蛋白质合成,加工与运输.ppt

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1、第四章第四章 蛋白生物合成、蛋白生物合成、加工成熟及输运加工成熟及输运第一节第一节 蛋白生物合成概述蛋白生物合成概述n n复制复制复制复制(replication);replication);n n转录转录转录转录(transcription);transcription);反转录反转录反转录反转录(reverse reverse transcription);transcription);n n蛋白质翻译蛋白质翻译蛋白质翻译蛋白质翻译(translation)translation)中心法则：中心法则：中心法则：中心法则：复制复制复制复制转录转录转录转录RNARNA蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质翻

2、译翻译翻译翻译RNARNA复制复制复制复制反转录反转录反转录反转录 DNADNA 加工加工加工加工成熟成熟成熟成熟运输运输运输运输 一一 遗传密码：遗传密码：1.1.三联体密码：三联体密码：三联体密码：三联体密码：3 3个核苷酸对应一个氨基酸，共个核苷酸对应一个氨基酸，共个核苷酸对应一个氨基酸，共个核苷酸对应一个氨基酸，共6464个个个个 2.2.密码的基本特性：密码的基本特性：密码的基本特性：密码的基本特性：5-5-P,3-OH P,3-OH 密码没有重叠密码没有重叠密码没有重叠密码没有重叠 密码无标点密码无标点密码无标点密码无标点 密码具有简并性密码具有简并性密码具有简并性密码具有简并性

3、密码具有摆动性密码具有摆动性密码具有摆动性密码具有摆动性 密码的通用性密码的通用性密码的通用性密码的通用性二二 mRNA及转录及转录:n nATP,UTP,GTP,CTP,DNAATP,UTP,GTP,CTP,DNA模板模板模板模板 RNARNA聚合酶聚合酶聚合酶聚合酶 mRNAmRNA+PPiPPin n真核真核真核真核mRNAmRNA前体前体前体前体 hnRNAhnRNAmRNA(5-mRNA(5-帽子，帽子，帽子，帽子，polyApolyA尾巴）尾巴）尾巴）尾巴）n n多顺反子多顺反子多顺反子多顺反子:在原核生物中在原核生物中在原核生物中在原核生物中 ，一个，一个，一个，一个mRNAmR

4、NA可编码多个蛋白可编码多个蛋白可编码多个蛋白可编码多个蛋白 单顺反子单顺反子单顺反子单顺反子:在真核生物中，一个在真核生物中，一个在真核生物中，一个在真核生物中，一个mRNAmRNA只编码一个蛋白只编码一个蛋白只编码一个蛋白只编码一个蛋白 三三 tRNA及反密码子及反密码子:n n二级结构为三叶草二级结构为三叶草二级结构为三叶草二级结构为三叶草;三级结构为三级结构为三级结构为三级结构为”倒倒倒倒L”L”形形形形n ntRNAtRNA的两个活性部位：的两个活性部位：的两个活性部位：的两个活性部位：氨基酸臂和反密码环氨基酸臂和反密码环氨基酸臂和反密码环氨基酸臂和反密码环n ntRNAtRNA的搬

5、运和接头功能的搬运和接头功能的搬运和接头功能的搬运和接头功能四四 核糖体核糖体:n n大亚基功能位点：大亚基功能位点：大亚基功能位点：大亚基功能位点：A A位点位点位点位点:结合氨酰结合氨酰结合氨酰结合氨酰tRNAtRNA P P位点位点位点位点:肽酰基位点肽酰基位点肽酰基位点肽酰基位点 E E位点位点位点位点:空载空载空载空载tRNAtRNA位点位点位点位点n n小亚基功能位点：小亚基功能位点：小亚基功能位点：小亚基功能位点：结合结合结合结合mRNAmRNA核糖体核糖体 亚基亚基 Pr RNA原核原核70S 30S 50S 21个个 34个个 16S 5s和和23S真核真核 80S 40S

6、60S 30个个 50个个 18S 5S和和28S(5.8S)五五 蛋白生物合成蛋白生物合成:1 1 氨基酸活化（氨酰氨基酸活化（氨酰氨基酸活化（氨酰氨基酸活化（氨酰tRNAtRNA合成）合成）合成）合成）:aaaa-COOH +tRNA-3OH -COOH +tRNA-3OH 氨酰氨酰氨酰氨酰tRNAtRNA合成酶合成酶合成酶合成酶 aaaa-tRNAtRNAn n 每一种每一种每一种每一种aaaa至少有一种氨酰至少有一种氨酰至少有一种氨酰至少有一种氨酰tRNAtRNA2 2 蛋白合成启动蛋白合成启动蛋白合成启动蛋白合成启动:起始氨酰起始氨酰起始氨酰起始氨酰tRNAtRNA进入进入进入进入(

7、Met-Met-tRNAtRNAi i ;fMetfMet-tRNAtRNA)iiiiii3 3 肽链延伸肽链延伸肽链延伸肽链延伸:在延伸因子在延伸因子在延伸因子在延伸因子Ts-Ts-TuTu帮助下沿帮助下沿帮助下沿帮助下沿N NC C端端端端合成肽链。催化肽建合成合成肽链。催化肽建合成合成肽链。催化肽建合成合成肽链。催化肽建合成 的是位于大亚基上的肽酰移位酶。的是位于大亚基上的肽酰移位酶。的是位于大亚基上的肽酰移位酶。的是位于大亚基上的肽酰移位酶。n n每延伸一次消耗每延伸一次消耗每延伸一次消耗每延伸一次消耗2 2分分分分子子子子GTPGTP（入位、移入位、移入位、移入位、移位）位）位）位）

