分子生物学翻译省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

Protein Biosynthesis(Translation)蛋白质生物合成蛋白质生物合成(翻译)第1页 蛋白质生物合成过程就是将蛋白质生物合成过程就是将mRNA分子中由分子中由碱基序列碱基序列组成遗传信组成遗传信息，经过息，经过遗传密码遗传密码破译方式转变成为破译方式转变成为蛋白质中蛋白质中氨基酸排列次序氨基酸排列次序，因而称为，因而称为翻译（翻译（translation)。第2页DNA复制复制RNA转录转录翻译翻译蛋白质多肽链蛋白质多肽链靶向运输靶向运输折叠折叠遗传信息传递过程遗传信息传递过程逆转录逆转录第3页怎样证实三个碱基决定一个氨基酸？怎样证实三个碱基决定一个氨基酸？第4页http:/biowiki.ucdavis.edu/Genetics/Unit_III%3A_The_Pathway_of_Gene_Expression/13%3A_Genetic_code第5页 第一节第一节蛋白质合成体系蛋白质合成体系Protein Biosynthesis System第6页 第7页l 20种氨基酸作为原料种氨基酸作为原料l 酶及蛋白因子，如酶及蛋白因子，如IF、eIF等等l ATP、GTP、无机离子、无机离子参加蛋白质生物合成物质包含：参加蛋白质生物合成物质包含：l 三种三种RNA mRNA rRNA tRNA第8页真核细胞内真核细胞内RNA种类及功效种类及功效细胞定位细胞定位英文缩写英文缩写分子大小及沉降系数分子大小及沉降系数功效 胞浆胞浆mRNA100010,000个核苷酸个核苷酸 蛋白质合成蛋白质合成模板模板 胞浆胞浆tRNA74-95个核苷酸个核苷酸转运氨基酸转运氨基酸与密码子识别与密码子识别 胞浆胞浆rRNA28S，5400个核苷酸个核苷酸18S，2100个核苷酸个核苷酸5.8S，160个核苷酸个核苷酸5S，120个核苷酸个核苷酸组成核糖体，蛋白质合成场所S：沉降系数（1S=10-13秒）碱基数量：bp,Kb,Mb第9页原核生物16S rRNA二级结构第10页 1961年，年，Nirenberg 证实了证实了mRNA模板作用。模板作用。一、翻译模板一、翻译模板mRNA及遗传密码及遗传密码第11页细菌矾土颗粒细菌矾土颗粒轻轻研磨轻轻研磨细菌液细菌液离心，去除细胞壁和膜离心，去除细胞壁和膜提取液（提取液（DNA、mRNA、tRNA、核糖体、酶、离子）核糖体、酶、离子）DNA水解酶，水解酶，20种氨基酸等种氨基酸等蛋白质蛋白质第12页DNase蛋蛋白白质质合合成成量量时间时间第13页 mRNA mRNA是遗传信息携带者是遗传信息携带者遗遗传传学学将将编编码码一一个个多多肽肽遗遗传传单单位位称称为为顺顺反反子子（cistroncistron）。）。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mRNAmRNA可可编编码码几几个个功功效效相相关关蛋蛋白白质，为质，为多顺反子多顺反子（polycistronpolycistron）。）。真真核核生生物物一一个个mRNAmRNA只只编编码码一一个个蛋蛋白白质质，为为单单顺反子顺反子（single cistronsingle cistron）。）。第14页5335YAZ乳糖操纵子模型乳糖操纵子模型53mRNA转录转录翻译翻译多顺反子多顺反子第15页第16页mRNA结构简图结构简图第17页l 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起起始始、终终止止信号，称为信号，称为三联体密码（三联体密码（triplet codon）。）。第18页ORF从从mRNA 5 端端起起始始密密码码子子AUG到到3 端端终终止止密密码码子子之之间间核核苷苷酸酸序序列列，各各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条条多多肽肽链链，称称为为开开放放阅阅读框架读框架(open reading frame,ORF)。第19页保温保温蛋白质合成停顿蛋白质合成停顿poly U，ATP，GTP，氨基酸，氨基酸多聚苯丙氨酸（多聚苯丙氨酸（UUU是是Phe密码子）密码子）一样方法证实了一样方法证实了CCC是是Pro密码子，密码子，AAA是是Lys密码子。