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1、蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成（翻译（翻译）Protein Biosynthesis，Translation第第 十十 四四 章章 蛋白质的生物合成，即蛋白质的生物合成，即翻译翻译，就是，就是将核酸中由将核酸中由 4 种种核苷酸序列核苷酸序列编码的遗编码的遗传信息，通过传信息，通过遗传密码遗传密码破译的方式解破译的方式解读为蛋白质一级结构中读为蛋白质一级结构中20种种氨基酸的氨基酸的排列顺序排列顺序。蛋白质生物合成体系蛋白质生物合成体系Protein Biosynthesis System 第第 一一 节节 参与蛋白质生物合成的物质包括参与蛋白质生物合成的物质包括 三种三种RNAmRNA（m
2、essenger RNA,信使信使RNA）rRNA（ribosomal RNA,核蛋白体核蛋白体RNA）tRNA（transfer RNA,转移转移RNA）合成原料合成原料 20种氨基酸种氨基酸(AA)参与的蛋白质因子、酶及酶的辅助因子参与的蛋白质因子、酶及酶的辅助因子 起始因子起始因子、延长因子延长因子、释放因子释放因子、转、转肽酶、氨基酰肽酶、氨基酰-tRNA合成酶合成酶 能源能源 ATP主要参与氨基酸的活化主要参与氨基酸的活化 GTP提供翻译起始、延长、终止阶段提供翻译起始、延长、终止阶段 所需能量所需能量一、一、mRNA是蛋白质合成的模板是蛋白质合成的模板 mRNA是遗传信息的携带者是
3、遗传信息的携带者遗遗传传学学将将编编码码一一个个多多肽肽的的遗遗传传单单位位称称为为顺反子顺反子(cistron)。原原核核细细胞胞中中数数个个结结构构基基因因常常串串联联为为一一个个转转录录单单位位，转转录录生生成成的的mRNA可可编编码码几几种种功功能能相相关关的的蛋蛋白白质质，为为多多顺顺反反子子(polycistron)。真真核核细细胞胞mRNA只只编编码码一一种种蛋蛋白白质质，为为单顺反子单顺反子(single cistron)。原核生物的多顺反子原核生物的多顺反子PPP5 3 蛋白质蛋白质真核生物的单顺反子真核生物的单顺反子非编码序列非编码序列核糖体结合位点核糖体结合位点起始密码子
4、起始密码子终止密码子终止密码子编码序列编码序列PPPmG-5 3 蛋白质蛋白质 mRNA上存在遗传密码上存在遗传密码mRNA分分子子上上从从5 至至3 方方向向，由由AUG开开始始，每每3个个核核苷苷酸酸为为一一组组，决决定定肽肽链链上上某某一一个个氨氨基基酸酸或或蛋蛋白白质质合合成成的的起起始始、终终止止信信号号，称称为为三三联联体体密密码码(triplet code)。起始密码起始密码(initiation codon):AUG 终止密码终止密码(termination codon):UAA，UAG，UGA 遗遗传传密密码码表表从从mRNA 5 端端起起始始密密码码子子AUG到到3 端端终
5、终止止密密码码子子之之间间的的核核苷苷酸酸序序列列，每每个个三三联联体体密密码码连连续续排排列列编编码码一一个个蛋蛋白白质质多多 肽肽 链链，称称 为为 开开 放放 阅阅 读读 框框 架架(open reading frame,ORF)。遗传密码的特点遗传密码的特点1.方向性方向性mRNA分子中遗传密码阅读方向分子中遗传密码阅读方向是从是从 5 3 2.连续性连续性编码蛋白质氨基酸序列的各个编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉无间断也无交叉。基因转录后存在一种对基因转录后存在一种对mRNA外显子外显子加工过程，通过特定碱基的插入、缺失
6、加工过程，通过特定碱基的插入、缺失或置换，导致或置换，导致mRNA的移码、错义突变的移码、错义突变或提前终止，使得同一或提前终止，使得同一mRNA前体翻译前体翻译出序列、功能不同的蛋白质。这种基因出序列、功能不同的蛋白质。这种基因表达的调节方式称为表达的调节方式称为mRNA编辑编辑(mRNA editing)。基因损伤引起基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致发生插入或缺失，可能导致框移突变框移突变(frameshift mutation)。3.简并性简并性 遗传密码中，除遗传密码中，除Met、Trp外，其外，其余氨基酸均由余氨基酸均由2个以上个以上密码子
