至______与内质网膜上的停泊蛋白结合，核糖体与内质网膜的结合，此后，肽链又开始延伸。
3. Caspase的活化需在两个亚基的连接处的天冬氨酸位点进行切割，结果产生了______，此即具有活性的酶。
4. 某些特殊的氨基酸序列可以作为分选标记影响蛋白质的定位，C端具有序列的蛋白质通常驻留在内质网腔，而带有______序列的蛋白质则会被输送到______。
5. 在高尔基体修饰蛋白质的过程中，糖基化修饰发生在其______面，分泌泡在______面。
6. Caspase的活化需要在两个亚基的连接区的______位点进行切割，结果产生由两个亚基组成的异二聚体。
7. CpG岛常位于转录调控区，其中的______常常被甲基化，DNA甲基化与基因表达的______有关。
8. 进来研究发现依据膜蛋白的不同，膜泡运输可分为3种不同类型的有被小泡，它们有不同的运输途径。
______泡，运输的方向是______到______；______泡，运输的方向是______到______；______泡，运输的方向既可以是______到______，又可以是______到______。
9. 母鼠抗体从血液通过上皮细胞进入母乳，再经乳鼠的肠上皮细胞被摄入体内，这种将内吞作用和外排作用相结合的跨膜转运方式称为______运输。
细胞生物学(第五版)-第6章-蛋白质分选与膜泡运输(2024版)
分泌性蛋白的合成与跨越内质网膜的共翻译转运图解
⑤ 信号肽被信号肽酶切除; ⑥ 肽链开始延伸并不断向内腔运输（共转运）； ⑦ 核糖体大小亚基解离，肽链延伸终止; ⑧ 释放合成的蛋白到内质网的腔，并完成蛋白折叠。
分泌性蛋白的合成与跨越内质网膜的共翻译转运图解
引导新生肽链穿过内质网膜移位子的信号肽可视为开始转移序列。肽链中还可 能存在某些内在序列与内质网膜有很强的亲和力使之结合在脂双层中，这段序 列不再转入内质网中。 内在信号锚定序列：位于新生肽链内部的疏水序列，既是信号序列，又是肽链 跨膜锚定在脂双层中的序列。 内在停止转移锚定序列：位于新生肽链内部的疏水序列，既是肽段终止转移， 又是肽链跨膜锚定在脂双层中的序列。 多次跨膜蛋白：含有多个SA和多个STA的肽链将成为多次跨膜蛋白。 跨内质网膜肽段的取向：一般而言，带正电荷氨基酸残基多的一端，或带正电 荷氨基酸残基多的一侧，朝向细胞质基质一侧（外侧）。
信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白），与SRP特异结合，存在 于内质网膜上，为异二聚体。
体外非细胞系统蛋白质合成的实验证实，在分泌性蛋白合成 过程中信号肽、信号识别颗粒和停泊蛋白之间的关系如下表 所示：
信号肽酶 内质网腔面上蛋白水解酶，负责切除并快速降解新生 多肽的N端信号肽序列。 移位子 由3-4个Sec61蛋白构成的通道，每个Sec61由3条肽链组 成。 内在停止转移锚定序列 和内在信号锚定序列 与内质网膜的亲 合力很高，阻止肽链继续进入网腔，成为跨膜蛋白。
（2）膜泡运输：蛋白质被不同类型的转运膜泡从糙面内质网合成部 位转运至高尔基体进而再分选转移至细胞的不同部位，其中涉及供体 膜出芽形成不同的转运膜泡、膜泡运输和转运膜泡与靶膜的融合等过 程。
（3）选择性门控转运：在游离核糖体上合成的蛋白质通过 核孔复合体在核-质间双向选择性地完成核输入或核输出。 （4）细胞质基质中蛋白质的转运：蛋白质在细胞质基质中 的转运与细胞骨架系统密切相关，其它不明。
⑤ 信号肽被信号肽酶切除; ⑥ 肽链开始延伸并不断向内腔运输（共转运）； ⑦ 核糖体大小亚基解离，肽链延伸终止; ⑧ 释放合成的蛋白到内质网的腔，并完成蛋白折叠。
分泌性蛋白的合成与跨越内质网膜的共翻译转运图解
