蛋白翻译后修饰(研究生高级生化)

蛋白翻译后修饰（齐以涛老师）

上课老师没说重点

1.蛋白的概念：由许多氨基酸通过肽键相连形成的高分子含氮化合

物。

2.蛋白后修饰概念和意义（PPT4-5）

3.蛋白后修饰种类

1. 切除加工

2. 糖基化

3. 羟基化

4. 甲基化

5. 磷酸化

6. 乙酰化

7. 泛素化

8. 类泛素化

9. …

200. …

磷酸化修饰

1.概念：

磷酸化是通过蛋白质磷酸化激酶将ATP的磷酸基转移到蛋

白的特定位点上的过程。大部分细胞过程实际上是被可逆

的蛋白磷酸化所调控的，至少有30%的蛋白被磷酸化修饰

2.作用位点：

丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸是主要的磷酸化氨基酸，大多数

磷酸化蛋白质都有多个磷酸化位点，并且其磷酸化位点是

可变的。

3.实例(MAPK途径)：

分裂原活化的蛋白激酶（MAPK）、分裂原活化的蛋白激酶的激酶（MAPKK）、分裂原活化的蛋白激酶的激酶之激酶（MAPKKK）。

在真核细胞中，这3种类型的激酶构成一个MAPK级联系统（MAPK cascade），通过MAPKKK-MAPKK-MAPK逐级磷酸化，将外来信号级联放大并传递下去。

具体过程如下：

•MAPKKK位于级联系统的最上游，能够通过胁迫信号感受器或者信号分子的受体，或者其本身就直接感受胞外信号刺激而发生磷酸化•MAPKKK磷酸化后变为活化状态，可以使MAPKK磷酸化•MAPKK始终存在于细胞质中，MAPKK磷酸化以后通过双重磷酸化作用将MAPK激活

•MAPK被磷酸化后有3种可能的去向：

（1）停留在细胞质中，激活一系列其它的蛋白激酶

（2）在细胞质中使细胞骨架成分磷酸化

（3）进入细胞核，通过磷酸化转录因子，调控基因的表达

4.功能和意义:

一：调节酶蛋白及生理代谢

①糖分解代谢中糖原磷酸化酶活性的调节，被磷酸化的酶具有活

性，去磷酸化的酶无活性

②磷酸化或去磷酸化使胞内已存在酶的活性被激活或失活，调节

胞内活性酶的含量

二:调节转录因子活性

转录因子通常包含DNA结合结构域和转录激活结构域.转录因子在转录激活结构域或调控结构域发生磷酸化，直接影响其转录活性. c-Jun转录激活结构域的两个丝氨酸残基磷酸化，正调控c-Jun的转录活性.

三：调节转录因子核转位

•TGF-b与其I型、II型受体结合，结合后的TGF-b I型受体识别R-Smad包括Smad2和Smad3，作用于C末端的丝氨酸使其磷酸化而被激活，激活后的R-Smad与Smad4结合转入细胞核内，发挥转录调节活性

•NF-kB与其抑制因子IkB形成复合体时存在于胞质。当IkB磷酸化、

泛素化后，与NF-kB解离后，NF-kB失去其抑制，得以转入核内，间接调节基因转录活性。

四：调节转录因子与DNA结合活性

•ATF/CREB家族成员ATF-1（activating transcription factor 1）和CREB （cAMP response element binging protein）都可以与DNA序列TGACG 结合。ATF-1在Ser残基上磷酸化可以增强其与DNA位点的结合，从而增强转录因子DNA结合活性

•紫外线照射激活p53的DNA结合活性，主要通过p38蛋白激酶磷酸化p53的Ser残基

•c-Jun DNA结合结构域附件的3个氨基酸磷酸化，就不能与DNA 结合。

5.功能和意义总结：

•蛋白质磷酸化是生物体内普遍存在的一种调节方式，几乎涉及所有生理及病理过程

•尤其对细胞因子、生长因子的信号转导及细胞生长、分化和凋亡有重要作用

•包括细胞信号转导、肿瘤发生、新陈代谢、神经活动、肌肉收缩、细胞增殖、发育和分化，细胞骨架调控和细胞凋亡等。

乙酰化修饰

1.概念：

在乙酰化酶催化下将乙酰基团转移到底物蛋白质赖氨酸残基上的

过程。其逆反应由蛋白质脱乙酰酶催化，称为蛋白质的脱乙酰化。首次发现组蛋白被乙酰化修饰。

2.意义和功能；

一：刺激DNA转录

•组蛋白N端包裹于DNA外使DNA无法暴露，乙酰化后组蛋白与DNA结合减弱，DNA得以暴露，从而刺激DNA的转录

二：调节转录因子与DNA结合活性

•1.刺激转录因子与DNA结合:p53, E2F1, GATA1和EKLF(erythroid kruppel like factor)的乙酰化位点靠近其DNA结合结构域

•2.阻止转录因子与DNA结合: HMG1(high mobility group 1)乙酰化的赖氨酸残基位于DNA结合结构域内。

三：调节蛋白质间相互作用

•1.TCF(T-cell specific transcription factor)与其共刺激因子armadillo 的结合可被TCF的乙酰化干扰

• 2. 核受体的乙酰化影响其与共刺激因子ACTR(activator of the thyroid and retinoicacid receptor)的结合。

四：影响蛋白质稳定性

•E2F1乙酰化延长其半衰期

•a-微管蛋白乙酰化影响微管稳定性

五．组蛋白乙酰化

•组蛋白低乙酰化，由于组蛋白N末端富含正电荷的氨基酸，与带

负电的DNA靠静电招募结合紧密，因此转录因子很难与DNA的

启动区域结合，基因表达被抑制

•组蛋白乙酰化时，乙酰化中和了组蛋白赖氨酸和精氨酸残基的正电荷，降低了与DNA相互作用的能力，转录因子可以很容易的与DNA 的启动子区域结合，介导基因表达。

六．乙酰化与疾病

•组蛋白乙酰化酶p300/CBP(CREB binding protein)广泛参与涉及白血病的染色体移位，导致多种包含HAT（Histone acetyltransferase）活性的融合蛋白产生，与白血病的发生发展密切相关

•组蛋白去乙酰基酶亦通过多种机制参与癌症进程

•多聚谷氨酰胺疾病是一种神经退行性遗传病，是由致病基因CAG 重复片段的扩大引起的。在扩大的多谷氨酰胺诱导的疾病中，蛋白的乙酰化和去乙酰化的失衡是一个关键的过程。

泛素化修饰

1.概念：

泛素化是一种高度保守的翻译后水平的蛋白质修饰过程，可以将泛素共价结合到目的底物蛋白质的赖氨酸残基上。也是一种可逆性的过程，可由去泛素化酶将泛素从蛋白质上除去。

•泛素由76个氨基酸组成，高度保守，普遍存在于真核细胞内，故名泛素

•共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶识别并降解，这是细胞内短寿