7、为其编码。密码子为其编码。同义密码子同义密码子 但每一个密码子仅对应一个氨基酸但每一个密码子仅对应一个氨基酸。不同物种对密码子有不同物种对密码子有“偏爱性偏爱性”。4.通用性通用性v 蛋白质生物合成的整套密码，从原核蛋白质生物合成的整套密码，从原核 生物到人类都通用。生物到人类都通用。v 已发现少数例外，如动物细胞的线粒已发现少数例外，如动物细胞的线粒 体、植物细胞的叶绿体。体、植物细胞的叶绿体。v 密码的通用性进一步证明各种生物进密码的通用性进一步证明各种生物进 化自同一祖先。化自同一祖先。5.摆动性摆动性转转运运氨氨基基酸酸的的tRNA的的反反密密码码需需要要通通过过碱碱基基互互补补与与m
8、RNA上上的的遗遗传传密密码码反反向向配配对对结结合合，但但反反密密码码与与密密码码间间不不严严格格遵遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。UU摆摆动动配配对对密码子、反密码子配对的摆动现象密码子、反密码子配对的摆动现象tRNA反密码子反密码子第第1位碱基位碱基IUGACmRNA密码子密码子第第3位碱基位碱基U,C,A A,GU,CUG二、二、核糖体是多肽链合成的装置核糖体是多肽链合成的装置12/56 组成、结构与功能特点：组成、结构与功能特点：结构复杂而精密结构复杂而精密 由数种由数种rRNA（占（占60%左右）及多种左右）及多种蛋蛋白质白质组成。组成。r
9、RNA起着起着主导主导的作用，的作用，蛋白质蛋白质协助维协助维 持持rRNA的功能区域。的功能区域。12/56核核糖糖体体的的组组成成原核生物翻译过程中核糖体结构模式原核生物翻译过程中核糖体结构模式A位：氨基酰位位：氨基酰位(aminoacyl site)P位：肽酰位位：肽酰位(peptidyl site)E位：排出位位：排出位(exit site)三、三、tRNA是蛋白质合成的搬运工具是蛋白质合成的搬运工具反密码环反密码环氨基酸臂氨基酸臂tRNA的三级结构的三级结构15/56如：如：密码子密码子GGU-携带反密码子携带反密码子ACC的的tRNA-Gly tRNA的功能的功能 活化氨基酸活化氨
10、基酸 搬运氨基酸搬运氨基酸 在在密码子密码子与对应与对应氨基酸氨基酸之间起适配器之间起适配器(adaptor)的作用的作用。密码子密码子tRNA反密码子反密码子氨基酸是对号入座氨基酸是对号入座。氨基酸氨基酸+tRNA氨基酰氨基酰-tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)（一）氨基酸的活化与氨基酰（一）氨基酸的活化与氨基酰-tRNA合成酶合成酶第一步反应：第一步反应：酶找相应的氨基酸酶找相应的氨基酸氨基酸氨基酸 ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E AMP PPi 第二步反应：第二步反应：酶找相应的酶找相应的tRNA氨基
11、酰氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA AMP E 氨基酰氨基酰tRNA合成酶合成酶有有20种，分别特种，分别特 异性识别相应的异性识别相应的20种种氨基酸氨基酸和相应的和相应的 tRNA。氨基酰氨基酰tRNA合成酶合成酶的活性是绝对专的活性是绝对专 一性的，酶同时对氨基酸和一性的，酶同时对氨基酸和tRNA高高 度特异地识别。度特异地识别。tRNA与与酶结合的酶结合的模型模型tRNA氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶ATP氨基酰氨基酰-tRNA合成酶具有校正活性合成酶具有校正活性(proofreading activity)。氨基酰氨基酰-tRNA的表示方法的表示方法：Ala-
