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1、关于真核微生物的蛋白质合成与分泌第1页，讲稿共68张，创作于星期二一、真菌基因组结构特点一、真菌基因组结构特点（一）真核基因组相对较大一）真核基因组相对较大哺乳动物基哺乳动物基因组因组DNA 约约 3 10 9 碱基对碱基对编码基因编码基因 约有约有 10000 个个，占总长的占总长的45%左右左右基因的外显子数基因的外显子数平均为平均为2个个真菌基因真菌基因组组DNA 约约4 10 7 碱基对碱基对3.1 蛋白质合成的调节机制蛋白质合成的调节机制第2页，讲稿共68张，创作于星期二（二）单顺反子二）单顺反子单顺反子单顺反子(monocistron)即即一一个个编编码码基基因因转转录录生生成成一
2、一个个mRNA分分子子，经翻译生成一条多肽链。经翻译生成一条多肽链。（三）重复序列三）重复序列单拷贝序列（一次或数次）单拷贝序列（一次或数次）高度重复序列（高度重复序列（106 次）次）中度重复序列（中度重复序列（103 104次）次）多拷贝序列多拷贝序列（四）基因不连续性四）基因不连续性（一般含内含子）（一般含内含子）第3页，讲稿共68张，创作于星期二染色体水平染色体水平DNA的活化的活化转录的起始转录的起始hnRNA 的剪切和加工的剪切和加工mRNA 转移到胞浆转移到胞浆翻译翻译二、真菌基因表达调控特点二、真菌基因表达调控特点第4页，讲稿共68张，创作于星期二2.DNA拓扑结构变化拓扑结构
3、变化天然双链天然双链DNA均以负性超螺旋构象存在；均以负性超螺旋构象存在；基因活化后基因活化后RNA-pol正超螺旋正超螺旋负超螺旋负超螺旋转录方向转录方向1.对核酸酶敏感对核酸酶敏感活活化化基基因因常常有有超超敏敏位位点点，位位于于调调节节蛋蛋白白结合位点附近。结合位点附近。三、染色体水平三、染色体水平DNA的活化与沉默的活化与沉默第5页，讲稿共68张，创作于星期二第6页，讲稿共68张，创作于星期二3.DNA碱基修饰变化碱基修饰变化真核真核DNA约有约有5%的胞嘧啶被甲基化，的胞嘧啶被甲基化，甲基化范围与基因表达程度呈反比。甲基化范围与基因表达程度呈反比。1.mCpG1.mCpG是真核生物甲
4、基化的唯一形式是真核生物甲基化的唯一形式是真核生物甲基化的唯一形式是真核生物甲基化的唯一形式2.2.基基基基因因因因表表表表达达达达与与与与CGCG甲甲甲甲基基基基化化化化程程程程度度度度呈呈呈呈负负负负相相相相关关关关，甲甲甲甲基基基基化化化化以以以以后后后后可可可可加加加加强阻遏蛋白或降低激活蛋白与强阻遏蛋白或降低激活蛋白与强阻遏蛋白或降低激活蛋白与强阻遏蛋白或降低激活蛋白与DNADNA的结合的结合的结合的结合3.DNA3.DNA甲甲甲甲基基基基化化化化对对对对转转转转录录录录的的的的抑抑抑抑制制制制主主主主要要要要决决决决定定定定于于于于甲甲甲甲基基基基化化化化CpGCpG的密度和启动子
5、强度的密度和启动子强度的密度和启动子强度的密度和启动子强度第7页，讲稿共68张，创作于星期二DNA Methylation and Transcription5353第8页，讲稿共68张，创作于星期二What Are the Functions of DNA Methylation?CpG island methylation is rare in normal cellsDefense against invading parasitic DNA,retrovirus X-chromosome inactivationIn vitro cell culture:loss of cell ty
6、pe-specific functions Some diseases:lupusIncreasing with ageCancer:tumor genes and tumor suppressor genes第9页，讲稿共68张，创作于星期二Some tumor suppressor genes which can become hypermethylated and silenced in human tumors Tumor suppressor geneTumor type(s)pRbRetinoblastomaVHLRenal carcinomap16INK4aMelanoma an
