蛋白降解途径ppt课件
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《蛋白降解途径》课件
SUMMAR Y
02
蛋白酶体降解途径
蛋白酶体的组成
20S核心颗粒
由α和β两个亚基组成，主要负责 蛋白质的降解。
19S盖帽颗粒
识别并调节进入蛋白酶体的蛋白质 ，确保其正确折叠和选择性降解。
调节颗粒
调控蛋白酶体的活性，参与底物识 别和降解过程。
蛋白酶体降解的机制
01
02
03
泛素标记
蛋白质被标记上泛素分子 ，作为被蛋白酶体降解的 信号。
自噬-溶酶体途径
自噬-溶酶体途径主要通过将需要降解的蛋白质包裹进自噬小泡，运送至溶酶体进行降解。这一途径在清除异常蛋白 和细胞器方面具有重要作用。
甲基化修饰-蛋白酶体途径
甲基化修饰-蛋白酶体途径通过甲基化修饰标记需要降解的蛋白质，再由蛋白酶体进行降解。这一途径在 维持细胞内环境稳定方面具有重要作用。
速率。
分子伴侣
03
分子伴侣通过帮助蛋白质正确折叠，影响其进入蛋白酶体的降
解过程。
蛋白酶体降解的生物学意义
维持细胞稳态
通过降解异常或不再需要 的蛋白质，维持细胞内环 境的稳定。
细胞周期调控
在细胞分裂过程中，通过 降解关键调节蛋白，确保 细胞分裂的正常进行。
免疫应答
在免疫应答过程中，通过 降解被感染细胞内的病毒 蛋白，清除病原体。
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《蛋白降解途径》 PPT课件
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ANALYSIS
SUMMARY
目录
CONTENTS
• 蛋白降解途径概述 • 蛋白酶体降解途径 • 自噬降解途径 • 泛素-蛋白酶体降解途径 • 比较与展望
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蛋白质降解和氨基酸代谢优秀课件.ppt
第七章 蛋白质降解和氨基酸的分解代谢
学习目标
◆掌握一些主要的概念：转氨作用，氧化脱氨，联合脱氨 基作用,鸟氨酸循环(尿素循环)，生酮和生糖氨基酸
◆熟悉鸟氨酸循环发生的部位，循环中的各步酶促反应， 尿素氮的来源
◆了解氨基酸碳骨架的氧化途径，特别是与代谢中心途径 （酵解和柠檬酸循环）的关系，以及一些氨基酸代谢 中酶的缺损引起的遗传病.
内容提要
◆生物体内蛋白质的降解体系主要包括溶酶体的非选择性降解和泛 肽/26S蛋白酶体的选择性降解.
◆谷氨酸脱氢酶催化氨整合到谷氨酸中，谷氨酰胺是氨的一个重要 载体和主要运输形式。葡萄糖-丙氨酸循环.
◆转氨酶催化α-氨基酸和α-酮酸的可逆相互转换。 ◆联合脱氨基作用是生物体脱氨的主要方式,主要分为以谷氨酸脱
L-谷氨酸脱氢酶
CH NH2 COOH
NAD(P)+ NAD(P)H+H+
COOH
CH2 CH2 C=O
+ NH3
COOH
R-CH-COO|
氨基酸氧化酶（FAD、FMN） R-C|| -COO-+NH3
NH+3
α-氨基酸
H2O+O2
H2O2
O
α-酮酸
蛋白质降解和氨基酸代谢优秀课件
• 氨基酸氧化酶：
（pepsinogen） （pepsin）
小肠 分泌 肠促胰液肽 中和胃酸
（secretin）
小肽
胰蛋白酶，糜蛋白酶，弹性蛋白酶
（trypsin） （chymotrypsin） （elastase）
羧肽酶， 氨肽酶 ， 二（三）肽酶
（carboxypeptidase）（aminopeptidase） （di，tripeptidase）
学习目标
◆掌握一些主要的概念：转氨作用，氧化脱氨，联合脱氨 基作用,鸟氨酸循环(尿素循环)，生酮和生糖氨基酸
◆熟悉鸟氨酸循环发生的部位，循环中的各步酶促反应， 尿素氮的来源
◆了解氨基酸碳骨架的氧化途径，特别是与代谢中心途径 （酵解和柠檬酸循环）的关系，以及一些氨基酸代谢 中酶的缺损引起的遗传病.