12、tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet真核生物真核生物：Met-tRNAiMet原核生物原核生物：fMet-tRNAifMet（二）氨基酰（二）氨基酰-tRNA的表示方法的表示方法CH3SCH2CH2CHH2NCOOtRNAfMet转甲酰基酶转甲酰基酶N10-CHO-FH4CH3SCH2CH2CHH-C-HNCOOtRNAfMetO20/56大肠杆菌大肠杆菌起始密码子编码的起始密码子编码的met须甲酰化须甲酰化真核真核细胞细胞起始密码子编码的起始密码子编码的met不须不须甲酰化甲酰化蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程 The Process of Protein Bio
13、synthesis 第第 二二 节节 整个翻译过程可分为整个翻译过程可分为翻翻译译过过程程从从阅阅读读框框架架的的5-AUG开开始始，按按mRNA模模板板三三联联体体密密码码的的顺顺序序延延长长肽肽链链，多多肽肽链链的的合合成成是是从从N端端向向C端端，直直至至终止密码终止密码出现。出现。翻译的起始翻译的起始(initiation)翻译的延长翻译的延长(elongation)翻译的终止翻译的终止(termination)一、翻译的起始一、翻译的起始指指mRNA和和起起始始氨氨基基酰酰-tRNA分分 别别与与核核糖糖体体结结合合而而形形成成 翻翻译译起起始始复复合合物物 (translation
14、al initiation complex)。参参与与这这一一过过程程的的多多种种蛋蛋白白质质因因子子，称称为为起起始始因因子子(initiation factor,IF)。核糖体大小亚基分离核糖体大小亚基分离mRNA在小亚基上定位结合在小亚基上定位结合起始氨基酰起始氨基酰-tRNA的结合的结合 70S起始复合物形成起始复合物形成（一）原核生物的翻译起始过程（一）原核生物的翻译起始过程IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离A U G53IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合S-D序列序列(Shine-Dalgarno,RBS)rps(ribosoma
15、l protein in small subunit)IF-3IF-1IF-2GTP3.起始氨基酰起始氨基酰tRNA(fMet-tRNAimet)结合到小结合到小亚基亚基A U G53IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核蛋白体大亚基结合，核蛋白体大亚基结合，70S起始复合物形成起始复合物形成A U G53原核生物各种起始因子原核生物各种起始因子(IF)的生物功能的生物功能 IF-3 结合结合30S小亚基，促进大小亚基分离小亚基，促进大小亚基分离；提高提高P位对结合起始位对结合起始tRNA敏感性敏感性IF-2 促进起始促进起始tRNA与与30S小亚基结合小亚基结合IF-1 占据占据A位
16、防止结合其他位防止结合其他tRNA；阻止大阻止大 小亚基的结合小亚基的结合生物功能生物功能起始因子起始因子（二）真核生物的翻译起始过程（二）真核生物的翻译起始过程核糖体大小亚基分离核糖体大小亚基分离起始氨基酰起始氨基酰-tRNA结合结合；mRNA与核糖体小亚基结合与核糖体小亚基结合小亚基沿小亚基沿mRNA扫描查找起始点扫描查找起始点80S起始复合物形成起始复合物形成metmet40S40S60S60SMeMet tMetMet40S40S60S60SmRNAeIF-2BeIF-2B、eIF-3eIF-3 eIF-6 elF-3GDP+Pi各种各种各种各种elFelF释放释放释放释放elF-5A
17、TPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PABMetMet-tRNAiMet-elF-2-GTP真核生物翻译起始真核生物翻译起始复合物形成过程复合物形成过程目目 录录mRNA在原在原核生物核糖体小亚基定位涉及：核生物核糖体小亚基定位涉及：(1)S-D序列序列(Shine-Dalgarno,RBS)(2)rps识别序列识别序列mRNA在真在真核生物核糖体小亚基定位涉及：核生物核糖体小亚基定位涉及：(1)GCC(A/G)CCAUGG(2)多种蛋白质因子多种蛋白质因子,如帽子结合复合物如帽子结合复合物eIF-4FleIF-2：单体：单体GTP结合蛋白结合蛋白,促进起始促进起始