8、4 4 蛋白合成终止及释放蛋白合成终止及释放蛋白合成终止及释放蛋白合成终止及释放:第二节第二节 蛋白前体加工及成熟蛋白前体加工及成熟一一 加工类型加工类型:1 1 N-N-末端和末端和末端和末端和C-C-末端的修饰末端的修饰末端的修饰末端的修饰：在甲酰化酶和氨肽酶的作用下在甲酰化酶和氨肽酶的作用下在甲酰化酶和氨肽酶的作用下在甲酰化酶和氨肽酶的作用下切除起始切除起始切除起始切除起始MetMet或或或或f Metf Met，有有有有的还被进一步乙酰化；的还被进一步乙酰化；的还被进一步乙酰化；的还被进一步乙酰化；C-C-末端残基有时也被修饰。末端残基有时也被修饰。末端残基有时也被修饰。末端残基有时也

9、被修饰。2 -2 -S-S-S-S-键的形成：键的形成：键的形成：键的形成：在生物体内是由专一酶在生物体内是由专一酶在生物体内是由专一酶在生物体内是由专一酶(PDI)PDI)所催化所催化所催化所催化 3 3 aaaa的修饰：的修饰：的修饰：的修饰：甲基化：甲基化：甲基化：甲基化：对对对对ArgArg、HisHis、LysLys、GluGlu 等进行等进行等进行等进行甲基化修饰甲基化修饰甲基化修饰甲基化修饰 磷酸化：磷酸化：磷酸化：磷酸化：Ser,Ser,ThrThr,TyrTyr的单酯；如牛奶酪蛋白的单酯；如牛奶酪蛋白的单酯；如牛奶酪蛋白的单酯；如牛奶酪蛋白 ArgArg,His,His,Ly

10、sLys等的磷酰亚胺等等的磷酰亚胺等等的磷酰亚胺等等的磷酰亚胺等 ，羟化：羟化：羟化：羟化：Pro Pro HypHyp等；等；等；等；ProPro顺反异构化顺反异构化顺反异构化顺反异构化(PPIPPI所催化所催化所催化所催化)4 4 异戊二烯基团等的附加：异戊二烯基团等的附加：异戊二烯基团等的附加：异戊二烯基团等的附加：某些真核蛋白需要被异戊二烯化，异戊二烯来自胆固醇某些真核蛋白需要被异戊二烯化，异戊二烯来自胆固醇某些真核蛋白需要被异戊二烯化，异戊二烯来自胆固醇某些真核蛋白需要被异戊二烯化，异戊二烯来自胆固醇合成，以硫醚键与合成，以硫醚键与合成，以硫醚键与合成，以硫醚键与CysCys连接。如

11、：连接。如：连接。如：连接。如：rasras肿瘤基因产物、肿瘤基因产物、肿瘤基因产物、肿瘤基因产物、GG蛋蛋蛋蛋白等白等白等白等5 5 糖侧链连接：糖侧链连接：糖侧链连接：糖侧链连接：某些糖蛋白在合成时或合成后，被共价连接上单糖、寡某些糖蛋白在合成时或合成后，被共价连接上单糖、寡某些糖蛋白在合成时或合成后，被共价连接上单糖、寡某些糖蛋白在合成时或合成后，被共价连接上单糖、寡糖或多糖侧链。连接方式为与糖或多糖侧链。连接方式为与糖或多糖侧链。连接方式为与糖或多糖侧链。连接方式为与AsnAsn形成氮连寡糖链（内质形成氮连寡糖链（内质形成氮连寡糖链（内质形成氮连寡糖链（内质网腔）；或与羟基网腔）；或与

12、羟基网腔）；或与羟基网腔）；或与羟基aaaa形成氧连寡糖链（高尔基体）形成氧连寡糖链（高尔基体）形成氧连寡糖链（高尔基体）形成氧连寡糖链（高尔基体）6 6 辅基的附加：辅基的附加：辅基的附加：辅基的附加：一般是在多肽离开核糖体后才加入的，如一般是在多肽离开核糖体后才加入的，如一般是在多肽离开核糖体后才加入的，如一般是在多肽离开核糖体后才加入的，如CytcCytc的血红素的血红素的血红素的血红素辅基；乙酰辅酶辅基；乙酰辅酶辅基；乙酰辅酶辅基；乙酰辅酶A A羧化酶的生物素辅基等。羧化酶的生物素辅基等。羧化酶的生物素辅基等。羧化酶的生物素辅基等。7 7 多余肽段的切除：多余肽段的切除：多余肽段的切除

13、：多余肽段的切除：前体蛋白需切除部分肽段后，才显示生物活性，肽段种前体蛋白需切除部分肽段后，才显示生物活性，肽段种前体蛋白需切除部分肽段后，才显示生物活性，肽段种前体蛋白需切除部分肽段后，才显示生物活性，肽段种类不同，对蛋白成熟具有不同的意义。类不同，对蛋白成熟具有不同的意义。类不同，对蛋白成熟具有不同的意义。类不同，对蛋白成熟具有不同的意义。二二 激素与激素原激素与激素原:1 1 概念：如胰岛素原概念：如胰岛素原概念：如胰岛素原概念：如胰岛素原(81(81aa)aa)类胰蛋白酶类胰蛋白酶类胰蛋白酶类胰蛋白酶 切除切除切除切除C C肽肽肽肽(30(30aa)aa)类羧肽酶类羧肽酶类羧肽酶类羧肽