引导新生肽链穿过内质网膜移位子的信号肽可视为开始转移序列。肽链中还可 能存在某些内在序列与内质网膜有很强的亲和力使之结合在脂双层中，这段序 列不再转入内质网中。 内在信号锚定序列：位于新生肽链内部的疏水序列，既是信号序列，又是肽链 跨膜锚定在脂双层中的序列。 内在停止转移锚定序列：位于新生肽链内部的疏水序列，既是肽段终止转移， 又是肽链跨膜锚定在脂双层中的序列。 多次跨膜蛋白：含有多个SA和多个STA的肽链将成为多次跨膜蛋白。 跨内质网膜肽段的取向：一般而言，带正电荷氨基酸残基多的一端，或带正电 荷氨基酸残基多的一侧，朝向细胞质基质一侧（外侧）。
信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白），与SRP特异结合，存在 于内质网膜上，为异二聚体。
体外非细胞系统蛋白质合成的实验证实，在分泌性蛋白合成 过程中信号肽、信号识别颗粒和停泊蛋白之间的关系如下表 所示：
信号肽酶 内质网腔面上蛋白水解酶，负责切除并快速降解新生 多肽的N端信号肽序列。 移位子 由3-4个Sec61蛋白构成的通道，每个Sec61由3条肽链组 成。 内在停止转移锚定序列 和内在信号锚定序列 与内质网膜的亲 合力很高，阻止肽链继续进入网腔，成为跨膜蛋白。
（2）膜泡运输：蛋白质被不同类型的转运膜泡从糙面内质网合成部 位转运至高尔基体进而再分选转移至细胞的不同部位，其中涉及供体 膜出芽形成不同的转运膜泡、膜泡运输和转运膜泡与靶膜的融合等过 程。
（3）选择性门控转运：在游离核糖体上合成的蛋白质通过 核孔复合体在核-质间双向选择性地完成核输入或核输出。 （4）细胞质基质中蛋白质的转运：蛋白质在细胞质基质中 的转运与细胞骨架系统密切相关，其它不明。
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36 proteins
原核生物核糖体结构示意图
原核生物的核糖体
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
大 核糖体类型 亚基 小
细胞类型
原核细胞及真核细胞 叶绿体、线粒体
rRNA 5S 23S 16S 5S 28S 5.5S 18S
蛋白质 36种 21种 49种 33种
H 3’ 腺苷
tRNA的氨基酰化
tRNA
CH2 | O | O-P=O | O | tRNA
图示为第二类氨酰tRNA合
成酶催化的氨酰化结果，氨基 酸通过其羧基基团与tRNA末端
核苷酸的3’-OH相连。一类氨
酰tRNA合成酶将氨基酸连到 2’-OH基团。
三、核糖体
核糖体结合在内质网上
1.核糖体的组成
ATP +
第一步
E
氨基酸
AA
PPi
AA
E
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
AA
氨 基 酸 的 活 化
E-AMP
氨酰腺苷酸
E
tRNA
AA
第二步 AMP
E
tRNA AA
E
tRNA
E
3-氨酰-tRNA
+H
2N-CH-COO-tRNA
CHO-HN-CH-COO-tRNA
CH2 CH2 S COO-
转甲酰酶
CH2 CH2 S COO-
N10-甲酰FH4
IF2-GTP-fRNA-tRNA
5
IF-1 IF3 IF2 IF1 IF-3
3
IF3 30S• mRNA • GTP- fMet –tRNAIF2- IF1复合物 50S亚基 IF2+ IF1+GDP+Pi P位 anticodon A位
70S起始复合物
codon
1、30S 核糖体小亚基与
起始因子IF –1和IF-3 相结合，诱发模板mRNA
与小亚基结合。
合成的起始
2、由30S 小亚基、起始因 子IF-1和IF-3及模板mRNA 所组成的复合物立即与 GTP-IF-2及fMet-tRNAfMet 相结合。反密码子与密码 子配对。
合成的起始
3、上述六组分复合物再 与50S大亚基结合，水解 GTP生成并释放GDP和Pi。 释放三个起始因子。
eIF-1A,eIF-3 eIF-2 eIF-4A
促进大小亚基分离
促进大小亚基分离 GTP结合蛋白，促进起始tRNA与小亚基结合 eIF-4F复合物成分，促进mRNA结合小亚基 促进mRNA扫描起始AUG eIF-4F复合物成分，结合5’帽