18、 Met-tRNAiMet与与40S小亚基结合小亚基结合leIF-2B：鸟苷酸交换因子：鸟苷酸交换因子(GEF),将将eIF-2上的上的 GDP交换成交换成GTPleIF-3：最先与：最先与40S小亚基结合小亚基结合,促进大小亚基促进大小亚基 分离分离leIF-5：水解：水解GTP,促进各种起始因子从核糖促进各种起始因子从核糖 体释放体释放,进而结合大亚基进而结合大亚基leIF-6：促进核糖体分离成大小亚基：促进核糖体分离成大小亚基真核生物各种起始因子的生物功能真核生物各种起始因子的生物功能 leIF-4A：eIF-4F复合物成分复合物成分,有解旋酶活性有解旋酶活性,有利用有利用mRNA扫描扫
19、描leIF-4B：结合：结合mRNA,促进促进mRNA扫描定位扫描定位 起始起始AUGleIF-4E：eIF-4F复合物成分复合物成分,结合结合mRNA的的 5端帽子结构端帽子结构leIF-4G：eIF-4F复合物成分复合物成分,连接连接eIF-4E、eIF-3和和PABP等组分等组分lPAB：PolyA结合蛋白结合结合蛋白结合3端端polyA尾尾真核生物与原核生物翻译起始的不同点真核生物与原核生物翻译起始的不同点1.起始起始Met-tRNAiMet不需甲酰化不需甲酰化2.eIF种类多种类多3.小亚基先与小亚基先与Met-tRNAiMet结合结合,再与再与 mRNA结合结合5.ATP和和GTP
20、供能供能4.mRNA与与40s亚基的结合依靠亚基的结合依靠帽子结合帽子结合 蛋白蛋白(CBP)与与mRNA帽子结构的识别结合帽子结构的识别结合二、肽链延长二、肽链延长指指根根据据mRNA密密码码序序列列的的指指导导，次次序序添添加加氨氨基基酸酸从从N端端向向C端端延延伸伸肽肽链链，直到合成终止的过程。直到合成终止的过程。每次循环包括以下三步：每次循环包括以下三步：进位进位(entrance)成肽成肽(peptide bond formation)转位转位(translocation)肽链延长在核糖体上连续性循环式进行，肽链延长在核糖体上连续性循环式进行，称为称为核糖体循环核糖体循环(ribos
21、omal cycle)，每次每次循环增加一个氨基酸。循环增加一个氨基酸。延伸过程所需蛋白因子称为延伸过程所需蛋白因子称为延长因子延长因子(elongation factor,EF)原核生物：原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G真核生物：真核生物：eEF-1、eEF-2又称注册又称注册(registration)（一）进位（一）进位指根据指根据mRNA下下一组遗传密码指导，一组遗传密码指导，使相应氨基酰使相应氨基酰-tRNA进入核糖体进入核糖体A位。位。延长因子延长因子EF-T催化催化进位（原核生物）进位（原核生物）Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGTP目目 录录（二
22、）成肽（二）成肽指在指在肽基转移酶肽基转移酶的作用下，将的作用下，将P位点位点的的肽酰基肽酰基转移到转移到A位点位点的的氨基酰氨基酰-tRNA上，在上，在A位形成位形成肽键肽键，使肽链延长。，使肽链延长。（三）转位（三）转位延长因子延长因子EF-G有有转位酶转位酶(translocase)活性，可结合并水解活性，可结合并水解1分子分子GTP，促进，促进核糖体向核糖体向mRNA的的3侧移动。侧移动。目目 录录fMetA U G53fMetTuGTP进进位位转转位位成肽成肽真真核核生生物物肽肽链链合合成成的的延延长长过过程程与与原原核核基基本本相相似似，但但有有不不同同的的反反应应体体系系和和延延
23、长因子长因子。另另外外，真真核核细细胞胞核核糖糖体体没没有有E位位，转转位时卸载的位时卸载的tRNA直接从直接从P位脱落。位脱落。（四）真核生物延长过程（四）真核生物延长过程原核延长因原核延长因子子生物功能生物功能对应真核延长对应真核延长因子因子EF-TuEF-Tu促进氨基酰促进氨基酰-tRNA-tRNA进入进入A A位，结合分位，结合分解解GTPGTPEF-1-EF-1-EF-TsEF-Ts调节亚基调节亚基EF-1-EF-1-EF-GEF-G有转位酶活性，促进肽酰有转位酶活性，促进肽酰-tRNA-tRNA由由A A位前移到位前移到P P位，促进卸载位，促进卸载tRNAtRNA释放释放EF-2