14、酶B B 成熟胰岛素成熟胰岛素成熟胰岛素成熟胰岛素(51(51aa)aa)n n原肽原肽原肽原肽(propeptidepropeptide):):其两侧含有成对碱性其两侧含有成对碱性其两侧含有成对碱性其两侧含有成对碱性aaaa。n n含原肽的蛋白叫原蛋白含原肽的蛋白叫原蛋白含原肽的蛋白叫原蛋白含原肽的蛋白叫原蛋白2 2 原肽的功能原肽的功能原肽的功能原肽的功能:维持肽链具有一定长度或连续性维持肽链具有一定长度或连续性维持肽链具有一定长度或连续性维持肽链具有一定长度或连续性 被切除的原肽具有其他生物学功能被切除的原肽具有其他生物学功能被切除的原肽具有其他生物学功能被切除的原肽具有其他生物学功能

15、正确定位正确定位正确定位正确定位-s-s-s-s-可形成多聚蛋白可形成多聚蛋白可形成多聚蛋白可形成多聚蛋白:前脑啡肽前脑啡肽前脑啡肽前脑啡肽:6:6 MetMet脑啡肽脑啡肽脑啡肽脑啡肽+1+1 LeuLeu脑啡肽脑啡肽脑啡肽脑啡肽 Arg 32Arg 31Arg 60Lys59COOHHA肽肽B肽肽C肽肽 S-S三三 酶与酶原酶与酶原:n n酶原酶原酶原酶原（zymogenzymogen，proenzymeproenzyme）：无活性的无活性的无活性的无活性的酶蛋白前体酶蛋白前体酶蛋白前体酶蛋白前体n n酶原激活：酶原激活：酶原激活：酶原激活：无活性无活性无活性无活性酶原酶原酶原酶原活性酶分

16、子，是酶活性酶分子，是酶活性酶分子，是酶活性酶分子，是酶活性中心形成或活性中心形成或活性中心形成或活性中心形成或 暴露的过程。暴露的过程。暴露的过程。暴露的过程。1 1、胰蛋白酶原的激活：、胰蛋白酶原的激活：、胰蛋白酶原的激活：、胰蛋白酶原的激活：n n胰蛋白酶原由胰脏胰蛋白酶原由胰脏胰蛋白酶原由胰脏胰蛋白酶原由胰脏 细胞分泌，在小肠细胞分泌，在小肠细胞分泌，在小肠细胞分泌，在小肠 中被激活中被激活中被激活中被激活n n激活在肠激活在肠激活在肠激活在肠激酶或已经激激酶或已经激激酶或已经激激酶或已经激 活的活的活的活的胰蛋白酶作用下从胰蛋白酶作用下从胰蛋白酶作用下从胰蛋白酶作用下从 N-N-端水

17、解去除六肽端水解去除六肽端水解去除六肽端水解去除六肽n n胰蛋白酶原的激活是胰蛋白酶原的激活是胰蛋白酶原的激活是胰蛋白酶原的激活是酶酶酶酶 活性中心形成的过程活性中心形成的过程活性中心形成的过程活性中心形成的过程 S SS SN-N-IleIleS-SS-SX-SerX-Ser195195HisHis5757AspAsp102102S-SS-SS SS SX-SerX-Ser195195N-Val-(Asp)N-Val-(Asp)4 4-Lys-Ile-Val-Gly-His-Lys-Ile-Val-Gly-His5757肠激酶肠激酶肠激酶肠激酶六肽六肽六肽六肽2 2、胰凝乳酶原激活：、胰凝乳

18、酶原激活：、胰凝乳酶原激活：、胰凝乳酶原激活：n n酶原含有酶原含有酶原含有酶原含有245245aaaa，经历两次加工成为经历两次加工成为经历两次加工成为经历两次加工成为活性凝乳蛋白酶活性凝乳蛋白酶活性凝乳蛋白酶活性凝乳蛋白酶n n第一步：第一步：第一步：第一步：酶原酶原酶原酶原 -凝乳酶凝乳酶凝乳酶凝乳酶 （胰蛋白酶催化）胰蛋白酶催化）胰蛋白酶催化）胰蛋白酶催化）n n第二步：第二步：第二步：第二步：-凝乳酶相互催凝乳酶相互催凝乳酶相互催凝乳酶相互催化，去除两个二肽化，去除两个二肽化，去除两个二肽化，去除两个二肽 成为含三个肽段的成为含三个肽段的成为含三个肽段的成为含三个肽段的 活性蛋白酶活

19、性蛋白酶活性蛋白酶活性蛋白酶N NC C1 1245245 -凝乳酶凝乳酶凝乳酶凝乳酶相互作用相互作用相互作用相互作用 Ser Ser1414-Arg-Arg1515ThrThr147147-Asn-Asn148148S SS SS SS SS-SS-SS-SS-SS-SS-S胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶胰蛋白酶S SS SS SS SS-SS-SS-SS-SS-SS-SArgArg1515N NC C1 12452451515S SS SS SS SS-SS-SS-SS-SS-SS-S -凝乳酶凝乳酶凝乳酶凝乳酶N NC C1 12452451313 1616146146 149149 -凝乳酶