内容提要
◆生物体内蛋白质的降解体系主要包括溶酶体的非选择性降解和泛 肽/26S蛋白酶体的选择性降解.
◆谷氨酸脱氢酶催化氨整合到谷氨酸中，谷氨酰胺是氨的一个重要 载体和主要运输形式。葡萄糖-丙氨酸循环.
◆转氨酶催化α-氨基酸和α-酮酸的可逆相互转换。 ◆联合脱氨基作用是生物体脱氨的主要方式,主要分为以谷氨酸脱
L-谷氨酸脱氢酶
CH NH2 COOH
NAD(P)+ NAD(P)H+H+
COOH
CH2 CH2 C=O
+ NH3
COOH
R-CH-COO|
氨基酸氧化酶（FAD、FMN） R-C|| -COO-+NH3
NH+3
α-氨基酸
H2O+O2
H2O2
O
α-酮酸
蛋白质降解和氨基酸代谢优秀课件
• 氨基酸氧化酶：
（pepsinogen） （pepsin）
小肠 分泌 肠促胰液肽 中和胃酸
（secretin）
小肽
胰蛋白酶，糜蛋白酶，弹性蛋白酶
（trypsin） （chymotrypsin） （elastase）
羧肽酶， 氨肽酶 ， 二（三）肽酶
（carboxypeptidase）（aminopeptidase） （di，tripeptidase）
第十一章-蛋白质降解和氨基酸代谢PPT课件
-
11
▪ 2、芳香氨基酸分解代谢：转变成Tyr ，Trp ▪ 3、支链氨基酸分解代谢
分层：Leu 生酮；Val 生糖；Ile 兼生 （1）共同阶段 ：反应性质类似，产物类似
（均为CoA衍生物） （2）相异阶段：形成产物不同
-
12
第三节 氨基酸合成代谢
▪ 一、氮素循环
-
13
▪ （1）游离N经微生物固定成氮素
第十一章 蛋白质降解和氨基酸 代谢
-
1
第一节 蛋白质降解与周转
一、蛋白质的降解与产物 1.降解系统：胞外 胞内 2.降解酶类与分布 3.消化与吸收途径
-
2
二、产物与转运
1.细胞内蛋白质寿命 2.降解吸收途径
-
3
▪ 三、蛋白质的周转
▪ 1、蛋白质周转，即指已有蛋白质的降解和 新蛋白的合成。
▪ 在生物体的代谢过程中，蛋白质周转十 分重要，蛋白质周转使各种蛋白质得到自我 更新，也使细胞中的蛋白质组分得到周转， 这对机体新组织、细胞形成以及机体生长发 育有十分重要的意义。
▪ 图15－4 嘌呤腺苷酸循环 ▪ ① 转氨酶； ②谷草转氨酶； ③腺苷琥珀酸合成酶； ④腺苷酸琥珀酸裂解酶； ▪ ⑤腺苷酸琥珀酸； ⑥延胡索酸； ⑦苹果酸脱氢酶
-
8
▪ （4）非氧化脱氨基：不需脱氨 ▪ （5） 脱酰胺基：在酰胺酶作用下进行反应 ▪ 2、脱羧基作用：在相关脱羧酶作用下，脱去
羧基生成伯胺的过程 二、氨基酸分解后产物的去路 ▪ 1、氨的去路 ▪ （1）生成尿素：尿素循环
▪ （2）氨态氮生成硝态氮，被植物或微生物同化， 转化进入食物链
▪ （3）有机氮化合物在食物链中传递转变成动植 物蛋白质
▪ （4）生物尸解反排泄物经微生物分解，以氨的 形式释放
生化蛋白质降解和氨基酸的分解代谢讲课PPT
经胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶、弹性蛋白酶作用后 磷酸吡哆醛与酶蛋白是以牢固的共价键形式结合的。
生物化学中将具有一个碳原子的基团称为“一碳单位”或“一碳基团”。
的蛋白质，已变成短链的肽和部分游离氨基酸。 转氨基作用可以在氨基酸与酮酸之间普遍进行。
在这一反应中天冬氨酸的氨基已经转移而成为精氨酸的组分。 1、丙氨酸、苏氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、赖氨酸及色氨酸共10种氨基酸分解后形成乙酰CoA。 一、形成乙酰辅酶A的途径