7、d many othersp15INK4bHematologic malignancieshMLH1Colorectal carcinomaAPCColorectal carcinomaBRCA1Breast cancer第10页，讲稿共68张，创作于星期二4.组蛋白变化组蛋白变化富含富含Lys组蛋白水平降低组蛋白水平降低 活性的核小体常缺乏活性的核小体常缺乏H1，但却结合有非组蛋，但却结合有非组蛋 白白HMG14和和HMG17的存在的存在 H2A,H2B二聚体不稳定性增加二聚体不稳定性增加组蛋白修饰组蛋白修饰H1组蛋白磷酸化，对组蛋白磷酸化，对DNA亲和力低亲和力低 核心组蛋白的修饰，乙酰化
8、，磷酸化核心组蛋白的修饰，乙酰化，磷酸化 H3组蛋白巯基暴露组蛋白巯基暴露第11页，讲稿共68张，创作于星期二第12页，讲稿共68张，创作于星期二四、四、RNA pol I 和和pol 的转录调节的转录调节RNA pol I转录产物只有转录产物只有rRNA前体，有前体，有2个顺式个顺式作用元件作用元件（-45+20bp核心元件，核心元件，-156-107bp上游控制元件上游控制元件UCE），），需需两种转录因子两种转录因子来正确有效地帮助起始转录（上游结合因子来正确有效地帮助起始转录（上游结合因子1和和选择性因子选择性因子1）。）。RNA pol 对对tRNA和和5S rRNA基因的转录调节，
9、启动子在转基因的转录调节，启动子在转录区内。录区内。tRNA有有2种转录因子，种转录因子，5S rRNA有有3种转录因子，种转录因子，但都只有但都只有TFBB才才识识真正的真正的转录转录起始因子，在定位起始因子，在定位RNA polRNA pol方面起重要作用。方面起重要作用。第13页，讲稿共68张，创作于星期二五、五、RNA pol II转录起始的调节转录起始的调节1.由由1012个亚基组成个亚基组成2.最最大大亚亚基基的的C末末端端含含有有可可磷磷酸酸化化位位点点的的T氨氨基基酸酸残残基基（Tyr-Ser-Pro-Thr-Ser-Pro-Ser）重重复复序序列列，称称为为CTD（Carbo
10、xyl Terminal Domain）3.CTD是是TFIIH的的底底物物，磷磷酸酸化化后后与与RNA链延伸有密切关系链延伸有密切关系第14页，讲稿共68张，创作于星期二（一）顺式作用元件一）顺式作用元件1.启动子启动子真真核核基基因因启启动动子子是是RNA聚聚合合酶酶结结合合位位点点周周围围的的一一组组转转录录控控制制组组件件，至至少少包包括括一一个个转转录录起起始始点点以以及及一一个个以以上上的的功功能能组组件件。TATA盒盒GC盒盒CAAT盒盒第15页，讲稿共68张，创作于星期二2.增强子增强子(enhancer)指指远远离离转转录录起起始始点点、决决定定基基因因的的时时间间、空空间间
11、特特异异性性、增增强强启启动动子子转转录录活活性性的的DNA序序列。列。3.沉默子沉默子(silencer)某些基因的负性调节元件，当其结合特异某些基因的负性调节元件，当其结合特异蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。蛋白因子时，对基因转录起阻遏作用。第16页，讲稿共68张，创作于星期二定定义义：是是能能直直接接或或间间接接地地识识别别或或结结合合在在各各顺顺式式作作用用元元件件核核心心序序列列上上，参参与与调调控靶基因转录速率的一组蛋白质。控靶基因转录速率的一组蛋白质。结构：含有结构：含有DNA结合域和转录活性区域。结合域和转录活性区域。（二）反式作用因子二）反式作用因子 第17页，讲稿共68张
12、，创作于星期二（二）反式作用因子二）反式作用因子 1.转录调节因子分类（按功能特性）转录调节因子分类（按功能特性）*基本转录因子基本转录因子(general transcription factors)是是RNA聚聚合合酶酶结结合合启启动动子子所所必必需需的的一一组组蛋蛋白白因因子子，决决定定三三种种RNA(mRNA、tRNA及及rRNA)转转录录的的类类别。别。第18页，讲稿共68张，创作于星期二*特异转录因子特异转录因子(special transcription factors)为为个个别别基基因因转转录录所所必必需需，决决定定该该基基因因的的时时间间、空间特异性表达。空间特异性表达。转