20、凝乳酶凝乳酶凝乳酶n n凝乳蛋白酶酶原激活过程中蛋白构象变化：凝乳蛋白酶酶原激活过程中蛋白构象变化：凝乳蛋白酶酶原激活过程中蛋白构象变化：凝乳蛋白酶酶原激活过程中蛋白构象变化：胰酶切断胰酶切断胰酶切断胰酶切断ArgArg1515-Ile-Ile1616之后，之后，之后，之后，IleIle1616内转并以其氨基与酶分内转并以其氨基与酶分内转并以其氨基与酶分内转并以其氨基与酶分 子内部的子内部的子内部的子内部的AspAsp194194-COOH-COOH发生静电作用，形成盐键，稳发生静电作用，形成盐键，稳发生静电作用，形成盐键，稳发生静电作用，形成盐键，稳 定初步激活形式。定初步激活形式。定初步激

21、活形式。定初步激活形式。MetMet192192从分子内部移动至表面从分子内部移动至表面从分子内部移动至表面从分子内部移动至表面 GlyGly187187和和和和GlyGly193193更加伸展更加伸展更加伸展更加伸展 最终在分子表面形成一个允许芳香族及较大侧链非最终在分子表面形成一个允许芳香族及较大侧链非最终在分子表面形成一个允许芳香族及较大侧链非最终在分子表面形成一个允许芳香族及较大侧链非 极性基团进入的底物专一性部位极性基团进入的底物专一性部位极性基团进入的底物专一性部位极性基团进入的底物专一性部位 一个一个一个一个“大口袋大口袋大口袋大口袋”3 3、胃蛋白酶原激活：、胃蛋白酶原激活：、

22、胃蛋白酶原激活：、胃蛋白酶原激活：n n由胃壁腺细胞分泌由胃壁腺细胞分泌由胃壁腺细胞分泌由胃壁腺细胞分泌n n酶原中活性中心已存在，在中性条件下被封闭酶原中活性中心已存在，在中性条件下被封闭酶原中活性中心已存在，在中性条件下被封闭酶原中活性中心已存在，在中性条件下被封闭nn酶原酶原 前体片断前体片断前体片断前体片断(44(44aa,aa,碱性碱性碱性碱性)：66Lys+1ArgLys+1Arg 结构蛋白结构蛋白结构蛋白结构蛋白(酸性酸性酸性酸性):):酸性侧链酸性侧链酸性侧链酸性侧链 盐盐键键 PH5PH5时羧基质子化时羧基质子化时羧基质子化时羧基质子化盐键断裂盐键断裂盐键断裂盐键断裂 构象重

23、排构象重排构象重排构象重排 活性中心暴露活性中心暴露活性中心暴露活性中心暴露 自我催化自我催化自我催化自我催化胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶胃蛋白酶+前体片段前体片段前体片段前体片段 前胰岛素原（前胰岛素原（前胰岛素原（前胰岛素原（N-N-信号肽信号肽信号肽信号肽+胰岛素原胰岛素原胰岛素原胰岛素原-C C）信号肽酶信号肽酶信号肽酶信号肽酶 跨膜分泌跨膜分泌跨膜分泌跨膜分泌 信号肽（信号肽（信号肽（信号肽（2424aaaa）+胰岛素原胰岛素原胰岛素原胰岛素原 胰岛素胰岛素胰岛素胰岛素 +C C肽（肽（肽（肽（3030aaaa）第三节第三节 信号肽与信号肽与细胞内蛋白跨膜运输定位细胞内蛋白跨膜运输定位一

24、一 信号假说信号假说（signal hypothesis）：n n由由由由BlobelBlobel 1971 1971年提出信号肽理论年提出信号肽理论年提出信号肽理论年提出信号肽理论n n7070年代末发现并破译第一个信号序列年代末发现并破译第一个信号序列年代末发现并破译第一个信号序列年代末发现并破译第一个信号序列n n8080年代初发现两个功能蛋白年代初发现两个功能蛋白年代初发现两个功能蛋白年代初发现两个功能蛋白:信号识别蛋白信号识别蛋白信号识别蛋白信号识别蛋白(SRP),SRP),停泊蛋白停泊蛋白停泊蛋白停泊蛋白(DP)DP)n n9090年代在内质网上找到了神秘的蛋白通道年代在内质网上找

25、到了神秘的蛋白通道年代在内质网上找到了神秘的蛋白通道年代在内质网上找到了神秘的蛋白通道n n19991999年，年，年，年，BlobelBlobel因信号理论获得因信号理论获得因信号理论获得因信号理论获得 NobelNobel生理生理生理生理/医学奖医学奖医学奖医学奖 n n细胞内蛋白质运输存在两类不同的运输机制：细胞内蛋白质运输存在两类不同的运输机制：细胞内蛋白质运输存在两类不同的运输机制：细胞内蛋白质运输存在两类不同的运输机制：翻译后运送，如蛋白跨越细胞器翻译后运送，如蛋白跨越细胞器翻译后运送，如蛋白跨越细胞器翻译后运送，如蛋白跨越细胞器 细胞内运输机制细胞内运输机制 边翻译边运送，如蛋白