密码子。提取液（提取液（DNA、mRNA、tRNA、核糖、核糖 体、酶、离子）体、酶、离子）遗传密码破译遗传密码破译第20页遗遗传传密密码码表表密密码码子子第第一一个个字字母母密码子第二个字母密码子第二个字母第21页密码总数：密码总数：61个编码个编码20种氨基酸种氨基酸第22页 起始密码（起始密码（initiation coden):第一个第一个AUG AUG 意义：编码甲硫氨酸，意义：编码甲硫氨酸，原核生物为甲酰化甲硫氨酸原核生物为甲酰化甲硫氨酸特殊密码：特殊密码：(special coden)UAA、UAG、UGA（赭石）（赭石）（琥珀）（乳白石）（琥珀）（乳白石）终止密码（终止密码（terminatiom coden）第23页1.连续性（连续性（commaless）l遗传密码特点遗传密码特点编码蛋白质氨基酸序列各个三联编码蛋白质氨基酸序列各个三联体密码连续阅读，密码间既无间隔也体密码连续阅读，密码间既无间隔也无重合。无重合。第24页重合密码重合密码非重合非重合连续连续密码密码不连续密码不连续密码第25页基因损伤引发基因损伤引发mRNA阅读框架内碱基阅读框架内碱基发生插入或缺失，可能造成框移突变发生插入或缺失，可能造成框移突变(frameshift mutation)。第26页因为对因为对mRNA外显子加工，造成外显子加工，造成mRNA与其与其DNA模板序列之间不匹配，模板序列之间不匹配，使同一使同一mRNA前体翻译出序列、功效不一前体翻译出序列、功效不一样蛋白质。这种基因表示调整方式称为样蛋白质。这种基因表示调整方式称为mRNA编辑（编辑（mRNA editing)。mRNA编辑编辑第27页2.简并性（简并性（degeneracy）遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸遗传密码中，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有仅有一个密码子外，其余氨基酸有24个或多至个或多至6个密码子为之编码。个密码子为之编码。第28页遗传密码简并性遗传密码简并性第29页密码子简并性生物学意义：降低有害密码子简并性生物学意义：降低有害突变。突变。遗传密码特异性主要取决于前两位碱遗传密码特异性主要取决于前两位碱基。基。GCU ACUGCC ACCGCA ACAGCG ACG AlaThr第30页遗传密码偏爱性遗传密码偏爱性（bias or preference)多数氨基酸有一个以上密码子但多数氨基酸有一个以上密码子但这些密码子使用频率各不相同，称这些密码子使用频率各不相同，称之遗传密码偏爱性。之遗传密码偏爱性。密码子使用频率与细胞内对应密码子使用频率与细胞内对应tRNA含量相关含量相关第31页3.通用性（通用性（universal）蛋白质生物合成整套密码，从原核生物蛋白质生物合成整套密码，从原核生物到人类都通用。到人类都通用。有少数例外，如动物细胞线粒体、植物有少数例外，如动物细胞线粒体、植物细胞叶绿体。细胞叶绿体。密码通用性深入证实各种生物进化自同密码通用性深入证实各种生物进化自同一祖先。一祖先。第32页4.摆动性（摆动性（wobble）tRNA上反密码子上反密码子第第1位位碱基与碱基与mRNA密码子密码子第第3位位碱基配对时，能够在碱基配对时，能够在一定范围内变动，即并不严格遵照碱基配一定范围内变动，即并不严格遵照碱基配对规律，这一现象称为对规律，这一现象称为摆动性摆动性。第33页摆动配对摆动配对U第34页 第35页二、核蛋白体是多肽链合成装置二、核蛋白体是多肽链合成装置 第36页核蛋白体组成核蛋白体组成核蛋核蛋白体白体原核生物原核生物真核生物真核生物蛋白质蛋白质 S S值值 rRNArRNA 蛋白质蛋白质S S值值rRNArRNA小亚基小亚基2121种种30S30S16S16S3333种种40S40S18S18S大亚基大亚基3434种种50S50S23S23S5S5S4949种种60S60S28S28S5.8S5.8S5S5S核蛋白核蛋白体体70S70S80S80S第37页第38页原核生物核蛋白体结构模式原核生物核蛋白体结构模式第39页 30S小亚基：有小亚基：有mRNA结合位点结合位点50S大亚基：大亚基：E位：排出位（位：排出位（Exit site）转肽酶活性转肽酶活性大小亚基共同组成：大小亚基共同组成：A位：氨基酰位位：氨基酰位(aminoacyl site)P位：肽酰位位：肽酰位(peptidyl site)第40页三、三、tRNA与氨基酸活化与氨基酸活化反密码环反密码环氨基酸臂氨基酸臂tRNAtRNA在翻译过程在翻译过程中起中起接合体接合体（adaptoradaptor）作用，又是作用，又是氨基酸运载氨基酸运载体。