24、EF-2肽链合成的延长因子肽链合成的延长因子 三、翻译的终止三、翻译的终止当核糖体当核糖体A位出现位出现mRNA的终止密码的终止密码后，多肽链合成停止，肽链从肽酰后，多肽链合成停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，中释出，mRNA、核糖体大、小亚基等分、核糖体大、小亚基等分离，这些过程称为离，这些过程称为肽链合成终止肽链合成终止。34/56RF-3：促进促进RF-1或或RF-2与核糖体结合，诱导与核糖体结合，诱导 肽基转移酶变为酯酶活性，催化肽酰肽基转移酶变为酯酶活性，催化肽酰 基转移到水分子基转移到水分子-OH上，使肽链从核上，使肽链从核 糖体上释放，并水解糖体上释放，并水解GTP。真核生物的真
25、核生物的释放因子释放因子：eRF-1和和eRF-3；eRF-1可识别三种密码子可识别三种密码子,并需并需GTP供能。供能。RF-1：UAA，UAGRF-2：UAA，UGA 终止相关的蛋白质因子称为终止相关的蛋白质因子称为释放因子释放因子 （release factor，RF）U A G53RFCOO-原核肽链合成终止过程原核肽链合成终止过程39/56多聚核糖体多聚核糖体(polysome)使蛋白质合成使蛋白质合成高速、高效进行高速、高效进行39/56蛋白质合成能量消耗情况蛋白质合成能量消耗情况1.氨基酸活化：氨基酸活化：2个个ATP2.翻译起始：原核生物翻译起始：原核生物1个个GTP 真核生物
26、真核生物1个个GTP，1个个ATP3.翻译延长：每形成一个肽键需翻译延长：每形成一个肽键需2个个GTP4.翻译终止：翻译终止：1个个GTPATP总消耗数：总消耗数：2n+2(n-1)+2(真核真核3)n为多肽链氨基酸残基的数目为多肽链氨基酸残基的数目第第 三三 节节翻译后加工及蛋白质输送翻译后加工及蛋白质输送Posttranslational Processing&Protein Transportation主要包括主要包括:多肽链折叠为天然的三维结构多肽链折叠为天然的三维结构 肽链一级结构的修饰肽链一级结构的修饰高级结构修饰高级结构修饰 从核糖体释放出的新生多肽链不具备蛋从核糖体释放出的新生
27、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。加工过程才转变为天然构象的功能蛋白。一、多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质一、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、合成后新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成，新完成，新生肽链生肽链N端在核糖体上一出现，端在核糖体上一出现，肽链的折叠即肽链的折叠即开始。可能随着序列的不开始。可能随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，产生正确的二级断延伸肽链逐步折叠，产生正确的二级结构、模体、结构域到形成完整空间结结构、模体、结构域到形成完整空间结构。构。一般认为，多肽链
28、自身氨基酸顺序储存一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的信息，即一级结构是空着蛋白质折叠的信息，即一级结构是空间结构的基础。间结构的基础。细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自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、蛋白质辅助。动完成，而需要其他酶、蛋白质辅助。几种有促进蛋白折叠功能的大分子几种有促进蛋白折叠功能的大分子1.分子伴侣分子伴侣(molecular chaperon)2.蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶(protein disulfide isomerase,PDI)3.肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶(peptide prolyl cis-trans