26、跨越内质网边翻译边运送，如蛋白跨越内质网边翻译边运送，如蛋白跨越内质网边翻译边运送，如蛋白跨越内质网二二 信号肽引导的蛋白跨内质网运输：信号肽引导的蛋白跨内质网运输：1 1 信号肽及结构信号肽及结构信号肽及结构信号肽及结构 :n n粗糙内质网核糖体合成三类主要蛋白：粗糙内质网核糖体合成三类主要蛋白：粗糙内质网核糖体合成三类主要蛋白：粗糙内质网核糖体合成三类主要蛋白：溶酶体蛋白溶酶体蛋白溶酶体蛋白溶酶体蛋白 分泌到胞外的蛋白分泌到胞外的蛋白分泌到胞外的蛋白分泌到胞外的蛋白 构成脂膜骨架的蛋白构成脂膜骨架的蛋白构成脂膜骨架的蛋白构成脂膜骨架的蛋白n n某些分泌蛋白、分泌途径的膜蛋白某些分泌蛋白、分

27、泌途径的膜蛋白某些分泌蛋白、分泌途径的膜蛋白某些分泌蛋白、分泌途径的膜蛋白N N末端有一段延伸的肽末端有一段延伸的肽末端有一段延伸的肽末端有一段延伸的肽段，可引导蛋白质跨内质网膜，称为信号肽。信号肽跨膜段，可引导蛋白质跨内质网膜，称为信号肽。信号肽跨膜段，可引导蛋白质跨内质网膜，称为信号肽。信号肽跨膜段，可引导蛋白质跨内质网膜，称为信号肽。信号肽跨膜之后一般被信号肽酶水解去除。之后一般被信号肽酶水解去除。之后一般被信号肽酶水解去除。之后一般被信号肽酶水解去除。胰细胞胰细胞胰细胞胰细胞n n信号肽广泛存在于真核及原核中，结构上没有专一性，进化信号肽广泛存在于真核及原核中，结构上没有专一性，进化信

28、号肽广泛存在于真核及原核中，结构上没有专一性，进化信号肽广泛存在于真核及原核中，结构上没有专一性，进化 上也没有高度保守性上也没有高度保守性上也没有高度保守性上也没有高度保守性n n信号肽的结构特点信号肽的结构特点信号肽的结构特点信号肽的结构特点:1.1.信号肽一般由信号肽一般由信号肽一般由信号肽一般由10-3010-30aaaa残基组成，平均残基组成，平均残基组成，平均残基组成，平均1515个左右个左右个左右个左右 2.2.N-N-端至少有一个带正电荷的碱性端至少有一个带正电荷的碱性端至少有一个带正电荷的碱性端至少有一个带正电荷的碱性aaaa，一般一般一般一般4-54-5个个个个.3.3.中

29、间部分有中间部分有中间部分有中间部分有12-1412-14个个个个aaaa的疏水区，易于形成的疏水区，易于形成的疏水区，易于形成的疏水区，易于形成 -helixhelix，这这这这些些些些 疏水疏水疏水疏水aaaa若有一个被替换，信号肽即丧失功能若有一个被替换，信号肽即丧失功能若有一个被替换，信号肽即丧失功能若有一个被替换，信号肽即丧失功能 4.4.C-C-端与结构蛋白相连部位为富含端与结构蛋白相连部位为富含端与结构蛋白相连部位为富含端与结构蛋白相连部位为富含AlaAla的片段，的片段，的片段，的片段，易于形成易于形成易于形成易于形成 -sheetsheet，是信号肽酶的识别和切割位点。是信号

30、肽酶的识别和切割位点。是信号肽酶的识别和切割位点。是信号肽酶的识别和切割位点。5.5.信号肽不一定位于蛋白的信号肽不一定位于蛋白的信号肽不一定位于蛋白的信号肽不一定位于蛋白的N-N-末端。如卵清蛋白的信号肽末端。如卵清蛋白的信号肽末端。如卵清蛋白的信号肽末端。如卵清蛋白的信号肽 位于中部。位于中部。位于中部。位于中部。6.6.某些膜蛋白的信号肽在跨膜之后不被水解掉。某些膜蛋白的信号肽在跨膜之后不被水解掉。某些膜蛋白的信号肽在跨膜之后不被水解掉。某些膜蛋白的信号肽在跨膜之后不被水解掉。CytCyt P450 P450 7.7.某些复杂膜蛋白可含有不只一个信号肽，如视蛋白某些复杂膜蛋白可含有不只一

31、个信号肽，如视蛋白某些复杂膜蛋白可含有不只一个信号肽，如视蛋白某些复杂膜蛋白可含有不只一个信号肽，如视蛋白OpsinOpsin2.2.信号肽引导的蛋白跨内质网膜过程：信号肽引导的蛋白跨内质网膜过程：信号肽引导的蛋白跨内质网膜过程：信号肽引导的蛋白跨内质网膜过程：n n属于边翻译边运输过程：识别属于边翻译边运输过程：识别属于边翻译边运输过程：识别属于边翻译边运输过程：识别 停泊停泊停泊停泊 跨膜跨膜跨膜跨膜 水解水解水解水解（1 1）识别）识别）识别）识别:当蛋白质合成当蛋白质合成当蛋白质合成当蛋白质合成50-7050-70个个个个aaaa时，蛋白时，蛋白时，蛋白时，蛋白 N-N-端从核糖体中冒

