第四章 蛋白质的转运、加工与修饰概论

二、分子伴侣（molecular chaperones）
分子伴侣：非共价地与新生肽链和解折叠的蛋白质肽链结合，并 帮助其折叠和转运，通常不参与靶蛋白的生理功能。
分子伴侣的功能：
指导合成肽链正确折叠； 使肽链保持伸展状态，有利于蛋白质的分拣和跨膜转运； 应激状态下，防止蛋白质变性后内部疏水基团暴露而发生不可逆的凝集；
GroEL
的 两 个 环
近侧
上 面 观
侧 面 观
GroEL 与 GroES
GroES辅助的GroEL 作用模式
①蛋白质进入通道
②GroES 结合使通道扩大
③近侧环内的ATP水解， 蛋白质折叠
另外，还参与新复制DNA与组蛋白装配成染色质，蛋白质的降解，类固醇激 素受体的变构，某些酪氨酸蛋白激酶的活化等多种生理生化过程.
分子伴侣的分类
按分子量大小分类，尚无明确界定。 (1)伴侣蛋白（chaperonin ） ：
具有独特双层7-9元环状结构的寡聚蛋白,包括GroEL蛋白和热激 蛋白60等 。功能：蛋白质正确折叠和亚基组装。
水相腔室：细胞质，细胞器基质或内膜腔； 镶嵌在质膜内：受体、离子通道蛋白和转运蛋白； 细胞核（nucleus） ：DNA 、RNA聚合酶； 溶酶体（lysosome）：蛋白酶（proteolytic enzymes） 过氧化物酶体（peroxisome）：过氧化氢酶（catalase）
过氧化物酶体（peroxisome） 分泌到细胞外：细胞外间质蛋白、激素和细胞因子。
如在溶酶体降解的蛋白：KFERQ或RIDKQ（自噬性模体） 滞留内质网的蛋白：KDEL
几种信号序列及分拣信号
内质网信 内号质序网列信号序列
线粒体蛋白 信线号粒序体蛋列白
信号序列
内 信内质 号质网 序网蛋 列蛋白白
分拣信号
核定位序列
过核氧定化位序体列分 拣信号
过氧化体 分拣信号
DEL KKKKK
各种蛋白质含有一种或多种信号序列或跨膜疏水区，从而决 定了它们在细胞内的精确定位
第四章 蛋白质的转运、加工与修饰
第一节 蛋白质的转运、到位 第二节 蛋白质的加工与修饰
蛋白质合成 （真核细胞）
细胞核 DNA编码
细胞质核糖体
绝大多数蛋白质
（分泌、膜、胞汁及 大部分细胞器蛋白）
细胞器DNA编码 （线粒体和叶绿体）
细胞器核糖体
小部分蛋白质
(人线粒体核糖体组 成蛋白有78个基因)
细胞中蛋白质合成后必须定位于特定的位置（到位）。 如膜：细胞膜，细胞器膜；
3.分子伴侣作用机理
①热激蛋白70
Hsp70的ATPase结ห้องสมุดไป่ตู้域
Hsp70的肽链结合结构域
Hsp70介导的蛋白质折叠
天精亮亮亮苏甘
② GroEL（也称Hsp60）
14个相同的亚基组成，形成两个七聚体的环；每个亚基结合一 个ATP。两个环上下堆叠在一起，中间形成一个通道。
GroES（Hsp10）:七聚体复合物，与GroEL结合，帮助GroEL完 成蛋白质折叠，因此称为辅分子伴侣(Co-chaperonin)。
(2)应激蛋白70家族(Stress-70 family)：一类分子量约70kD的高 度保守的ATP酶，广泛分布于原核和真核细胞中，如大肠杆菌胞浆 DnaK/DnaJ,高等生物内质网Bip,Hsc1,Hsc2,Hsc4或hsc70,胞浆 Hsp70,Hsp68和Ssal4p,线粒体中的Ssclp,Hsp70等。 (3)应激蛋白90家族(Stress-90family):分子量90kD左右,如大肠 杆菌胞浆HtpG,酵母胞浆Hsp83与Hsc83,果蝇胞浆Hsp83,及哺乳类 胞浆Hsp90与内质网Grp94（Erp90或内质网素endoplasmin）等.
内质网（endoplasmic reticulum, ER）信号序列：存在于所有 分泌蛋白质前体中。通常位于肽链 N-terminus ，引导新 生肽链从细胞质进入内质网
基质（matrix）信号序列：引导新生蛋白质从细胞质进入细胞 器基质的跨膜转运
内膜腔（intermembrane space）信号序列：新生蛋白质先进入 基质，基质信号序列被切除，露出的内膜腔信号序列再引导 蛋白质进入内膜腔（即内、外膜间隙）
其他分子伴侣：
eg.核质素,T受体结合蛋白(TRAP),大肠杆菌的SecB和触发因子 （trigger factor）及PapD,噬菌体编码的支架蛋白(scaffolding
proteins)等均具有重要的分子伴侣功能。 eg.嗜热菌枯草芽孢杆菌中的“冷激”蛋白Bs-CspB和它的嗜热伴 侣 Bc-Csp分别为67和66AA,3D结构相似，仅12AA（均在分子表面）差 异，但Tm值分别为54℃和77℃，突变分析表明，只有Arg3和Leu66 对Tm产生重大影响。 分子伴侣不仅与胞内蛋白的折叠与组装密切相关，还影响蛋白 质的转运、定位或分泌；也与信号转导中信号分子的活性相关。
第一节 蛋白质的转运、到位
一、蛋白质转运与分拣信号 二、分子伴侣 三、翻译同步转运和翻译后转运 四、小泡运输的机制 五、受体介导的胞吞作用和内化蛋白质的分拣 六、高尔基复合体内蛋白质的分拣
一、蛋白质转运与分拣信号
1. 信号序列（斑块） 2. 跨膜疏水区信号 3. 分拣信号
1. 信号序列（斑块）（signal sequece/patch）
信号斑块：蛋白质分子中互不连续的肽段折叠而成的 具有蛋白质到位功能的局部立体结构，其功能与 信号序列相似。
2. 跨膜疏水区信号
信号-锚定序列（signal-anchor sequence）：穿膜蛋白中的一 段独特信号序列，其作用是将这些蛋白质锚定在脂双层膜上。。 信号序列常位于链内，其序列两端的荷电位置决定该蛋白在细 胞膜上的朝向（序列中带正电荷端总是朝向细胞质侧）。
停止转运-锚定序列（stop transfer-anchor sequence） ： 停止新生肽的转运并锚定在内质网膜中。
3. 分拣信号（sorting signal）
新生蛋白质通常具有信号肽：肽链N端或C端或肽链的内部的 一段15-60个氨基酸的连续氨基酸序列。
分拣信号：是存在于蛋白质中，能被特异的受体所识别，从 而引导蛋白质到达细胞的指定地点。