体。第41页第42页tRNA三级结构示意图三级结构示意图第43页氨基酸氨基酸+tRNA氨基酰氨基酰-tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶（一）氨基酰（一）氨基酰-tRNA合成酶合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)l 氨基酸活化氨基酸活化第44页第一步反应第一步反应氨基酸氨基酸ATPE 氨基酰氨基酰-AMP-EAMP PPi 第45页第二步反应第二步反应氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA AMP E第46页 第47页氨基酰氨基酰-tRNA合成酶对氨基酸和合成酶对氨基酸和tRNA都有高度都有高度特异性。特异性。氨基酰氨基酰-tRNA合成酶含有校正活性合成酶含有校正活性(proof-reading activity)。氨基酰氨基酰-tRNA表示方法：表示方法：Ala-tRNAAla Ser-tRNASerMet-tRNAMet 第48页 氨基酸活化形式：氨基酸活化形式：氨基酰氨基酰tRNAtRNA氨基酸活化部位：氨基酸活化部位：羧基羧基氨基酸与氨基酸与tRNAtRNA连接方式：连接方式：酯键酯键氨基酸活化耗能：氨基酸活化耗能：2 2个个PP第49页真核生物：真核生物：Met-tRNAiMet原核生物：原核生物：fMet-tRNAifMet（二）起始肽链合成氨基酰（二）起始肽链合成氨基酰-tRNA第50页 fMet-tRNAifMet生成生成：第51页 第二节第二节蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程The Process of Protein Biosynthesis第52页蛋白质合成中蛋白质合成中mRNA模板方向：模板方向：5 3；蛋白质合成方向：蛋白质合成方向：N端端 C端。端。蛋白质合成过程：蛋白质合成过程：起始起始延长延长终止终止第53页一、肽链合成起始一、肽链合成起始指指mRNA和和起起始始氨氨基基酰酰-tRNA分分别别与与核核蛋蛋白白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(translational initiation complex)。参加起始过程蛋白质因子称起始因参加起始过程蛋白质因子称起始因子（子（initiation factor，IF）。）。第54页参加起始过程蛋白质因子称起始因子参加起始过程蛋白质因子称起始因子（initiation factor，IF）。原核生物起始）。原核生物起始因子有三种：因子有三种：IF-1：占据：占据A位预防结合其它位预防结合其它tRNA。IF-2：促进起始：促进起始tRNA与小亚基结合。与小亚基结合。IF-3：促进大小亚基分离，提升：促进大小亚基分离，提升P位对位对结合起始结合起始tRNA敏感性。敏感性。第55页（一）原核生物翻译起始复合物形成（一）原核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；mRNA在小亚基定位结合；在小亚基定位结合；起始氨基酰起始氨基酰-tRNA结合；结合；核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。第56页IF-3IF-11.核蛋白体大小亚基分离核蛋白体大小亚基分离第57页A U G53IF-3IF-12.mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合第58页S-D序列：序列：在原核生物在原核生物mRNA起始密码起始密码AUG上上游，存在游，存在49个富含嘌呤碱一致性序列，个富含嘌呤碱一致性序列，如如-AGGAGG-，称为，称为S-D序列。又称为核序列。又称为核蛋白体结合位点（蛋白体结合位点（ribosomal binding site，RBS)第59页S-D序列序列 第60页IF-3IF-1IF-2GTPA U G533.