《生物化学》教学课件：蛋白质生物合成过程 (2)

目录
一、新生肽链经历翻 译后修饰
目录
（一）肽链N端和C端的切除和/或化学修饰
细胞内的脱甲酰基酶或氨基肽酶可以去除 N-甲酰基、N-末端蛋氨酸或N-末端的一段 肽链。
胞内的脱甲酰基酶或氨基肽酶可以去除N-甲酰基、N-末端 蛋氨酸或N-末端的一段肽链。
目录
在真核细胞，50%的蛋白质在翻译后， 氨基末端的氨基发生乙酰化。
• 细胞内大多数天然蛋白质折叠需要一些辅助性
蛋白。
目录
目录
（二）分子伴侣参与蛋白质折叠
1．分子伴侣有核糖体结合和非核糖体结合两类 核糖体结合的分子伴侣：
触发因子（trigger factor，TF） 新生链相关复合物（nascent chainassociated complex，NAC）
目录
非核糖体结合的分子伴侣：
目录
Hsp40结合未折叠蛋白
Hsp70-ATP复合物
Hsp40- Hsp70-ATP-未折叠蛋白复合物 ATP ADP
Hsp70-ADP-未折叠蛋白复合物 Grp E ADP释放
ATP结合Hsp70 ，释出完成部分折叠的蛋白质
目录
（2）部分折叠的 蛋白质尚需经历 GroE － Gro ES 反应循环
•需要辅分子伴素10(cochaperonin 10) ——Gro ES的帮助
目录
（3） 二硫键异构酶催化链内或链间二硫键形成
多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对稳 定分泌蛋白、膜蛋白等的天然构象十分重要，这 一过程主要在细胞内质网进行。
二硫键异构酶在内质网腔活性很高，可加速 形成正确配对的二硫键 ，从而促进蛋白质折叠 的全过程。
剪接是由内含肽自我催化的。
目录
二、折叠是肽链高级 结构形成的过程
目录
（一）多肽链通过分步反应快速地进行折叠
• 第一种模式认为是按等级进行的 ：新生肽链随 着序列的不断延伸按等级逐步折叠，产生正确 的二级结构、模序直至形成结构域和多肽链。
• 第二种模式：多肽链通过非极性残基间疏水作 用介导,自动折叠成 “熔球（molten globule)” 的紧密结构。
目录
（4） 脯氨酰顺-反异构酶催化顺反异构加速折叠 多肽链中肽酰-脯氨酸间形成的肽键有顺反两
种异构体，空间构象差别明显。
脯氨酰顺-反异构酶可促进上述顺反两种异构 体之间的转换。
脯氨酰顺-反异构酶催化这种异构化的过程， 可加速蛋白质的折叠。
目录
2.目前对大肠杆菌的蛋白质折叠过程了解较多 （1） 折叠过程首先经历Hsp70反应循环
相连的蛋白质的长多肽链。多肽链的水解将裂 解释放出各种蛋白质，释放出的蛋白质可能具 有完全不同的功能，这些蛋白质称为多蛋白。
目录
阿皮素原(POMC)的水解加工：
信号肽 N
KR
KR
C
103肽
ACTH
-LT
-MSH
-MSH
Endophin
目录
2．内含肽切除导致外显肽连接
内含肽是蛋白质的内部片段，翻译后很快 被剪切，两个外显肽连接到一起。内含肽的长 度一般在300 ~ 600个氨基酸之间。
目录
蛋白质合成有以下几部分： mRNA to protein的合成， 折叠，加工与运输
目录
蛋白质较mRNA预期要短
目录
目录
目录
目录
从核糖体释放出的新生多肽链不一定是具 备生物活性的成熟蛋白质，必需经过各种翻译 后修饰、加工过程才转变为有活性的成熟蛋白。
主要包括：
翻译后加工（post-translation processing） 蛋白质折叠（protein folding）
第二节 蛋白质生物合成过程
The Process of Protein Biosynthesis
目录
肽链合成的起始氨基酰-tRNA:
原核生物： fMet-tRNAifMet 真核生物： Met-tRNAiMet
目录
细胞
起始氨基酰- 起
始 起始氨基酰-
tRNA 合成酶 tRNA(Initiator tRNA
目录
热休克蛋白促进蛋白质折叠的基本作用—— 结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进
行折叠。形成HSP70和多肽片段依次结合、解离 的循环。
HSP40结合待 折叠多肽片段
HSP70-ATP复合物
ATP水解
HSP40- HSP70-ADP-多肽复合物
ATP
GrpE
ADP
复合物解离，释出多肽链片段进行正确折叠
目录
伴侣素的主要作用—— 为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天然
空间构象的微环境。
伴侣素GroEL/GroES系统促进蛋白质折叠过程
目录
非核糖体结合的分子伴侣
（1）热休克蛋白70(Hsp70)的两个主要功能域为 折叠所必需
•还需要辅助因子Hsp40和Grp E
目录
Hsp70反应循环
目录
（2）大肠杆菌的Gro EL属于热休克蛋白60 （Hsp60）家族
70kD/40kD热休克蛋白（heat shock protein, Hsp）家族
60kD/10kD热休克蛋白家族 蛋白质二硫键异构酶 肽酰脯氨酸异构酶
目录
细胞内分子伴侣完成以下功能：
封闭待折叠蛋白暴露的疏水区段； 创建一个隔离的环境，蛋白质可互不
干扰在此折叠； 促进折叠和去聚合； 遇到应激，使已折叠的蛋白质去折叠。
tRNA)
原 核 细 胞 甲硫氨酸氨基 tRNAifMet （ procaryotes ）酰-tRNA 合成
fMet-tRNAifMet
酶
真 核 细 胞 甲硫氨酸氨基 tRNAiMet (eucaryotes) 酰-tRNA 合成
Met-tRNAiMet
酶
目录
目录
第三节
蛋白质合成后加工和输送
Posttranslational Processing & Protein Transportation
ห้องสมุดไป่ตู้
有些情况下，羧基末端的残基也可被 酶切除。
羧基 有些情况下， 末端的残基也可 有些情况下，羧基末端的残基也可被酶切除。
被酶切除。
目录
有些情况下，羧基末端的残基也可被酶切 除。
其它 氨基酸残基的化学修饰
1. 个别氨基酸可进行甲基化和乙酰化修饰 2. 蛋白质糖基化（glycosylation）修饰是一种
复杂的化学修饰 3. 某些蛋白质加入异戊二烯基团 4. 结合蛋白质加入辅基 5. 大多数蛋白质有二硫键的形成
目录
(b) N-Acetylgalactosamine
目录
目录
目录
目录
（二）水解加工包括多蛋白水解加工和内含 肽的剪接
1．多蛋白水解加工可产生多种肽链 一些蛋白质在合成之初是含有一系列头尾