蛋白质折叠加工修饰转运等协和研究生.docx
- 文档编号:24209606
- 上传时间:2023-05-25
- 格式:DOCX
- 页数:7
- 大小:19.03KB
蛋白质折叠加工修饰转运等协和研究生.docx
《蛋白质折叠加工修饰转运等协和研究生.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《蛋白质折叠加工修饰转运等协和研究生.docx(7页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
蛋白质折叠加工修饰转运等协和研究生
蛋白质结构与功能的关系
一级结构决定空间结构
1.相似结构相似功能
2.不同结构不同功能
3.一级结构改变可导致分子病
二.蛋白质生物功能的表达依赖于其完整的构象
从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性,必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为天然构象的功能蛋白,即:
形成正确的空间构象,被投送到机体特定的部位,表现出生物学活性。
主要包括:
1、肽链一级结构的修饰
2、多肽链折叠为天然的三维结构
3、高级结构修饰
蛋白质在细胞内分拣和投送
1.多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质
新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成,新生肽链N端在核蛋白体上一出现,肽链的折叠即开始。
可能随着序列的不断延伸肽链逐步折叠,产生正确的二级结构、模序、结构域到形成完整空间构象。
一般认为,多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的信息,即一级结构是空间构象的基础。
细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成,而需要其他酶、蛋白辅助。
2.蛋白质折叠的控制系统
(1)蛋白质折叠发生时间
原核生物可能在翻译后进行,真核生物可能是伴随翻译进行
(2)质量控制/保障系统
分子伴侣蛋白:
结合非折叠的蛋白质,阻止未折叠好的蛋白质之间形成无活性的聚集体,从而帮助多肽链有效折叠
依赖于ATP的蛋白水解酶:
降解清除遭遇不可逆损伤而无法正确折叠的蛋白质分子。
内质网腔中质量控制系统:
只有折叠、组装和修饰都正常的蛋白质才被分泌。
3.几种有促进蛋白折叠功能的大分子
1)分子伴侣(molecularchaperon)
2)蛋白二硫键异构酶(proteindisulfideisomerase,PDI)
3)肽-脯氨酰顺反异构酶
分子伴侣:
(peptideprolylcis-transisomerase,PPI)
Lasky于1978年首先提出分子伴侣(mulecularchaperone)的概念,这是一类在细胞内能帮助新生肽链正确折叠与装配组装成为成熟蛋白质,但其本身并不构成被介导的蛋白质组成部分的一类蛋白因子,在原核生物和真核生物中广泛存在。
分子伴侣是细胞一类保守蛋白质,可识别肽链的非天然构象,促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。
1.热休克蛋白(heatshockprotein,HSP)HSP70、HSP40和GreE族。
2.伴侣素(chaperonins)GroEL和GroES家族。
热休克蛋白(Hsp)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。
伴侣素(chaperonins=Hsp60)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。
3、寡聚蛋白的组装
1.体内蛋白质绝大部分都以寡聚体或多聚体存在
结构性蛋白质—多聚体较多,如胶原蛋白,细胞骨架蛋白,病毒外壳。
功能性蛋白质——寡聚体较多,如膜受体,血红蛋白。
原因:
热力学角度,聚合体比单体/游离亚基稳定。
生物功能:
(1)转录、翻译水平上更有效控制错误合成的危害
(2)在一些相对较小的表面上分布多个底物或配基结合位点------膜受体调控位点
(3)可根据环境中的关键代谢物(底物、产物、信号分子等)的含量高低对自身活性进行相应调整——更经济。
(4)在多酶催化的代谢途径中更快结合底物,即多酶复合体中“底物隧道”现象。
丙酮酸脱氢酶复合体包括丙酮酸脱羧酶、二氢硫辛酸乙酰转移酶和二氢硫辛酸脱氢酶,整个丙酮酸氧化脱羧反应过程中,中间产物并不离开酶复合体
(5)对于部分蛋白质来说,寡聚化可以看作是折叠的延续。
转录因子展现活性时发生二聚化(c-Jun+fos---AP-1),部分膜受体二聚化(JAK-STAT)
组装过程——分子特异性识别
“结构域对换模型”(domainswappingmodel)一个亚基的一个“结构域”被另一相同亚基的结构域置换,从而相互契合。
蛋白质构象疾病:
若蛋白质的折叠发生错误,尽管其一级结构不变,但蛋白质的构象发生改变,仍可影响其功能,严重时可导致疾病发生。
蛋白质构象改变导致疾病的机理:
有些蛋白质错误折叠后相互聚集,常形成抗蛋白水解酶的淀粉样纤维沉淀,产生毒性而致病,表现为蛋白质淀粉样纤维沉淀的病理改变。
这类疾病包括:
人纹状体脊髓变性病、老年痴呆症、亨停顿舞蹈病、疯牛病等。
蛋白二硫键异构酶:
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,可在较大区段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正确二硫键连接,最终使蛋白质形成热力学最稳定的天然构象。
肽-脯氨酰顺反异构酶:
多肽链中肽酰-脯氨酸间形成的肽键有顺反两种异构体,空间构象明显差别。
肽酰-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。
肽酰-脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形成的限速酶,在肽链合成需形成顺式构型时,可使多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。
4、蛋白质的加工修饰
一级结构的修饰
1、肽链末端的修饰:
N-端fMet或Met的切除。
原核生物:
多数情况下,在肽链合成中,即当肽链的N端游离出核糖体后,立即进行去甲酰化。
真核生物:
N端Met常常在肽链的其他部分还未完全合成时,就已经水解下来。
2、信号序列的切除
3、二硫键的形成
4、部分肽段的切除:
如胰岛素原→胰岛素,胰蛋白酶原→胰蛋白酶,胰凝乳,白酶原→胰凝乳蛋白酶
5、个别氨基酸的修饰:
乙酰化、甲基化、磷酸化、羟基化、泛酸化、糖基化等
6、糖基侧链的添加
7、辅基的加入
8、蛋白质高级结构形成:
蛋白质的一级结构决定高级结构,多肽链的折叠在肽链合成没有结束时就已经开始。
(1)不需要分子伴侣(molecularchaperone)
(2)需要分子伴侣
高级结构的修饰:
(1)亚基聚合
(二)辅基连接(三)疏水脂链的共价连接
5、蛋白质合成后的靶向输送:
蛋白质的分拣(sorting)与定向输送:
多肽或蛋白质合成后要送往细胞的各个部分,以行使各自的生物功能。
原核生物如E.Coli合成的蛋白质运输到胞浆、质膜、外膜、质膜与外膜之间的空隙。
真核生物核糖体合成的蛋白质运送到:
胞浆、细胞核、线粒体、内质网,内质网内加工后蛋白质运送到:
溶酶体、细胞膜、胞外。
•蛋白质的靶向输送(proteintargeting):
蛋白质合成后需要经过复杂机制,定向输送到最终发挥生物功能的细胞靶部位,这一过程称为蛋白质的靶向输送。
为了能准确地运送蛋白质,在进化过程中每种蛋白质形成了一种明确的地址标签(addresstarget),细胞通过对蛋白质地址标签的识别进行运送,这就是蛋白质的分拣或称分选(sorting)。
ProteinLocalization:
一、定位于不同部位的蛋白分子带有不同的结构信号。
基因表达——蛋白质——折叠,分泌——定位
20世纪70年代,Blobel提出信号假说,认为蛋白质具有内在的支配它们在细胞内的转运和定位的信号。
蛋白质的定向由蛋白质N端特殊的aa序列——信号肽决定的,1975年Blobel和Dobberstein提出了信号肽学说(signalpeptidehypothesis),由于Blobel在阐明蛋白质的分拣与定向中所作出的杰出贡献,因而获得了1999年诺贝尔医学生理学奖。
信号序列:
所有靶向输送的蛋白质结构中存在分选信号,主要为N末端特异氨基酸序列,可引导蛋白质转移到细胞的适当靶部位,这一序列称为信号序列(signalpeptide)。
信号斑块:
位于多肽链不同部位的氨基酸序列。
分泌蛋白-信号肽、内质网腔蛋白-信号肽、线粒体蛋白N端靶向序列、核蛋白-核定位序列。
蛋白质运输的机制:
穿核孔、跨膜、囊泡运输。
三种主要的运输形式:
蛋白质通过信号肽引导运输、细胞质的蛋白质向核内运输、细胞质的蛋白质向线粒体运输。
(一)分泌蛋白的靶向输送
真核细胞分泌蛋白等前体合成后靶向输送过程首先要进入内质网。
主要由粗面内质网完成。
合成蛋白的种类:
分泌蛋白(酶、多肽类激素等)驻留蛋白:
溶酶体中的酸性蛋白。
膜蛋白:
细胞膜、内质网膜、高尔基体膜、溶酶体膜。
囊泡运输过程:
(1)蛋白质从胞质到内质网的运输-分泌蛋白,溶酶体蛋白,膜蛋白。
(2)蛋白质从内质网到高尔基体的运输。
(3)高尔基体的分拣:
→溶酶体―→胞外→细胞表面。
蛋白质在粗面内质网合成过程:
核糖体由信号肽引导结合于内质网膜上。
核糖体合成的多肽链经膜穿入内质网腔。
分子伴侣在内质网腔内对蛋白质进行折叠。
新合成的蛋白质在内质网腔内进行糖基化(N-连接)。
内质网合成的蛋白质经高尔基体分泌出细胞。
信号肽:
各种新生分泌蛋白的N端有保守的氨基酸序列称信号肽。
长约15~30个氨基酸序列,大部分为疏水性氨基酸,接近N端有几个正电荷的Arg和Lys。
信号识别体(signalrecognitionparticle,SRP):
一种由RNA和蛋白质构成的复合物,由7SLRNA和6种蛋白质组成,它能专一地识别带有信号肽段的核糖体,与这类核糖体的信号肽结合,多肽合成暂时终止。
SRP受体(SRPreceptor):
是一个二聚体蛋白质,由α亚基和β-亚基组成。
高尔基复合体的功能:
参与细胞的分泌活动:
1、对内质网合成的分泌蛋白进行修饰、转运。
膜蛋白的定向运输。
溶酶体酶的定向运输、修饰。
2、加工修饰蛋白、糖脂等糖蛋白的糖基化、硫酸盐化,糖脂加工。
3、对蛋白质进行分选:
参与溶酶体的形成,挽救受体:
识别错误分选而丢失的蛋白并将其运回高尔基复合体
4、水解、加工蛋白质
5、参与细胞内膜的转化活动。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 蛋白质 折叠 加工 修饰 转运 协和 研究生
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)