天冬氨酸 α-酮戊二酸 草酰乙酸 谷氨酸 催化转氨基反应的酶称为转氨酶、或称氨基移换酶。
G这T种P、代A谢T缺P是陷例变属构于如抑分制子L剂疾—；病。谷氨酸的氨基在酶的催化下转移到丙酮酸上，谷氨酸变 成了α—酮戊二酸，而丙酮酸则变成丙氨酸。 4．亚甲基又称(甲叉基) —CH2—
有些氨基酸在神经系统活动中起着重要作用，它们本身都属于生物活性物质，此外，生物体在生命活动中还需要由氨基酸合成许多其 他生物分子来调节代谢及生命活动。 动物和高等植物的转氨酶一般只催化L—氨基酸和α—酮酸的转氨作用。 亚精胺和精胺的分子中，含有许多氨基，因此又统称多胺。 催化转氨基反应的酶称为转氨酶、或称氨基移换酶。 3．尿素循环有关酶的遗传缺欠症： 创伤性休克或炎症病变部位都有组胺释放。 迄今所发现的转氨酶都是以磷酸吡哆醛作为辅基。 (一)酪氨酸代谢与黑色素的形成：
有些细菌又以氨基酸作为唯一碳源，这类细菌则以氨基 酸的分解为主。
高等植物随着机体的不断增长而不断需要氨基酸，因 此合成过程胜于分解过程。
第二节 氨基酸的脱氨基作用
氨基酸失去氨基的作用称为脱氨基作用，是机体氨基酸分解代 谢的第一个步骤。
脱氨基作用有氧化脱氨基和非氧化脱氨基作用两类。氧化脱氨 基作用普遍存在于动植物中。动物的脱氨基作用主要在肝脏中进行。 非氧化脱氨基作用见于微生物中，但并不普遍。
生物化学中将具有一个碳原子的基团称为“一碳单位”或“一碳基团”。
的蛋白质，已变成短链的肽和部分游离氨基酸。 转氨基作用可以在氨基酸与酮酸之间普遍进行。
在这一反应中天冬氨酸的氨基已经转移而成为精氨酸的组分。 1、丙氨酸、苏氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、亮氨酸、赖氨酸及色氨酸共10种氨基酸分解后形成乙酰CoA。 一、形成乙酰辅酶A的途径
天冬氨酸 α-酮戊二酸 草酰乙酸 谷氨酸 催化转氨基反应的酶称为转氨酶、或称氨基移换酶。
G这T种P、代A谢T缺P是陷例变属构于如抑分制子L剂疾—；病。谷氨酸的氨基在酶的催化下转移到丙酮酸上，谷氨酸变 成了α—酮戊二酸，而丙酮酸则变成丙氨酸。 4．亚甲基又称(甲叉基) —CH2—
有些氨基酸在神经系统活动中起着重要作用，它们本身都属于生物活性物质，此外，生物体在生命活动中还需要由氨基酸合成许多其 他生物分子来调节代谢及生命活动。 动物和高等植物的转氨酶一般只催化L—氨基酸和α—酮酸的转氨作用。 亚精胺和精胺的分子中，含有许多氨基，因此又统称多胺。 催化转氨基反应的酶称为转氨酶、或称氨基移换酶。 3．尿素循环有关酶的遗传缺欠症： 创伤性休克或炎症病变部位都有组胺释放。 迄今所发现的转氨酶都是以磷酸吡哆醛作为辅基。 (一)酪氨酸代谢与黑色素的形成：
有些细菌又以氨基酸作为唯一碳源，这类细菌则以氨基 酸的分解为主。
高等植物随着机体的不断增长而不断需要氨基酸，因 此合成过程胜于分解过程。
第二节 氨基酸的脱氨基作用
氨基酸失去氨基的作用称为脱氨基作用，是机体氨基酸分解代 谢的第一个步骤。
脱氨基作用有氧化脱氨基和非氧化脱氨基作用两类。氧化脱氨 基作用普遍存在于动植物中。动物的脱氨基作用主要在肝脏中进行。 非氧化脱氨基作用见于微生物中，但并不普遍。
蛋白质的降解和氨基酸代谢ppt课件
-------
COOH
CHNH2
谷氨酸 脱氢酶
CH2 +NAD(P)++H2O
CH2
COOH
.