13、录激活因子转录激活因子转录抑制因子转录抑制因子第19页，讲稿共68张，创作于星期二2.转录调节因子结构转录调节因子结构DNA结合域结合域转录激活域转录激活域TF蛋白质蛋白质-蛋白质结合域蛋白质结合域（二聚化结构域）（二聚化结构域）谷氨酰胺富含域谷氨酰胺富含域酸性激活域酸性激活域脯氨酸富含域脯氨酸富含域第20页，讲稿共68张，创作于星期二最常见的最常见的DNA结合域结合域 1.锌指锌指(zinc finger)C CysH His常结合常结合GC盒盒第21页，讲稿共68张，创作于星期二ZnCysHis第22页，讲稿共68张，创作于星期二 2.-螺旋螺旋常结合常结合CAAT盒盒第23页，讲稿共68
14、张，创作于星期二碱性亮氨酸拉链碱性亮氨酸拉链Basic-Leucine-Zipper第24页，讲稿共68张，创作于星期二碱性螺旋环螺旋碱性螺旋环螺旋Basic-Helix/Loop/Helix第25页，讲稿共68张，创作于星期二（三（三）mRNA 转录激活及其调节转录激活及其调节polTFHTAFTFFTAFTAFTFATFBTBP真核真核RNA聚合酶聚合酶在转录因子帮助下，形成的转在转录因子帮助下，形成的转录起始复合物。录起始复合物。TF II D是是唯一具有位点特异唯一具有位点特异的的DNA结合结合能力的因子。能力的因子。TATA DNATBP相关因子相关因子是细胞特异的，与转是细胞特异的
15、，与转录激活因子共同决定录激活因子共同决定组织特异性转录组织特异性转录第26页，讲稿共68张，创作于星期二真核基因转录激活调节是真核基因转录激活调节是复杂的、多样的复杂的、多样的*不不同同的的DNA元元件件组组合合可可产产生生多多种种类类型型的的转转录录调调节节方方式；式；*多种转录因子又可结合相同或不同的多种转录因子又可结合相同或不同的DNA元件。元件。*转转录录因因子子与与DNA元元件件结结合合后后，对对转转录录激激活活过过程程所所产产生生的效果各异，有正性调节或负性调节之分。的效果各异，有正性调节或负性调节之分。第27页，讲稿共68张，创作于星期二六、六、RNA pol II转录终止的调
16、节转录终止的调节转录终止于转录终止于poly-A添加点以下添加点以下0.5-2kb范围内的多处可能位点。范围内的多处可能位点。HIV基因组转录终止调节基因组转录终止调节 病毒蛋白病毒蛋白Tat是一抗终止蛋白，它与转录产物是一抗终止蛋白，它与转录产物5端特异端特异RNA序列序列结合，并与宿主蛋白质、结合，并与宿主蛋白质、RNA pol II相互作用，是延长中的相互作用，是延长中的RNA形成一定的二级结构形成一定的二级结构，阻止，阻止HIV基因组转录提早终止基因组转录提早终止第28页，讲稿共68张，创作于星期二七、转录后水平的调节七、转录后水平的调节（一）（一）hnRNA加工成熟的调节加工成熟的调
17、节 在核内进行加工修饰，包括加帽、加尾、剪接、碱基修饰和编在核内进行加工修饰，包括加帽、加尾、剪接、碱基修饰和编辑等。辑等。（二）（二）mRNA运输、胞浆内稳定性的调节运输、胞浆内稳定性的调节 1.mRNA的自身的特异序列与相关的调节蛋白相互作用的自身的特异序列与相关的调节蛋白相互作用 2.小分子小分子RNA（dsRNA），），miRNA与与siRNA等等。第29页，讲稿共68张，创作于星期二八、翻译水平的调节八、翻译水平的调节主要的调节点：主要的调节点：起始阶段起始阶段和延长阶段和延长阶段（一）翻译起始因子（一）翻译起始因子（eIF）活性的调节）活性的调节 磷酸化可阻碍磷酸化可阻碍eIF的正
18、常功能的正常功能（二）（二）RNA结合蛋白（结合蛋白（RBP）对翻译起始的调节）对翻译起始的调节 IRE位于铁蛋白和位于铁蛋白和ALA合酶的合酶的5UTR 铁浓度低时，铁浓度低时，IRE-BP活化时，结合活化时，结合IRE阻碍小亚基与其始点阻碍小亚基与其始点结合，抑制翻译起始；结合，抑制翻译起始；铁浓度高时，铁浓度高时，IRE-BP不能结合不能结合IRE，翻译起始；，翻译起始；蛋白质合成的调节结束蛋白质合成的调节结束第30页，讲稿共68张，创作于星期二3.2 真菌的蛋白质分泌机制真菌的蛋白质分泌机制一、内质网在分泌途径发挥重要作用一、内质网在分泌途径发挥重要作用真核细胞有一个广泛的膜系统，包括
19、内质网、高尔真核细胞有一个广泛的膜系统，包括内质网、高尔基体、小泡等，所有这些一起构成分泌系统或分泌基体、小泡等，所有这些一起构成分泌系统或分泌途径。除分泌蛋白外，这套系统还有其它功能。途径。除分泌蛋白外，这套系统还有其它功能。对蛋白质进行修饰和组装；运送膜蛋白；储存对蛋白质进行修饰和组装；运送膜蛋白；储存Ca2+；合合成并输送脂类；胞外多糖的合成和分泌。成并输送脂类；胞外多糖的合成和分泌。分泌途径与细菌的异同分泌途径与细菌的异同第31页，讲稿共68张，创作于星期二（一）核糖体与内质网的结合（一）核糖体与内质网的结合1)对于几乎所有的蛋白质而言，当合成它的对于几乎所有的蛋白质而言，当合成它的核
