蛋白质共价修饰

垂体前叶 垂体中间叶
在垂体前叶：促黑素-MSH、 促脂解素β-LPH和促肾上腺皮 质激素ACTH。 在垂体中间叶：促黑素αMSH、中间叶促皮质样肽 CLIP；促脂解素γ-LPH和β内 啡肽。
4. 蛋白质剪接(protein splicing)：外显肽 （exteins）和内含肽（inteins） 蛋白质剪接是蛋白质内含肽介导的，一 种在蛋白质水平上翻译后的加工过程, 它由一系列分子内的剪切-连接反应组 成。 蛋白质内含肽是一个蛋白质前体中的多 肽序列，可以催化自身从蛋白质前体中 断裂，使两侧的蛋白质外显肽连接成成 熟的蛋白质。
I 型跨膜蛋白：一次跨膜，多肽链的N端在胞膜外，C端在胞内。
2. 胰岛素（insulin)
胰岛素在β细胞中以前胰岛素原的形式合成， 进入ER-Golgi系统中先切去N-端的信号肽， 重排二硫键，形成正确折叠的胰岛素原。 在分泌小泡中由PC2和PC3切去中间的C肽， 产生的A链与B链由两个二硫键相连，再切去 B链C-端两个精氨酸，成为成熟的胰岛素。 C肽含有指导胰岛素原正确折叠的信息
蛋白酶的加工
许多蛋白质的初始合成产物很大，这种无 活性的蛋白质前体经蛋白酶的作用，产生 较小的有活性的蛋白质。 例如：胰岛素、一些病毒蛋白质、胰蛋白 酶和胰凝乳蛋白酶
蛋白酶切的酶原激活
胰凝乳蛋白酶原
胰蛋白酶原
胰蛋白酶
肠肽酶
5.1 蛋白质的共价修饰
5.1.1 蛋白质前体的加工性部分水解 5.1.2 氨基酸残基的修饰 5.1.3 蛋白质与脂类共价结合 5.1.4 泛素化及泛素样修饰 5.1.5 组蛋白的共价修饰
引 言
新生多肽链离开核糖体很少是有功能的，多数都 必须经过翻译后修饰才会转变为成熟的蛋白质。
原核细胞和真核细胞的蛋白质合成分别以甲酰蛋氨酸 （fMet）和甲硫氨酸（Met）起始，而成熟蛋白质N-端没 有fMet，很少为Met，因为在肽链合成尚未完成时N-端已 被去甲酰基酶和氨肽酶修饰过。 分泌蛋白和膜蛋白以及线粒体和叶绿体蛋白均以前体形式 合成，N-端的信号序列在分拣运输中已被切除。 许多蛋白质要分别经过甲基化、羟基化、糖基化、羧基化、 磷酸化、乙酰化、脂酰化和异戊烯基化等共价修饰。
2. A transesterification酯交换 reaction in which the -OH or -SH group on the C-extein’s N-terminal residue (shown in Fig. as Ser) attacks the above (thio)ester linkage, thereby yielding a branched intermediate in which the N-extein has been transferred to the C-extein. 分支中间物
3. Cleavage of the amide linkage connecting the intein to the C-extein by cyclization of the intein’s C-terminal Asn or Gln (shown in Fig. as Asn). 通过内含肽C-端Asn or Gln 的环化打开连接外显肽 的酰胺键 4. Spontaneous自发 rearrangement of the (thio)ester linkage between the ligated exteins to yield the more stable peptide bond.
Effect of insulin on glucose uptake and metabolism.
Insulin binds to its receptor (1) which in turn starts many protein activation cascades (2). These include: translocation of Glut-4 transporter to the plasma membrane and influx of glucose (3), glycogen synthesis (4), glycolysis (5) and fatty acid synthesis (6).
Pro-opiomelanocortin 前阿黑皮素 LPH:脂肪酸释放激素(lipotropic hormone，lipotropin) CLIP: Corticotropin-like intermediate peptide ACTH: Adrenocorticotropic hormone MSH:Melanocyte-stimulating hormone Endorphin:内啡肽
Series of reactions catalyzed by inteins to splice themselves out of a polypeptide chain.
1.Attack by the N-terminal intein residue (Ser, Thr, or Cys; shown in Fig. as Ser) on its preceding carbonyl group, yielding a linear (thio)ester intermediate. 线性酯中间物
The long, flexible biotin arm carries the activated CO2 from the biotin carboxylase region to the transcarboxylase active site, as shown in the diagrams below the reaction arrows. The active enzyme in each step is shaded blue.
乙酰CoA＋ATP＋HCO3-→丙二酰CoA+ADP＋Pi
生物素酶。
FIGURE The acetyl-CoA carboxylase reaction. Acetyl-CoA carboxylase has three functional regions: biotin carrier protein (gray); biotin carboxylase, which activates CO2 by attaching it to a nitrogen in the biotin ring in an ATP-dependent reaction ; and transcarboxylase, which transfers activated CO2 (shaded green) from biotin to acetyl-CoA, producing malonyl-CoA.
