讲稿4-蛋白质加工

第四章蛋白质的加工

第一节蛋白质前体的加工

内质网中，小的分泌性蛋白质和病毒膜蛋白---带有信号序列

蛋白酶切除信号序列成熟形式

蛋白原的加工发生在小泡从外侧高尔基体到质膜的运输过程中。正常情况下，成熟小泡的形成融合多种不成熟的小泡，不成熟的小泡就含有蛋白原。

哺乳动物细胞中含有一大类内切蛋白酶（endoptoteases），

如，弗林蛋白酶（furin），

前激素转换酶（prohormone convertases）PC1、PC2、PC3 等。

这些酶能识别蛋白质前体中ArgArg、LysArg、LysLys 等双碱性aa残基序列，在该序列的C terminus 切断肽链。

内切蛋白酶的功能相同，但有不同的分工：

弗林蛋白酶分布在各种类型的细胞中，负责组成型表达的蛋白质前体的加工，如白蛋白原（proalbumin）；

前激素转换酶PC 则负责分泌受调控的激素前体切割。如胰岛素原（proinsulin）。

前胰岛素原（preproinsulin）

ER中具有信号肽

切除信号肽

胰岛素原（proinsulin）

[单链的多肽，由3个二硫键将主键连在一起，弯曲成复杂的环形结构。分子由A链（21aa）B链（31aa）和C链（33aa）三个连续的片段构成。]

转运到胰岛细胞的囊胞中

切除C链

成熟的胰岛素

[A，B两条分开的链由3个二硫键连结成。]

第二节蛋白质剪接

蛋白内含子又称内蛋白子（intein），翻译后加工产物。

1994 Perler等首先提出。

蛋白外显子又称为外蛋白子（estein）。

差别内蛋白子的基因不是单独的开放阅读框（ORF），

它是插入在外蛋白子的基因中和内含子的区别在于它可以和外蛋白子的基因一道表达，

而不是其mRNA被切除，

产生前体蛋白以后，再从前体中被切除掉，

余下的外蛋白了连接在一起成为成熟的蛋白，

这也不同于胰岛素，胰岛素的A键和B键本身是不相连接的，仅仅通过二

硫键将两个片段连在一起。

内蛋白子的基因除了上下代的垂直传递以外，还可以通过基因的转变（gene coversion）而进行水平传递，被称之为内蛋白子归巢（intein homing）现发现的内蛋白子有7 种，多分布于酵母和微生物中，

内蛋白子的分子量为40-60KDa，

有高度保守的末端aa：N-端常为Cys或Ser，

C-端总是His-Asn。

内蛋白子未剪切前称融合内蛋白子（fused intein），

可催化前体的自我剪接反应；

剪切后的内蛋白子称游离内蛋白子（free intein），

可作为归巢内切酶（homing endonuclease）参与内蛋白子的归巢。

它可识别dDNA上内蛋白子基因在外蛋白子基因子的插入位点。

第三节多亚基蛋白的组装

多亚基蛋白质，需这些多肽链通过非共价键聚合成多聚体才能表现生物活性【例】血红蛋白：

α链在多聚核糖体合成后自行释下→→与尚未从多聚核糖体上释下的β链相连→→并从多聚核糖体上脱下→→变成α、β二聚体→→二聚体再与线粒体内生成的两个血红素结合→→形成一个由四条肽链和四个血红素构成的有功能的血红蛋白分子。

许多重要的分泌性蛋白质及膜蛋白是由两条或两条以上的肽链组成的寡聚体。寡聚体蛋白是在内质网中形成的。

如，血凝素

血凝素由3 个相同的亚基聚合而成。其亚基

是一种Ⅰ型膜蛋白，N terminus 位于内质网腔，

折叠成球状并有二硫键稳定其结构。跨膜区紧靠

C terminus，在膜中形成单个α helix。3 个亚基过

跨膜α helix 的蛋白质-蛋白质相互作用结合在一

起。

第四节蛋白质水解

原核生物→→产生一种多蛋白的前体→→经剪切→→成为成熟的蛋白

【例】反转录病毒中有3个基因

gag产物经过加工产生核心蛋白。

env产物经过加工产生外壳蛋白。

pol产物经剪切后产生反转录酶，内切酶和蛋白酶三种蛋白。

一般真核细胞中一个Gene对应一个mRNA，一个mRNA对应一条多肽链，但有一种三思而行翻译后的多肽链经水解后产生几种不同的蛋白质或多肽。

真核生物中蛋白→→经切除→→成为有活性的成熟蛋。

【例】（POMC）促黑皮激素原初翻译产物为265个aa，

在脑下垂体前叶细胞中，POMC初切割成为N-端片断和C端片段的β-促脂解激素。然后N端片段又被切割成较小的N端片断和9肽的促肾上腺皮质激素。

在脑下垂体中叶细胞中，β-促脂解激素再次被切割产生β-内啡肽（β-MSH）；ACTH也被切割产生13肽的促黑激素（α-melanotropin α-MSH）（图）。

图POMC作为多种活性物质的前体

第一行为POMC前体，K、R为L y s和Arg残基

●泛素介导的蛋白酶解

泛素/ 泛蛋白（ubiquitin），76 aa残基的碱性蛋白质，高度保守。

泛素C-terminal Gly 的羧基能与蛋白质中Lys 残基的ε-氨基形成肽键，使泛素与蛋白质共价结合。结合分 3 步进行，需要两个带有巯基的酶。

泛素第48 位是Lys 残基，它的ε-氨基可作为泛素受体与另一泛素 C -termunus 共价结合。这种泛素连接反应可进行多次，使蛋白质接上一串多聚泛素链。

连接多聚泛素链的蛋白质进入胞质中的蛋白体（proteosome），然后被其中的蛋白酶降解。需要A TP供能。