20、核糖体与内质网结合糖体与内质网结合时就决定了它将要进入分泌时就决定了它将要进入分泌途径。途径。在分泌能力强的真核细胞中，粗面内质网的含量非在分泌能力强的真核细胞中，粗面内质网的含量非常丰富；反之，粗面内质网相对较少。常丰富；反之，粗面内质网相对较少。第32页，讲稿共68张，创作于星期二2)粗面内质网由大量平行排列、相互连接的潴泡组粗面内质网由大量平行排列、相互连接的潴泡组成。这些潴泡的腔内空间在拓扑上与细胞质不同，成。这些潴泡的腔内空间在拓扑上与细胞质不同，而与胞外空间和液泡内空间等价而与胞外空间和液泡内空间等价。蛋白质一旦进入内质网腔后，再运送到胞外空间就不需要蛋白质一旦进入内质网腔后，再运
21、送到胞外空间就不需要穿过膜了。穿过膜了。3)大多数输入到内质网腔或膜上的蛋白会进入高尔大多数输入到内质网腔或膜上的蛋白会进入高尔基复合体，最后通过基复合体，最后通过TGN（高尔基体反面管网）运（高尔基体反面管网）运输。蛋白质在高尔基体中可能会受到糖基化修饰。输。蛋白质在高尔基体中可能会受到糖基化修饰。第33页，讲稿共68张，创作于星期二第34页，讲稿共68张，创作于星期二（二）蛋白质象货物一样在分泌系统中传送（二）蛋白质象货物一样在分泌系统中传送1)蛋白质蛋白质包裹在从某个潴泡或区室上出芽的小泡包裹在从某个潴泡或区室上出芽的小泡中中，穿过分泌系统，在下一个位点停泊并融合。，穿过分泌系统，在下一
22、个位点停泊并融合。2)小泡的形成需要特异的胞质蛋白自组装形成小泡的形成需要特异的胞质蛋白自组装形成包包被被。小泡的出芽或融合都需要消耗。小泡的出芽或融合都需要消耗GTP形式的能形式的能量。在停泊或融合时，小泡脱去蛋白包被，露出量。在停泊或融合时，小泡脱去蛋白包被，露出膜蛋白与目标膜的膜蛋白相互作用膜蛋白与目标膜的膜蛋白相互作用，从而结合在，从而结合在目标膜上。这些膜蛋白和包被蛋白都是蛋白质分目标膜上。这些膜蛋白和包被蛋白都是蛋白质分选机制的一部分，决定了其专一性。选机制的一部分，决定了其专一性。指定运输路线指定运输路线第35页，讲稿共68张，创作于星期二3)运载蛋白的小泡在分泌系统的运载蛋白的
23、小泡在分泌系统的区室（如内质网、区室（如内质网、高尔基体等）高尔基体等）间持续移动，而且前向间持续移动，而且前向(顺向，顺向，charged)运输和反向运输和反向(逆向，逆向，empty)运输的量几乎运输的量几乎相等，以保证各区室维持其特定的蛋白组成。相等，以保证各区室维持其特定的蛋白组成。4)每个区室每个区室自有的可溶性蛋白自有的可溶性蛋白在小泡携带蛋白质在小泡携带蛋白质顺向运输离开时必须停留在区室内。这种将区室顺向运输离开时必须停留在区室内。这种将区室的的内在蛋白内在蛋白和和货物蛋白货物蛋白分选的作用由分选的作用由膜蛋白膜蛋白完成。完成。它一侧识别货物蛋白，另一侧它一侧识别货物蛋白，另一侧
24、(细胞质一侧细胞质一侧)识别包识别包被蛋白。被蛋白。确认货物确认货物第36页，讲稿共68张，创作于星期二第37页，讲稿共68张，创作于星期二5)小泡出芽后，与质膜融合，将其中所含的蛋白小泡出芽后，与质膜融合，将其中所含的蛋白运送到胞外。运送到胞外。第38页，讲稿共68张，创作于星期二（三）蛋白质进入分泌途径的依据是信号肽（三）蛋白质进入分泌途径的依据是信号肽1)分泌蛋白的初生肽链在分泌蛋白的初生肽链在N端有一段由端有一段由16-30个氨个氨基酸组成的基酸组成的信号肽信号肽(signal peptide)。由它引导多肽。由它引导多肽进入内质网膜，开始整个蛋白质转运到内质网腔进入内质网膜，开始整个
25、蛋白质转运到内质网腔的过程。的过程。所有的所有的分泌蛋白分泌蛋白、驻留在分泌系统区室的蛋白驻留在分泌系统区室的蛋白、分泌系分泌系统的膜蛋白统的膜蛋白以及以及液泡蛋白液泡蛋白都有信号肽。都有信号肽。第39页，讲稿共68张，创作于星期二2)信号肽的氨基酸序列不完全相同，但都具有共信号肽的氨基酸序列不完全相同，但都具有共同的结构特征。同的结构特征。典型的信号肽在典型的信号肽在N末端有末端有一个或几个带正电荷的氨基酸一个或几个带正电荷的氨基酸，紧接着紧接着6-12个疏水氨基酸个疏水氨基酸和几个附加氨基酸。和几个附加氨基酸。不同分泌蛋白的信号肽是可以互换的，包括植物之间、不同分泌蛋白的信号肽是可以互换的