本章将重点介绍蛋白质可逆磷酸化作用。
新合成多肽链加工Hale Waihona Puke Baidu
原核生物和真核生物的一些新生蛋白质都需要经 过翻译后修饰的一次或多次加工反应才最终获得 具有生物活性的构象。 包括：氨基末端和羧基末端的修饰 信号序列的切除 个别氨基酸的修饰 糖类侧链的连接 异戊二烯基团的添加 辅基的加入 蛋白酶的加工 二硫键的形成
5.1.1 蛋白质前体的加工性部分水解
酶原的激活、前体在分拣运输中发生裂解切去N-端 的信号序列。 动物细胞内有多种加工性蛋白酶，如弗林蛋白酶 （furin）和前激素转换酶PC1、PC2、PC3，能识 别前体分子中的双碱性序列-RR-、-KR、-KK-等， 从其羧基一侧切断肽链。 furin负责细胞中组成型表达的蛋白前体加工 PC1、PC2、PC3负责受调控的激素前体的切割加 工。 前体蛋白转化酶(proprotein convertases,PC)： 切割前体蛋白，促进前体蛋白获得生物活性的一类 同源蛋白。
PC2和PC3的加工可能与调控胰岛素分泌有关。
Insulin:Synthesis and posttranslational modification
In beta cells, insulin is synthesized from the proinsulin precursor molecule by the action of proteolytic enzymes, known as prohormone convertases (PC1 and PC2), as well as the exoprotease carboxypeptidase E. These modifications of proinsulin remove the center portion of the molecule (ie, C-peptide), from the C- and N- terminal ends of proinsulin. The remaining polypeptides (51 amino acids in total), the B- and A- chains, are bound together by disulfide bonds/disulphide bonds.
高级生物化学 2011
第5章 蛋白质的共价修饰
主讲 王保莉
高级生物化学2011
第5章 蛋白质的共价修饰 Protein Covalent Modification
5.1 蛋白质的共价修饰 5.2 蛋白质的可逆磷酸化作用 5.3 蛋白激酶 5.4 蛋白磷酸酶 5.5 蛋白质可逆磷酸化的生物学意义
蛋白质的翻译后修饰，通常是蛋白质在核糖体由 RNA翻译出来之后，受到特定的信号的刺激才发生。 共价修饰分为两大类，一类是将小分子、或者小的 蛋白质通过共价键与蛋白质特定的氨基酸残基结合， 另一类是蛋白质主链可以被特定的酶在特定的位置 切断，比如MHC复合物识别的短肽段，就需要先 利用蛋白酶体将外源的蛋白质切成短肽。 蛋白质的共价修饰已经发了四个诺贝尔奖，第一个 是1992年发给磷酸化的发现，第二个是2001年 CDK/Cyclin介导的磷酸化在细胞周期的功能，第三 个是泛素化调控蛋白质降解(化学奖)，第四个是 2002年Caspase介导的蛋白质切割和细胞凋亡。
3. 多蛋白前体的水解裂解
脑垂体细胞合成的前阿片促黑皮质素（POMC） 在垂体前叶中被加工成β-促脂解素（β-LPH）和促肾上腺 皮质激素（ACTH）； 在垂体中间叶则被加工成α-促黑素（α-MSH）、γ-LPH、β 内啡肽和中间叶促皮质样肽（CLIP）。 通过组织专一的加工，一个基因编码的前体在不同组织中 按严格的比例产生多种不同的生理活性产物，具有重要的 生理意义。
个别氨基酸的修饰
-羧基谷氨酸 三甲基赖氨酸
甲基谷氨酸
糖蛋白中常见的糖-肽连接键
以GalNAc和 GlcNAc为例 GalNAc：乙酰 氨基半乳糖
GlcNAc：乙酰 氨基葡萄糖
辅基的加入
共价连接的辅基是许多原核和真核蛋白质发 挥活性所必需的。 乙酰CoA羧化酶的生物素和细胞色素c中的 血红素基团。 乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-CoA catboxylase) 催化:
1. Furin 蛋白酶（结构特点和特性）
1989年发现，由794个氨基酸组成的I 型跨膜蛋白。 一种广泛存在的类似枯草杆菌蛋白酶的蛋白质前 体转化酶。 分泌途径的主要加工酶，定位于高尔基体反面的 网状结构部位。 底物包括：凝血因子、血清蛋白和生长因子受体 （如：IGF受体）。 最短的切割识别位点：Arg-X-X-Arg。倾向作用 于 Arg-X-(Lys/Arg)-Arg位点。 Furin 活性受 EGTA、α1-抗胰蛋白酶硅酸盐和聚 精氨酸化合物抑制。