32、端从核糖体中冒端从核糖体中冒端从核糖体中冒出头，信号识别蛋白（出头，信号识别蛋白（出头，信号识别蛋白（出头，信号识别蛋白（SRPSRP）识别并结合到信号肽中部疏识别并结合到信号肽中部疏识别并结合到信号肽中部疏识别并结合到信号肽中部疏水部分，肽合成终止。水部分，肽合成终止。水部分，肽合成终止。水部分，肽合成终止。随后在随后在随后在随后在SRPSRP引导下，引导下，引导下，引导下，SPR-SPR-核糖体核糖体核糖体核糖体-信号肽三元复合体趋向内质网表面。信号肽三元复合体趋向内质网表面。信号肽三元复合体趋向内质网表面。信号肽三元复合体趋向内质网表面。n n信号识别蛋白信号识别蛋白信号识别蛋白信号识别

33、蛋白SRPSRP（singalsingal recognition particle recognition particle）：）：）：）：MrMr=32500=32500，由一个由一个由一个由一个7 7SRNA+6Pr SRNA+6Pr 组成组成组成组成 功能域功能域功能域功能域 ：识别信号肽识别信号肽识别信号肽识别信号肽 干扰进入核糖体的氨酰干扰进入核糖体的氨酰干扰进入核糖体的氨酰干扰进入核糖体的氨酰-tRNAtRNA与肽酰移位与肽酰移位与肽酰移位与肽酰移位 酶作用，中止肽合成酶作用，中止肽合成酶作用，中止肽合成酶作用，中止肽合成（2 2）停泊）停泊）停泊）停泊(入坞入坞入坞入坞)：三元

34、复合体在三元复合体在三元复合体在三元复合体在SPRSPR引导下与内质网上的停泊蛋白引导下与内质网上的停泊蛋白引导下与内质网上的停泊蛋白引导下与内质网上的停泊蛋白（DPDP）结合。结合。结合。结合。DPDP与与与与SPRSPR相互作用，肽合成继续，相互作用，肽合成继续，相互作用，肽合成继续，相互作用，肽合成继续，SRPSRP释放释放释放释放n n停泊蛋白停泊蛋白停泊蛋白停泊蛋白DP:docking proteinDP:docking protein：DP DP为二聚体：为二聚体：为二聚体：为二聚体：亚基（亚基（亚基（亚基（6900069000）+亚基（亚基（亚基（亚基（3000030000）（3

35、 3）跨膜：）跨膜：）跨膜：）跨膜：n nDPDP引起内质网上核糖体受体蛋白聚集，后者在膜上有形成引起内质网上核糖体受体蛋白聚集，后者在膜上有形成引起内质网上核糖体受体蛋白聚集，后者在膜上有形成引起内质网上核糖体受体蛋白聚集，后者在膜上有形成孔道的能力孔道的能力孔道的能力孔道的能力蛋白质传导通道（蛋白质传导通道（蛋白质传导通道（蛋白质传导通道（PCCPCC，protein-protein-conducting channelconducting channel）n n PCC PCC内径只有约内径只有约内径只有约内径只有约2 2nmnm，传导通道传导通道传导通道传导通道 +信号肽信号肽信号肽信

36、号肽(配体配体配体配体)边翻译边翻译边翻译边翻译边运送边运送边运送边运送 肽进入内质网肽进入内质网肽进入内质网肽进入内质网（4 4）水解：跨膜后蛋白经信号肽酶水解去除信号肽后成熟，）水解：跨膜后蛋白经信号肽酶水解去除信号肽后成熟，）水解：跨膜后蛋白经信号肽酶水解去除信号肽后成熟，）水解：跨膜后蛋白经信号肽酶水解去除信号肽后成熟，成熟蛋白在内质网腔中加工、折叠，而成熟蛋白在内质网腔中加工、折叠，而成熟蛋白在内质网腔中加工、折叠，而成熟蛋白在内质网腔中加工、折叠，而PCCPCC关闭。关闭。关闭。关闭。n n蛋白质跨内质网过程：蛋白质跨内质网过程：蛋白质跨内质网过程：蛋白质跨内质网过程：糖蛋白核心寡

37、糖链的合成糖蛋白核心寡糖链的合成3.3.膜蛋白跨膜过程：膜蛋白跨膜过程：膜蛋白跨膜过程：膜蛋白跨膜过程：n n膜蛋白将整合到膜上，而不是跨膜膜蛋白将整合到膜上，而不是跨膜膜蛋白将整合到膜上，而不是跨膜膜蛋白将整合到膜上，而不是跨膜n n膜蛋白跨膜过程：膜蛋白跨膜过程：膜蛋白跨膜过程：膜蛋白跨膜过程：蛋白肽链接近蛋白肽链接近蛋白肽链接近蛋白肽链接近C-C-端处，一般有一由端处，一般有一由端处，一般有一由端处，一般有一由11251125个疏水个疏水个疏水个疏水aaaa和和和和一些紧随其后碱性一些紧随其后碱性一些紧随其后碱性一些紧随其后碱性aaaa构成的序列，称为终止转移序列构成的序列，称为终止转移

38、序列构成的序列，称为终止转移序列构成的序列，称为终止转移序列（stop transfer sequencestop transfer sequence）。）。）。）。终止转移序列可被终止转移序列可被终止转移序列可被终止转移序列可被PCCPCC识别，后打开磷脂双分子层内识别，后打开磷脂双分子层内识别，后打开磷脂双分子层内识别，后打开磷脂双分子层内部的横向通道，使蛋白沿磷脂双分子层向其内部整合。部的横向通道，使蛋白沿磷脂双分子层向其内部整合。部的横向通道，使蛋白沿磷脂双分子层向其内部整合。部的横向通道，使蛋白沿磷脂双分子层向其内部整合。转移完毕后，转移完毕后，转移完毕后，转移完毕后，PCCPCC两