26、，包括植物之间、植物、动物和真菌之间。植物、动物和真菌之间。分泌途径的元件只识别信号肽，而不管其后连接的氨基分泌途径的元件只识别信号肽，而不管其后连接的氨基酸序列如何。酸序列如何。第40页，讲稿共68张，创作于星期二蛋白信号肽序列凝集素MKMMSTRALALGAAAVLAFAAATAHAN孢子素MFILTRTTLSKWQRCIATMQPHN植物凝集素MASSNFSTVLSLALFLPLLTHANS第41页，讲稿共68张，创作于星期二3)在信号肽与内质网结合之前，它必须为在信号肽与内质网结合之前，它必须为信号识信号识别颗粒别颗粒(signal recognition particle,SRP)所
27、识别。所识别。SRP是一种核糖核蛋白复合体，含一条是一种核糖核蛋白复合体，含一条300个核苷酸的个核苷酸的RNA分子，和分子，和6种蛋白质。种蛋白质。SRP位于细胞质中，当新生肽链翻译到位于细胞质中，当新生肽链翻译到70个氨基酸长，个氨基酸长，露出核糖体表面的氨基酸序列长露出核糖体表面的氨基酸序列长40个氨基酸时，个氨基酸时，SRP与与信号肽结合。信号肽结合。SRP中直接与信号肽结合的组分是中直接与信号肽结合的组分是P54蛋白蛋白，该蛋白是，该蛋白是一种包含成簇的甲硫氨酸的一种包含成簇的甲硫氨酸的GTP酶，凸出的酶，凸出的甲硫氨酸侧甲硫氨酸侧链链可以与信号肽的疏水核心结合。可以与信号肽的疏水核
28、心结合。第42页，讲稿共68张，创作于星期二SRP与信号肽结合后新生肽链的合成立即停止，这种抑与信号肽结合后新生肽链的合成立即停止，这种抑制作用由制作用由SRP上的上的P9和和P14多肽完成。这是蛋白质合成中多肽完成。这是蛋白质合成中的重要控制步骤，可以避免新合成的蛋白质在细胞内发的重要控制步骤，可以避免新合成的蛋白质在细胞内发生错误的折叠。生错误的折叠。蛋白质的正确折叠需要分子伴侣的帮助，对于分泌蛋白蛋白质的正确折叠需要分子伴侣的帮助，对于分泌蛋白而言，这些分子伴侣位于内质网腔中。而言，这些分子伴侣位于内质网腔中。许多分泌蛋白要在特定的天冬酰胺残基上进行许多分泌蛋白要在特定的天冬酰胺残基上进
29、行糖基化糖基化，这也发生在内质网腔中，而且是正确折叠必需的。这也发生在内质网腔中，而且是正确折叠必需的。第43页，讲稿共68张，创作于星期二第44页，讲稿共68张，创作于星期二第45页，讲稿共68张，创作于星期二4)蛋白质有细胞质穿过内质网膜进入内质网腔需蛋白质有细胞质穿过内质网膜进入内质网腔需要要SRP、内质网膜上的、内质网膜上的SRP受体以及转运复合体完受体以及转运复合体完成。成。SRP一方面通过信号肽与正在翻译的核糖体结合，另一一方面通过信号肽与正在翻译的核糖体结合，另一方面又可以与内质网膜上的方面又可以与内质网膜上的SRP受体受体结合，从而引导新结合，从而引导新生肽链和核糖体停靠在内质
30、网膜上。生肽链和核糖体停靠在内质网膜上。SRP受体是由两条不同的受体是由两条不同的GTP结合多肽组成的结合多肽组成的膜蛋白膜蛋白。停靠后停靠后SRP和受体的两条链之一利用和受体的两条链之一利用GTP水解的能量与水解的能量与信号肽解离。此后，核糖体和新生肽链就停靠在信号肽解离。此后，核糖体和新生肽链就停靠在转运复转运复合体上合体上，这是一种由三个内质网膜蛋白组成的，这是一种由三个内质网膜蛋白组成的跨膜通道跨膜通道蛋白蛋白。第46页，讲稿共68张，创作于星期二接着接着SRP受体就开始了将新生多肽链插入跨膜蛋白通道受体就开始了将新生多肽链插入跨膜蛋白通道的过程。整个多肽链的转运需要的过程。整个多肽链
31、的转运需要GTP的进一步水解提供的进一步水解提供能量以及内质网中分子伴侣的帮助。能量以及内质网中分子伴侣的帮助。新生肽链的新生肽链的翻译和转运是同时进行的翻译和转运是同时进行的，当肽链进入内质，当肽链进入内质网腔后，信号肽被一种内质网腔中的酶复合体即信号肽网腔后，信号肽被一种内质网腔中的酶复合体即信号肽酶切除。酶切除。第47页，讲稿共68张，创作于星期二（四）整合膜蛋白的方向受拓扑序列指引（四）整合膜蛋白的方向受拓扑序列指引1)内质网和高尔基体复合体膜，液泡膜和原生质体内质网和高尔基体复合体膜，液泡膜和原生质体膜读含有现在粗面内质网合成，随后转运到相应位膜读含有现在粗面内质网合成，随后转运到相