29、isomerase,PPI)(1)热激蛋白热激蛋白70(heat shock protein,HSP70)家家族族 HSP70、HSP40和和GrpE成员成员 (2)热激蛋白热激蛋白60(HSP60)家族家族/伴侣素伴侣素 HSP60和和HSP10/GroEL和和GroES分子伴侣分子伴侣(molecular chaperon)分子伴侣是细胞一类保守蛋白质，可识别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。包括两大家族：质的正确折叠。包括两大家族：结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进行折叠，结合保护待折叠多
30、肽片段，再释放该片段进行折叠，形成形成HSP70和多肽片段依次结合、解离的循环。和多肽片段依次结合、解离的循环。HSP40结合待结合待折叠多肽片段折叠多肽片段 HSP70-ATP复合物复合物 HSP40-HSP70-ADP-多肽复合物多肽复合物 ATP水解水解GrpE ATPADP复合物解离，释出多肽链片段进行正确折叠复合物解离，释出多肽链片段进行正确折叠 HSP70家族促进蛋白质折叠的基本作用家族促进蛋白质折叠的基本作用伴侣素伴侣素GroEL/GroES系统促进蛋白质折叠过程系统促进蛋白质折叠过程 为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天然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空
31、间构象的微环境 HSP60家族的主要作用家族的主要作用 原核生物原核生物（一）（一）去除去除N末端甲硫氨酸残基末端甲硫氨酸残基脱甲脱甲酰基酶酰基酶Met-fMet-氨基肽酶氨基肽酶真核细胞真核细胞二、一级结构的修饰二、一级结构的修饰（二）个别氨基酸的修饰（二）个别氨基酸的修饰磷酸化：磷酸化：丝氨酸，苏氨酸，酪氨酸丝氨酸，苏氨酸，酪氨酸羟基化：羟基化：脯氨酸，赖氨酸脯氨酸，赖氨酸酰基化：酰基化：组氨酸组氨酸甲基化：甲基化：色氨酸色氨酸核糖基化：核糖基化：精氨酸精氨酸意义：意义：调节蛋白质结构调节蛋白质结构与功能。与功能。两个两个Cys的的-SH脱脱H氧化而成氧化而成（三）二硫键的形成（三）二硫键
32、的形成-SH HS-S-S-鸦片促黑皮质素原鸦片促黑皮质素原(POMC)的水解修饰的水解修饰NC信号肽信号肽PMOCKRKR103肽肽(？)ACTH-LT-MSH-MSHEndophin（四）多蛋白的加工（四）多蛋白的加工（五）蛋白质前体中不必要肽段的切除（五）蛋白质前体中不必要肽段的切除无活性的酶原转变为有活性的酶，常需要无活性的酶原转变为有活性的酶，常需要去掉一部分肽链，如胰蛋白酶原酶解生成去掉一部分肽链，如胰蛋白酶原酶解生成胰蛋白酶，分泌型蛋白质胰蛋白酶，分泌型蛋白质“信号肽信号肽”的切除。的切除。某些新生蛋白质含有部分间隔顺序等待某些新生蛋白质含有部分间隔顺序等待剪切，其意义类似于剪切
33、，其意义类似于hnRNA中的内含子，中的内含子，此片段称为此片段称为内蛋白子内蛋白子(intein)。三、高级结构的修饰三、高级结构的修饰（一）亚基聚合（一）亚基聚合 蛋白质与糖、脂类、核酸、血红素蛋白质与糖、脂类、核酸、血红素等结合形成糖蛋白、脂蛋白、核蛋白、等结合形成糖蛋白、脂蛋白、核蛋白、血红蛋白等结合蛋白质。血红蛋白等结合蛋白质。具有四级结构的蛋白质需进行亚基之间具有四级结构的蛋白质需进行亚基之间的聚合。如血红蛋白的聚合。如血红蛋白4个亚基的聚合。个亚基的聚合。（二）辅基连接（二）辅基连接 （三）脂肪酰化（三）脂肪酰化蛋白质合成后需要经过复杂机制，蛋白质合成后需要经过复杂机制，定向输送
34、到最终发挥生物功能的细胞定向输送到最终发挥生物功能的细胞靶部位，这一过程称为靶部位，这一过程称为蛋白质的靶向蛋白质的靶向输送输送(protein targeting)。四、蛋白质合成后的靶向输送四、蛋白质合成后的靶向输送分泌性蛋白前体分泌性蛋白前体N端有端有信号肽信号肽（signal peptide）信号肽信号肽富含富含疏疏水氨基酸水氨基酸，其作用是使新合，其作用是使新合成的多肽链成的多肽链易于穿过膜系统，易于穿过膜系统，随后被随后被信号肽信号肽酶切除。酶切除。46/56蛋白质合成后的去路：蛋白质合成后的去路：后两者称为后两者称为分泌性蛋白分泌性蛋白胞浆；胞浆；进入细胞核、线粒体或其它细胞器；