COOH 体内（正）
C=O
CH2 +NAD(P)H+NH3
CH2 体外（反）
COOH
12
有毒！
COO
( C H 2 ) 2 NAD++H2O NADH+H++NH4+
HC
N
H
+ 3
L-谷氨酸脱氢酶
COO ( C H 2)2 CO
氨基酸
泛肽
.
4
提问：不同蛋白酶之间功能上区别可 能有什么？
•外切酶—氨肽酶
NH3+—
NH3+—
限制性内切酶
特定氨基酸间
随机 内切酶
CCOOOO--— —
•外切酶—羧肽酶
最终产物—氨基酸
.
5
• 1.下列哪项与蛋白质的变性无关？（ ）
• A、氢键被破坏 B离子键被破坏 C、肽键断裂 D、疏水 键被破坏
.
单宁等次生物
辅酶Q
16
3.谷氨酰胺和天冬酰胺的脱氨
C O N H2 ( C H 2)2
？脱氨
HC
N
H
+ 3
谷氨酰胺酶 H2O
COO
谷氨酰胺
天冬酰胺与之类似。
COO
NH3
( C H 2)2
HC
N
H
+ 3
COO
谷氨酸
上述两种酶广泛存在于微生物、动物、植物中，有相当高的专一性。
NH3何处去呢？ .
泛素介导的蛋白质降解通用课件
THANKS.
蛋白质组学分析
利用蛋白质组学技术，对细胞或组织中蛋白质进行大规模分析， 了解泛素化蛋白质的种类和丰度。
相互作用研究
通过免疫共沉淀等方法，研究泛素化蛋白与其他蛋白质的相互作用 ，了解其在细胞内的功能和降解机制。
磷酸化与去磷酸化研究
分析磷酸化与去磷酸化对蛋白质稳定性和泛素化降解的影响，探讨 其在信号转导和细胞周期调控中的作用。
亨廷顿蛋白的降解障碍是重要原因。
癌症
泛素-蛋白酶体系统在癌症发生、发展 中起重要作用，如对细胞周期、细胞 凋亡和DNA修复等关键过程的调节。
抑制泛素-蛋白酶体系统的活性或功能 是癌症治疗的一种策略，已有多种靶 向泛素-蛋白酶体系统的药物进入临床 试验阶段。
肿瘤细胞常通过泛素化修饰来调控关 键蛋白的稳定性，进而影响肿瘤细胞 的增殖、分化和转移。
展望与未来研究方
05
向
深入研究泛素介导的蛋白质降解的机制
泛素化蛋白底物识别机制
研究泛素化蛋白底物的特异性识别过程，以及泛素化修饰对蛋白底物稳定性和功能的影响 。
泛素化酶的调控机制
探讨泛素化酶的活性调节，以及其在不同生理条件下的变化规律，以深入理解泛素化过程 。
泛素-蛋白酶体系统的进化与比较研究
通过比较不同物种中泛素-蛋白酶体系统的结构和功能，揭示其进化规律和适应性。
其他疾病
心血管疾病
泛素-蛋白酶体系统参与心肌肥厚、动脉粥样硬化等心血管疾病的 发生和发展。
糖尿病
泛素-蛋白酶体系统对胰岛素信号通路的调节在糖尿病发病过程中 发挥重要作用。
感染性疾病
一些病毒和细菌利用泛素-蛋白酶体系统来调控宿主的免疫反应和细 胞凋亡过程，影响感染性疾病的发病和病程。
蛋白质的泛素化降解途径.pptx
1980
✓ Ciechanover、Hershko和Rose等人证明：APF-1 与泛素是同一物质。
1983 1987
✓ Ciechanover、Hershko和Rose等人发现3种新酶： 泛素激活酶E1、泛素结合酶E2和泛素连接酶E3， 并提出“多步骤泛素标记假说”。
✓ Goldberg 分 离 出 依 赖 ATP 并 降 解 泛 素 化 底 物 的 26S蛋白水解酶，命名为Proteasome（蛋白酶体）
4 蛋白质的泛素化降解过程
sbustrate Ub
Ub Ub Ub
Ub
Ub Ub Ub Ub
sbustrate Ub
20S
Ub Ub