起始
eIF-4B eIF-4E
eIF-4G
eIF-5B EF-Tu,EF-Ts
3
30S亚基
核糖体循环
多核糖体
5ˊ
3ˊmRNA
延伸中的肽链
合成完毕 的肽链
真核生物蛋白质合成的特点
合成起始 真核生物蛋白质生物合成起始过程中，需要甲硫氨 酰-tRNAi、GTP、ATP和十几种起始因子(eIF)参与。
40S + 三种起始因子 ＝ 43S (eIF-1A, eIF-3, eIF-3A)
FH4
Met-tRNAffMet
fMet-tRNAffMet
原核生物多肽链的合成分为三个阶段：肽 链合成的起始、肽链的延伸、肽链合成的终止 和释放。
1、肽链合成的起始 2、肽链的延长 3、肽链合成的终止和释放
mRNA +30S亚基-IF3
IF1
P位
GTP
A位
IF2
30S亚基• mRNA IF3- IF1复合物
合成的起始
进位
1 1 2
肽键形成
1 2
5 ´
GTP 3´ (Tu\Ts)
GTP
N-端 C-端
移位
（EF-G）
肽键形成
2 3 2 3
进位
2 3
5´
3´
RF
5
（ 1 ）释放因子 RF1 或 RF2 进入核糖体A位。 （2）多肽链的释放 （3）70S核糖体解离
UAG
3
50S 亚基
5
UAG
tRNA
eIF-4F复合物成分
促进各种起始因子从小亚基解离 促进氨基酰-tRNA进入A位，具GTP酶活性
延长
终止
EF-G
EF1-α,EF1-βγ EF-2 RF1 RF2 RF3 eRF1 ，eRF3
促进转位和卸载tRNA的释放，具GTP酶活性 促进氨基酰-tRNA进入A位，具GTP酶活性
促进转位和卸载tRNA的释放，具GTP酶活性 识别UAA,UAG 识别UAA,UGA 识别UAA,UGA,UAG
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
二、tRNA与氨基酸的活化
1.二级结构特征： 单链 三叶草叶形 2.三级结构 特征： 在二级结构基础上 进一步折叠扭曲形成倒 L型
四臂四环
3´ A C C 5´
Ala
氨基酸臂 左臂 右臂
DHU环
可变环 反密码臂 反密码环
TψC环
I
G
C
反密码子
臂
氨基酸受体臂
D臂
反密码子臂
tRNA的L形三级结构 反映了其生物学功能，因为它上所运载的 氨基酸必须靠近位于核糖体大亚基上的多肽合 成位点，而它的反密码子必须与小亚基上的 mRNA相配对，所以两个不同的功能基团最大限
氨酰tRNA合成酶的特征
特征 酶活性位点的结构 与tRNA的相互作用 结合的tRNA取向 氨基酸的结合 第一类酶 平行β 片层 受体臂的小沟 V环背向酶 第二类酶 反平行β 片层 受体臂的大沟 V环面向酶
结合到tRNA末端核苷酸 结合到tRNA末端核苷酸 2’-OH 3’-OH
氨基酸
+ NH3 | H-C-R | O=C | OH O
70S 80S
真核细胞
50S 30S 60S 40S
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
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
IF-1 IF-2
真核
占据A位
功
能
GTP酶，促进起始tRNA与小亚基结合
IF-3
度分离。
3．tRNA的种类 起始tRNAi和延伸tRNAe 原核生物：fMet-tRNAifMet；真核生物：Met-tRNAiMet 原核Met残基被N-甲酰化的形式，由转甲酰基酶催化。
同工tRNA
均专一于相同的氨酰-tRNA合成酶
校正tRNA
抑制无义突变和错义突变
4. 氨酰-tRNA合成酶将氨基酸连到tRNA上 tRNA的氨酰化（负载）由氨酰-tRNA合成酶的一组酶 催化完成。生物体有20种氨酰-tRNA合成酶，每个对应一 种氨基酸，这意味着一组同工tRNA被一个酶酰氨化。