39、通道同时关闭。两通道同时关闭。两通道同时关闭。两通道同时关闭。n n目前可能参与目前可能参与目前可能参与目前可能参与PCCPCC构建的多种蛋白质已经得到分离构建的多种蛋白质已经得到分离构建的多种蛋白质已经得到分离构建的多种蛋白质已经得到分离三三 蛋白跨细胞器运送：蛋白跨细胞器运送：n n属于翻译后运输机制属于翻译后运输机制属于翻译后运输机制属于翻译后运输机制 (一一)线粒体蛋白的跨膜运输：线粒体蛋白的跨膜运输：n n导肽导肽导肽导肽(Leader peptide)Leader peptide)：线粒体蛋白线粒体蛋白线粒体蛋白线粒体蛋白N N末端一段延伸的肽段末端一段延伸的肽段末端一段延伸的肽段

40、末端一段延伸的肽段可识别线粒体，引导蛋白跨膜，对蛋白进行定位。可识别线粒体，引导蛋白跨膜，对蛋白进行定位。可识别线粒体，引导蛋白跨膜，对蛋白进行定位。可识别线粒体，引导蛋白跨膜，对蛋白进行定位。1 1 导肽结构特征：导肽结构特征：导肽结构特征：导肽结构特征：导肽是由导肽是由导肽是由导肽是由20-8020-80个个个个aaaa残基构成的片断残基构成的片断残基构成的片断残基构成的片断 富含带正电荷的碱性富含带正电荷的碱性富含带正电荷的碱性富含带正电荷的碱性aaaa，特别是特别是特别是特别是ArgArg，通常分散在不通常分散在不通常分散在不通常分散在不 带电荷带电荷带电荷带电荷aaaa之间。不可被不

41、带电荷的之间。不可被不带电荷的之间。不可被不带电荷的之间。不可被不带电荷的aaaa取代。取代。取代。取代。几乎不含带负电的酸性几乎不含带负电的酸性几乎不含带负电的酸性几乎不含带负电的酸性aaaa 羟基羟基羟基羟基aaaa特别是丝氨酸的含量较高特别是丝氨酸的含量较高特别是丝氨酸的含量较高特别是丝氨酸的含量较高 导肽有形成两亲导肽有形成两亲导肽有形成两亲导肽有形成两亲 -helixhelix的倾向的倾向的倾向的倾向 2.2.导肽的功能：导肽的功能：导肽的功能：导肽的功能：(1)(1)识别特征细胞器识别特征细胞器识别特征细胞器识别特征细胞器:导肽与受体蛋白结合有相对专一性导肽与受体蛋白结合有相对专一

42、性导肽与受体蛋白结合有相对专一性导肽与受体蛋白结合有相对专一性(2)(2)导肽的不同片断含有不同的信息。导肽的不同片断含有不同的信息。导肽的不同片断含有不同的信息。导肽的不同片断含有不同的信息。例如：线粒体例如：线粒体例如：线粒体例如：线粒体CytcCytc1 1，它的导肽（它的导肽（它的导肽（它的导肽（6161aaaa）经历两次水解，经历两次水解，经历两次水解，经历两次水解，第一段信息引导蛋白进入线粒体基质；第二段信息引导进第一段信息引导蛋白进入线粒体基质；第二段信息引导进第一段信息引导蛋白进入线粒体基质；第二段信息引导进第一段信息引导蛋白进入线粒体基质；第二段信息引导进入内外膜间隙。入内外

43、膜间隙。入内外膜间隙。入内外膜间隙。(3)(3)导肽对被牵引蛋白无特异性要求，导肽对被牵引蛋白无特异性要求，导肽对被牵引蛋白无特异性要求，导肽对被牵引蛋白无特异性要求，CytcCytc1 1导肽可以牵引小导肽可以牵引小导肽可以牵引小导肽可以牵引小 鼠二氢叶酸还原酶到线粒体相应部位。鼠二氢叶酸还原酶到线粒体相应部位。鼠二氢叶酸还原酶到线粒体相应部位。鼠二氢叶酸还原酶到线粒体相应部位。3.3.导肽与基质蛋白跨膜过程：导肽与基质蛋白跨膜过程：导肽与基质蛋白跨膜过程：导肽与基质蛋白跨膜过程：胞质前体胞质前体胞质前体胞质前体 ATP ATP 解折叠解折叠解折叠解折叠(接近线性接近线性接近线性接近线性)导

44、肽导肽导肽导肽 与膜受体结合与膜受体结合与膜受体结合与膜受体结合 Hsp70 Hsp70 牵引牵引牵引牵引 ATP ATP 在内外膜接触点上一次跨双层膜在内外膜接触点上一次跨双层膜 信号肽水解信号肽水解信号肽水解信号肽水解 跨膜跨膜跨膜跨膜 或先跨外膜，水解第一段导肽后再跨内膜或先跨外膜，水解第一段导肽后再跨内膜 Hsp60Hsp60结合结合结合结合 蛋白重折叠蛋白重折叠蛋白重折叠蛋白重折叠 成熟蛋白成熟蛋白成熟蛋白成熟蛋白4 4 不同线粒体蛋白的导肽及运输定位不同线粒体蛋白的导肽及运输定位不同线粒体蛋白的导肽及运输定位不同线粒体蛋白的导肽及运输定位导肽序列导肽序列定定位位转运复转运复合物合物