Ub Ub Ub
Ub Ub Ub Ub
Ub
15
5 总结
➢ 蛋白质的泛素降解途径的发现历程 ➢ 泛素降解途径中的重要物质 ➢ 蛋白质泛素降解的具体过程
6 思考题
如何判断蛋白质是通过溶酶体体系降解还 是通过泛素化途径降解？
1
1 知识回顾
食物蛋白质
胃蛋白酶
多肽/胨
多种蛋白水解酶
氨基酸C端多肽
多种肽酶
氨基酸/短肽
food
2
1 知识回顾
10-20%
膜蛋白 细胞外蛋白
80-90%
异常蛋白
短寿蛋白
内质网相 关蛋白 长周期蛋白
溶酶体途径
氨
基
酸
/
小
泛？素化？途？径
肽
3
2 发现历程 Discovery process
1975
✓ Goldstein从牛胸腺中分离出一种具有标记待降解 靶蛋白作用的多肽 。
16
9
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蛋白降解过程
蛋白质降解
泛素-蛋白酶体途径
Calpains
胞液蛋白酶水解途径
线粒体蛋白酶
Caspases
溶酶体
泛素-蛋白酶体途径（依赖ATP）
异常蛋白质
寿命短的调节细胞的组分蛋白
内质网蛋白质
长寿蛋白的慢速周转
泛素调节细胞内蛋白的周转
热休克反应
DNA损伤修复
细胞周期调控
组蛋白及受体的修饰
神经变性
另外，这个途径在加速禁食和疾病状态下肌原纤维 蛋白的降解过程中还起到一种特殊的作用。
表达可引起肌细胞肌原纤维的降解，肌原纤
维蛋白质降过量钙蛋白酶的解的第1 步是肌原 纤维解装配成肌丝，钙蛋白酶系统参与了这
一解装配过程。
钙蛋白酶主要集中于Z 盘，因此降解从该处开始
肌联蛋白
钙蛋白酶
骨
（与Z盘连接）
降架 解蛋
伴肌动蛋白
白
肌原纤维骨架蛋白（肌纤维蛋白和细丝蛋白）
释放出肌丝
被胞质蛋白酶和溶酶体降解
细菌，经胞吞作用后溶解，并在溶酶体中 完全降解，降解后产生的肽随后又被传递 到与MHCⅡ类分子相关的免疫系统。 一些胞液蛋白质被溶酶体的自噬小体吞噬 后，亦在溶酶体中发生降解。
在细胞中还存在一种特殊机制，如hsp 70转 运某些胞液蛋白质直接进入溶酶体。
溶酶体途径主要与表面膜蛋白和胞吞的胞 外蛋白质的降解相关，而在正常状态下的 胞液蛋白质的正常转运过程中并不发挥主 要作用。
.
胞液蛋白酶水解途径-不依赖ATP
1. Calpains 钙蛋白酶系统
钙蛋白酶(calpain)
存在于细胞中的依赖于Ca2+的中性蛋白酶
钙蛋白酶抑制蛋白(calpastatin，CAST)
是钙蛋白酶的内源抑制蛋白
当细胞受损和胞液Ca2+升高时，这些胞液 蛋白酶被活化。
因此，他们在组织受伤、坏死和自溶过程 中发挥着一个重要的作用。
2.Caspases
半胱氨酸蛋白酶（caspase）家族 细胞凋亡
与组织自稳、衰老及细胞损伤密切相关。
酶解底物
PARP——DNA损伤修复酶 （第一个被鉴定出来）
阻抑细胞周期进程 自稳及修复机制丧失 细胞与其周围组织开始分离
结构成分解体
巨噬细胞和其他细胞吞噬死亡细胞 出现凋亡最终特征
线粒体蛋白酶
线粒体基质中含有一个完整的蛋白质周转 系统，并存在一种依赖ATP的细胞器蛋白 降解途径。
线粒体蛋白酶系统中不含有泛素，但含有 高分子蛋白酶Hale Waihona Puke 合体。该复合体在与细胞 中发现的相似。
线粒体蛋白酶分解系统能把多肽或游离的 蛋白质亚基消化成氨基酸。
溶酶体途径-胞外蛋白质表面受体
溶酶体中含有酸性水解酶 胞外蛋白质，血浆蛋白、激素和被吞噬的
谢谢! 谢谢各位老师和同学！
.