32、应位置的膜内在蛋白。那么这些蛋白在膜上的插入方向置的膜内在蛋白。那么这些蛋白在膜上的插入方向如何呢？如何呢？2)只具有一个跨膜结构域的蛋白分为只具有一个跨膜结构域的蛋白分为I型膜蛋白和型膜蛋白和II型膜蛋白。型膜蛋白。I型膜蛋白的型膜蛋白的N端在胞外，端在胞外，C端在胞内；端在胞内；II型膜蛋白则相反。型膜蛋白则相反。I型膜蛋白具有信号肽，在跨膜运输的中途转运停止，其型膜蛋白具有信号肽，在跨膜运输的中途转运停止，其疏水跨膜序列是疏水跨膜序列是“阻止转移子阻止转移子”或膜锚定序列或膜锚定序列(membrane anchor sequence)。II型膜蛋白不含需要切除的信号肽，其内部的疏水跨膜型
33、膜蛋白不含需要切除的信号肽，其内部的疏水跨膜区域可以起到信号肽的作用，指导蛋白整合到内质网膜区域可以起到信号肽的作用，指导蛋白整合到内质网膜上，而且使上，而且使C端位于内质网腔中。端位于内质网腔中。第48页，讲稿共68张，创作于星期二3)具有多个跨膜结构域的膜蛋白更为复杂，具有多个跨膜结构域的膜蛋白更为复杂，其跨膜结构域之间的环是亲水的。其跨膜结构域之间的环是亲水的。可能是第一个跨膜结构域的可能是第一个跨膜结构域的N端起信号肽的作端起信号肽的作用，第二个膜结构域则是膜锚顶序列，第三个用，第二个膜结构域则是膜锚顶序列，第三个又起信号肽的作用，依此类推。又起信号肽的作用，依此类推。第49页，讲稿共
34、68张，创作于星期二第50页，讲稿共68张，创作于星期二（五）内质网对蛋白的修饰是正确折叠和后（五）内质网对蛋白的修饰是正确折叠和后续输送的基础续输送的基础 1)内质网的内腔中有相当数量的酶和分子伴侣，内质网的内腔中有相当数量的酶和分子伴侣，它们可以保证蛋白质正确折叠，并可以将不完全它们可以保证蛋白质正确折叠，并可以将不完全的多肽降解掉不输出，这样就形成了一个质量控的多肽降解掉不输出，这样就形成了一个质量控制系统。保证只有正确折叠和组装的蛋白被输出制系统。保证只有正确折叠和组装的蛋白被输出到目的地。到目的地。质量控制质量控制第51页，讲稿共68张，创作于星期二2)内质网可以对新合成的蛋白进行如
35、下修饰：内质网可以对新合成的蛋白进行如下修饰：特定氨基酸的修饰，如脯氨酸转变为羟脯氨酸。特定氨基酸的修饰，如脯氨酸转变为羟脯氨酸。N糖基化。糖基化。蛋白质的正确折叠。蛋白质的正确折叠。形成正确的二硫键。形成正确的二硫键。蛋白质的降解或重新转运到胞质中再被降解。蛋白质的降解或重新转运到胞质中再被降解。第52页，讲稿共68张，创作于星期二3)并不是所有的蛋白质都要经过所有这些修饰，并不是所有的蛋白质都要经过所有这些修饰，而且蛋白质在离开内质网后还可能发生其它的修而且蛋白质在离开内质网后还可能发生其它的修饰。饰。4)很多蛋白都有二硫键，由两个半胱氨酸残基与很多蛋白都有二硫键，由两个半胱氨酸残基与一种
36、合适的氧化剂如氧化型的谷胱甘肽氧化而成。一种合适的氧化剂如氧化型的谷胱甘肽氧化而成。很多蛋白质并不只含有两个半胱氨酸，因此有可很多蛋白质并不只含有两个半胱氨酸，因此有可能形成错误的二硫键。这种错误由二硫键异构酶能形成错误的二硫键。这种错误由二硫键异构酶通过催化二硫键的打断与重新形成来纠正。通过催化二硫键的打断与重新形成来纠正。第53页，讲稿共68张，创作于星期二第54页，讲稿共68张，创作于星期二（六）寡聚化和（六）寡聚化和N-糖基化发生在内质网糖基化发生在内质网1)许多蛋白质并不是只由一条多肽链构成的，而是许多蛋白质并不是只由一条多肽链构成的，而是2个以上的亚基组成的寡聚体。蛋白质的寡聚化发
37、个以上的亚基组成的寡聚体。蛋白质的寡聚化发生在内质网，而且在寡聚化之前，其单体是不能独生在内质网，而且在寡聚化之前，其单体是不能独自离开内质网的。自离开内质网的。菜豆蛋白菜豆蛋白(一种种子贮藏蛋白一种种子贮藏蛋白)三聚体的实验。三聚体的实验。第55页，讲稿共68张，创作于星期二第56页，讲稿共68张，创作于星期二2)许多分泌性蛋白和分泌系统的膜内在蛋白都是许多分泌性蛋白和分泌系统的膜内在蛋白都是糖蛋白，含糖蛋白，含N连接连接(连在天冬酰胺连在天冬酰胺)和和O连接连接(连在丝连在丝氨酸、苏氨酸和羟脯氨酸氨酸、苏氨酸和羟脯氨酸)的聚糖的聚糖(寡聚糖寡聚糖)。N糖基糖基化的一部分发生在内质网内。化的