35、进入细胞核、线粒体或其它细胞器；分泌到体液，再输送到靶器官和靶细胞。分泌到体液，再输送到靶器官和靶细胞。所所有有靶靶向向输输送送的的蛋蛋白白质质结结构构中中存存在在分分选选信信号号，主主要要为为N末末端端特特异异氨氨基基酸酸序序列列，可可引引导导蛋蛋白白质质转转移移到到细细胞胞的的适适当当靶靶部部位位，这这一一序序列称为信号序列列称为信号序列。信号序列信号序列(signal sequence)G.Blobel 70 年代提出了年代提出了“信号假说信号假说”,1999年获诺贝尔生理医学奖年获诺贝尔生理医学奖 （一）分泌蛋白的靶向输送（一）分泌蛋白的靶向输送真核细胞分泌蛋白等前体合成后真核细胞分泌
36、蛋白等前体合成后靶向输送过程首先要进入内质网。靶向输送过程首先要进入内质网。信号肽信号肽(signal peptide)各种新生分泌蛋白的各种新生分泌蛋白的N端有端有保守的氨基酸序列称信号肽。保守的氨基酸序列称信号肽。需要多种蛋白成分协同作用需要多种蛋白成分协同作用:（1）信号肽识别颗粒（）信号肽识别颗粒（SRP）（2）SRP受体受体（3）核糖体受体）核糖体受体（4）肽转位复合物）肽转位复合物 信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网（二）线粒体蛋白的跨膜转运（二）线粒体蛋白的跨膜转运（三）核定位蛋白的转运机制（三）核定位蛋白的转运机制蛋白质生物合成的干扰和抑制蛋白质生
37、物合成的干扰和抑制Interference&Inhibition of Protein Biosynthesis第第 四节四节 蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶点。它们就是通过阻断真核、原核素的作用靶点。它们就是通过阻断真核、原核生物蛋白质翻译体系某组分功能，干扰和抑制生物蛋白质翻译体系某组分功能，干扰和抑制蛋白质生物合成过程而起作用的。蛋白质生物合成过程而起作用的。可针对蛋白质生物合成必需的关键组分作为研可针对蛋白质生物合成必需的关键组分作为研究新抗菌药物的作用靶点。同时尽量利用真核、究新抗菌药物的作用靶点。同时尽量利用真核、原核生物蛋白
38、质合成体系的任何差异，以设计、原核生物蛋白质合成体系的任何差异，以设计、筛选仅对病原微生物特效而不损害人体的药物。筛选仅对病原微生物特效而不损害人体的药物。抗生素抗生素(antibiotics)是微生物产生的能够杀灭或抑是微生物产生的能够杀灭或抑制细菌的一类药物。制细菌的一类药物。某些毒素某些毒素也作用于基因信息传递过程。也作用于基因信息传递过程。四四环环素素族族氯霉素氯霉素链霉素和卡那霉素链霉素和卡那霉素嘌呤霉素嘌呤霉素红霉素红霉素放线菌酮放线菌酮 嘌呤霉嘌呤霉素作用素作用示意图示意图二、其他干扰蛋白质生物合成的物质二、其他干扰蛋白质生物合成的物质毒素毒素(toxin)细菌毒素和植物毒素细菌
39、毒素和植物毒素干扰素干扰素(interferon)1.白喉毒素白喉毒素(diphtheria toxin)的作用机的作用机理理白白喉喉毒毒素素+延长因子延长因子延长因子延长因子-2-2（有活性有活性）延长因子延长因子延长因子延长因子-2-2（无活性无活性）2.植物毒素植物毒素 某些植物毒蛋白也是肽链合成的阻断剂。某些植物毒蛋白也是肽链合成的阻断剂。比如，南方红豆所含的红豆碱与蓖麻籽比如，南方红豆所含的红豆碱与蓖麻籽所含的蓖麻蛋白都可与真核生物核糖体所含的蓖麻蛋白都可与真核生物核糖体60S大亚基结合，抑制肽链延长。大亚基结合，抑制肽链延长。3.干扰素干扰素(interferon)干扰素诱导的蛋白激酶干扰素诱导的蛋白激酶dsRNA（1）干扰素诱导干扰素诱导eIF2磷酸化而失活磷酸化而失活ATPeIF2ADPeIF2-P（失活失活）Pi磷酸酶磷酸酶（2）干扰素诱导病毒干扰素诱导病毒RNA降解降解降解降解mRNAdsRNA干扰素干扰素AAPAPPPP2 5 2 5 5 2-5 AAPPPATP2-5A合成酶合成酶RNaseLRNaseL活化活化