蛋白质降解
泛素-蛋白酶体途径
Calpains
胞液蛋白酶水解途径
线粒体蛋白酶
Caspases
溶酶体
泛素-蛋白酶体途径（依赖ATP）
异常蛋白质
寿命短的调节细胞的组分蛋白
内质网蛋白质
长寿蛋白的慢速周转
泛素调节细胞内蛋白的周转
热休克反应
DNA损伤修复
细胞周期调控
组蛋白及受体的修饰
神经变性
另外，这个途径在加速禁食和疾病状态下肌原纤维 蛋白的降解过程中还起到一种特殊的作用。
表达可引起肌细胞肌原纤维的降解，肌原纤
维蛋白质降过量钙蛋白酶的解的第1 步是肌原 纤维解装配成肌丝，钙蛋白酶系统参与了这
一解装配过程。
钙蛋白酶主要集中于Z 盘，因此降解从该处开始
肌联蛋白
钙蛋白酶
骨
（与Z盘连接）
降架 解蛋
伴肌动蛋白
白
肌原纤维骨架蛋白（肌纤维蛋白和细丝蛋白）
释放出肌丝
被胞质蛋白酶和溶酶体降解
细菌，经胞吞作用后溶解，并在溶酶体中 完全降解，降解后产生的肽随后又被传递 到与MHCⅡ类分子相关的免疫系统。 一些胞液蛋白质被溶酶体的自噬小体吞噬 后，亦在溶酶体中发生降解。
在细胞中还存在一种特殊机制，如hsp 70转 运某些胞液蛋白质直接进入溶酶体。
溶酶体途径主要与表面膜蛋白和胞吞的胞 外蛋白质的降解相关，而在正常状态下的 胞液蛋白质的正常转运过程中并不发挥主 要作用。
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胞液蛋白酶水解途径-不依赖ATP
1. Calpains 钙蛋白酶系统
钙蛋白酶(calpain)
存在于细胞中的依赖于Ca2+的中性蛋白酶
钙蛋白酶抑制蛋白(calpastatin，CAST)
是钙蛋白酶的内源抑制蛋白
当细胞受损和胞液Ca2+升高时，这些胞液 蛋白酶被活化。
因此，他们在组织受伤、坏死和自溶过程 中发挥着一个重要的作用。
2.Caspases
半胱氨酸蛋白酶（caspase）家族 细胞凋亡
与组织自稳、衰老及细胞损伤密切相关。
酶解底物
PARP——DNA损伤修复酶 （第一个被鉴定出来）
阻抑细胞周期进程 自稳及修复机制丧失 细胞与其周围组织开始分离
结构成分解体
巨噬细胞和其他细胞吞噬死亡细胞 出现凋亡最终特征
线粒体蛋白酶
线粒体基质中含有一个完整的蛋白质周转 系统，并存在一种依赖ATP的细胞器蛋白 降解途径。
线粒体蛋白酶系统中不含有泛素，但含有 高分子蛋白酶Hale Waihona Puke 合体。该复合体在与细胞 中发现的相似。
线粒体蛋白酶分解系统能把多肽或游离的 蛋白质亚基消化成氨基酸。
溶酶体途径-胞外蛋白质表面受体
溶酶体中含有酸性水解酶 胞外蛋白质，血浆蛋白、激素和被吞噬的
谢谢! 谢谢各位老师和同学！
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