38、一部分发生在内质网内。内质网内的一些糖苷转移酶先将单糖逐个添加到焦磷酸内质网内的一些糖苷转移酶先将单糖逐个添加到焦磷酸多萜醇（长醇）多萜醇（长醇）上。上。然后由然后由oligosaccharide protein transferase 将焦磷酸多萜将焦磷酸多萜醇寡聚糖上的糖基转移到多肽上，醇寡聚糖上的糖基转移到多肽上，N糖基化转移的糖基糖基化转移的糖基通常为通常为(葡萄糖葡萄糖)3(甘露糖甘露糖)9(N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺)2。第57页，讲稿共68张，创作于星期二当多糖转移到初生肽链之后，三个葡萄糖残基很快就有当多糖转移到初生肽链之后，三个葡萄糖残基很快就有两个被切除。内质网中的分子伴
39、两个被切除。内质网中的分子伴侣钙连接蛋白侣钙连接蛋白和和钙网蛋钙网蛋白白可以与这样的寡糖链结合，并帮助糖蛋白折叠。可以与这样的寡糖链结合，并帮助糖蛋白折叠。这种结合可以帮助释放出一个正确折叠的蛋白质，并切这种结合可以帮助释放出一个正确折叠的蛋白质，并切除最后一个葡萄糖。如果释放的不是正确折叠的蛋白质，除最后一个葡萄糖。如果释放的不是正确折叠的蛋白质，则该蛋白在与分子伴侣结合前必须重新在则该蛋白在与分子伴侣结合前必须重新在UDP-葡萄糖：葡萄糖：糖蛋白糖基转移酶的作用下在寡糖链上重新添加一个葡糖蛋白糖基转移酶的作用下在寡糖链上重新添加一个葡萄糖分子，直到形成正确的折叠。正确折叠的糖蛋白不萄糖分子
40、，直到形成正确的折叠。正确折叠的糖蛋白不能在重新添加葡萄糖残基了。能在重新添加葡萄糖残基了。第58页，讲稿共68张，创作于星期二第59页，讲稿共68张，创作于星期二Representation of different types of N-linked glycans:(1)The common precursor oligosaccharide Glc3Man9GlcNAc2 that is transferred to the N-glycosylation site on a newly formed polypeptide chain in almost all eukaryotic
41、 organisms;(2)the high-mannose structure Man8GlcNAc2(isomer B),a substrate for Golgi-located elongating mannosyltransferases in many yeast species as well as a structure that is also found on some secreted mammalian proteins;(3)a biantennary,core-fucosylated complex Nglycan,found on many mammalian p
42、roteins;(4)a hyperglycosyl structure,found on S.cerevisiae secreted proteins.The grey-shaded sugar residues within each N-glycan represent the common trimannosyl-chitobiose core(Man3GlcNAc2).第60页，讲稿共68张，创作于星期二（七）更复杂的（七）更复杂的N-糖基化发生在高尔基体中糖基化发生在高尔基体中1)真菌中的真菌中的N连接多糖主要为高甘露糖多糖，这连接多糖主要为高甘露糖多糖，这种糖基化以种糖基化以(M
43、an)6-9(GlcNAc)2结构为前体。也有结构为前体。也有类似植物中以木糖类似植物中以木糖(Man)3岩藻糖岩藻糖(GlcNAc)2为核心为核心的复杂多糖。或者由前者通过修饰衍生出来，这的复杂多糖。或者由前者通过修饰衍生出来，这种修饰是在高尔基体内完成的。种修饰是在高尔基体内完成的。第61页，讲稿共68张，创作于星期二最初在内质网中与天冬酰胺连接的都是高甘露糖，最初在内质网中与天冬酰胺连接的都是高甘露糖，只有一部分会在高尔基体中受到修饰。决定高甘只有一部分会在高尔基体中受到修饰。决定高甘露糖是否被修饰的因素尚不十分清楚，可能与多露糖是否被修饰的因素尚不十分清楚，可能与多糖在蛋白质表面的展示
44、方式以及与高尔基体中的糖在蛋白质表面的展示方式以及与高尔基体中的酶促环境有关。酶促环境有关。哺乳动物中的复杂多糖与真菌中的糖蛋白不同，哺乳动物中的复杂多糖与真菌中的糖蛋白不同，因此真菌糖蛋白注射到哺乳动物中会产生异常的因此真菌糖蛋白注射到哺乳动物中会产生异常的免疫反应。免疫反应。第62页，讲稿共68张，创作于星期二第63页，讲稿共68张，创作于星期二第64页，讲稿共68张，创作于星期二Representation of N-glycosylation events in the ER(upper part)and the Golgi(lower part).The ER events also