45、 导肽的位置导肽的位置位于位于N端，富含带正端，富含带正电荷和疏水的氨基酸，电荷和疏水的氨基酸，形成两性形成两性-螺旋，转螺旋，转运后被切除运后被切除基基质质TOMTIM23不被切除，含疏水性不被切除，含疏水性的停止转移序列，被的停止转移序列，被安插到外膜。安插到外膜。外外膜膜TOM含两个信号序列，先含两个信号序列，先转运到基质，第一个转运到基质，第一个信号序列被切除，第信号序列被切除，第二个信号序列引导蛋二个信号序列引导蛋白进入内膜或膜间隙白进入内膜或膜间隙膜膜间间隙隙TOMTIM23负责将蛋白运过外膜到膜间隙负责将蛋白运过外膜到膜间隙负责将蛋白运过外膜到膜间隙负责将蛋白运过外膜到膜间隙负责

46、将蛋白运到基质负责将蛋白运到基质负责将蛋白运到基质负责将蛋白运到基质跨膜后被切除，含跨膜后被切除，含疏水性的停止转移疏水性的停止转移序列，蛋白被安插序列，蛋白被安插到内膜。到内膜。内内膜膜TOMTIM23结构类似于结构类似于N端信号端信号序列，但位于蛋白序列，但位于蛋白质内部。质内部。内内膜膜TOMTIM23为线粒体代谢物的为线粒体代谢物的转运蛋白，如腺苷转运蛋白，如腺苷转位酶，具有多个转位酶，具有多个内部信号序列和停内部信号序列和停止转移序列，形成止转移序列，形成多次跨膜蛋白。多次跨膜蛋白。内内膜膜TOMTIM22(二二)蛋白跨叶绿体运送：蛋白跨叶绿体运送：n n转运肽转运肽转运肽转运肽(t

47、ransit peptide sequence)transit peptide sequence)：叶绿体蛋白叶绿体蛋白叶绿体蛋白叶绿体蛋白N N末端延伸的一段末端延伸的一段末端延伸的一段末端延伸的一段 肽段，可帮助蛋白进入叶绿体内。肽段，可帮助蛋白进入叶绿体内。肽段，可帮助蛋白进入叶绿体内。肽段，可帮助蛋白进入叶绿体内。n n不同部位的蛋白其转运肽结构不同：不同部位的蛋白其转运肽结构不同：不同部位的蛋白其转运肽结构不同：不同部位的蛋白其转运肽结构不同：定位于类囊体膜腔中的蛋白：定位于类囊体膜腔中的蛋白：定位于类囊体膜腔中的蛋白：定位于类囊体膜腔中的蛋白：其转运肽分为两个区域（导其转运肽分为两

48、个区域（导其转运肽分为两个区域（导其转运肽分为两个区域（导 向基质片断和导向类囊体片段）向基质片断和导向类囊体片段）向基质片断和导向类囊体片段）向基质片断和导向类囊体片段）定位于叶绿体基质中的蛋白：定位于叶绿体基质中的蛋白：定位于叶绿体基质中的蛋白：定位于叶绿体基质中的蛋白：其转运肽只经历一次降解其转运肽只经历一次降解其转运肽只经历一次降解其转运肽只经历一次降解n n叶绿体内蛋白的定位复杂，除转运肽叶绿体内蛋白的定位复杂，除转运肽叶绿体内蛋白的定位复杂，除转运肽叶绿体内蛋白的定位复杂，除转运肽之外还需要借助其它因子，如叶绿体之外还需要借助其它因子，如叶绿体之外还需要借助其它因子，如叶绿体之外还

49、需要借助其它因子，如叶绿体识别蛋白的识别蛋白的识别蛋白的识别蛋白的5400054000亚基亚基亚基亚基cpcpSRP54SRP54。n n示例：类囊体膜蛋白示例：类囊体膜蛋白示例：类囊体膜蛋白示例：类囊体膜蛋白 Lhcb1 Lhcb1 前体前体前体前体Lhcb1(Lhcb1(在胞质中在胞质中在胞质中在胞质中)转运肽，转运肽，转运肽，转运肽，cpRSP54 cpRSP54 跨叶绿体内外膜跨叶绿体内外膜跨叶绿体内外膜跨叶绿体内外膜 Hsp70Hsp70，GTP GTP 蛋白蛋白蛋白蛋白N-N-端进入基质，转运肽即被水解端进入基质，转运肽即被水解端进入基质，转运肽即被水解端进入基质，转运肽即被水解

50、第一个滞留片段（第一个滞留片段（第一个滞留片段（第一个滞留片段（-GluGlu-X-X-His-X-X-X-His-X-ArgArg-）使使使使Lhcb1Lhcb1停留在停留在停留在停留在 类囊体膜上。其中的类囊体膜上。其中的类囊体膜上。其中的类囊体膜上。其中的HisHis和和和和GluGlu/ArgArg对与叶绿素和叶黄素结对与叶绿素和叶黄素结对与叶绿素和叶黄素结对与叶绿素和叶黄素结 合，并启动合，并启动合，并启动合，并启动Lhcb1Lhcb1折叠。若无足够叶绿素，折叠。若无足够叶绿素，折叠。若无足够叶绿素，折叠。若无足够叶绿素，Lhcb1Lhcb1将会退将会退将会退将会退 回到细胞质中，被