45、 include a simplified version of the quality control cycle.After partial deglucosylation of protein-bound N-glycans by glucosidases I and II,the unfolded protein interacts with the membrane-bound lectin chaperone calnexin(there is no calreticulin in yeast and fungal systems)via its monoglucosylated
46、structures.Upon final deglucosylation via glucosidase II,the glycoprotein is released from calnexin.If incompletely folded,its N-glycans are reglucosylated by UGGT so that the underlying glycoprotein can interact again with the lectin chaperone.Note that there is no UGGT in S.cerevisiae,but ortholog
47、ues of the S.pombe protein were identified in the aspergilli.If the protein fails to fold after several rounds of de-and reglucosylation,its N-glycans will eventually be trimmed by ER-resident a-1,2-mannosidases(e.g.Mns1p in S.cerevisiae or its orthologues in the aspergilli).ER-localized lectin-like
48、 proteins recognizing these trimmed N-glycans(e.g.Hml1p/Mnl1p in S.cerevisae or its orthologues in the aspergilli)and target these unfolded proteins for ERAD.In contrast,when a glycoprotein is completely folded,it will not undergo reglucosylation by UGGT.After trimming of the high-mannose N-glycans
49、by ER-resident a-1,2-mannosidases,the glycoprotein migrates to the Golgi apparatus via vesicular transport.In most yeast species,the N-glycansupon entry into the Golgipredominantly have the Man8GlcNAc2(isomer B)structure.In S.cerevisiae,this structure can be further modified as represented in the lo
50、wer part of the figure.Underlined are the names of the proteins involved in Nglycosylation and quality control.第65页，讲稿共68张，创作于星期二3）由高尔基体到细胞外的分泌最终是如何发生）由高尔基体到细胞外的分泌最终是如何发生的？的？1)提出了两种模型：小泡穿梭和潴泡推进。但这两提出了两种模型：小泡穿梭和潴泡推进。但这两种模型都有待实验的验证。种模型都有待实验的验证。小泡穿梭的问题是鉴定不到特异的受体和小泡外被蛋白。小泡穿梭的问题是鉴定不到特异的受体和小泡外被蛋白。潴泡推进模型认为