起始氨基酰起始氨基酰tRNA与小亚基结合与小亚基结合第61页IF-3IF-1IF-2GTPGDPPiA U G534.核蛋白体大亚基结合核蛋白体大亚基结合第62页IF-3IF-1A U G53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi起始过程消耗起始过程消耗1个个GTP。第63页（二）真核生物翻译起始复合物形成（二）真核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；起始氨基酰起始氨基酰-tRNA-tRNA结合；结合；mRNAmRNA在核蛋白体小亚基就位；在核蛋白体小亚基就位；核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。第64页真核生物翻译起始因子真核生物翻译起始因子 起始因子起始因子生物功效eIF-2促进起始促进起始tRNA与小亚基结合与小亚基结合eIF-2B,eIF-3 促进大小亚基分离促进大小亚基分离eIF-4AeIF-4F复合物成份，有解螺旋酶活性，促进mRNA结合小亚基eIF-4B促进促进mRNA扫描定位起始扫描定位起始AUGeIF-4EeIF-4F复合物成份，结合mRNA 5帽子eIF-4GeIF-4F复合物成份，结合eIF-4E和PABeIF-5促进各种起始因子从小亚基解离，进而结合促进各种起始因子从小亚基解离，进而结合大亚基大亚基eIF-6促进核蛋白体分离成大小亚基促进核蛋白体分离成大小亚基第65页第66页MetMet40S40SMeMet tMetMet40S40S60S60SmRNAeIF-2BeIF-2B、eIF-3eIF-3、eIF-6 elF-3elF-3GDP+Pi各种各种各种各种elFelF释放释放释放释放elF-5ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PAB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Met-tRNAiMet-elF-2-GTPMetMet60S60S第67页 真核生物翻译起始特点真核生物翻译起始特点核蛋白体是核蛋白体是80S；起始因子种类多；起始因子种类多；起始起始tRNAMet不需甲酰化；不需甲酰化；mRNA5帽子和帽子和3poly A尾结构与尾结构与mRNA在核蛋白体就位相关；在核蛋白体就位相关；起始起始tRNA先与核蛋白体小亚基结合，然先与核蛋白体小亚基结合，然后再结合后再结合mRNA第68页二、肽链延长二、肽链延长指指按按照照mRNA密密码码序序列列指指导导，依依次次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，直直到到合合成终止过程。成终止过程。第69页肽链延长是在核蛋白体上连续性循环式进肽链延长是在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核蛋白体循环（行，又称为核蛋白体循环（ribosomal cycle)，每次循环增加一个氨基酸，分为，每次循环增加一个氨基酸，分为以下三步：以下三步：进位进位（entrance）成肽成肽（peptide bond formation）转位转位（translocation）第70页原核延原核延长因子长因子生物功效对应真核对应真核延长因子延长因子EF-Tu促进氨基酰促进氨基酰-tRNA进入进入A位，位，结合分解结合分解GTPEF-1-EF-Ts调整亚基EF-1-EFG有转位酶活性，促进有转位酶活性，促进mRNA-肽酰肽酰-tRNA由由A位前移到位前移到P位，位，促进卸载促进卸载tRNA释放释放EF-2肽链合成延长因子肽链合成延长因子 第71页（一）进位（一）进位指依据指依据mRNA下一组遗传密码指下一组遗传密码指导，使对应氨基酰导，使对应氨基酰-tRNA进入核蛋白进入核蛋白体体A位。位。第72页延长因子延长因子EF-T催化催化进位（原核生物）进位（原核生物）第73页第74页Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGTP第75页（二）成肽（二）成肽是由转肽酶（是由转肽酶（transpeptidase）催化肽键）催化肽键形成过程。形成过程。第76页（三）转位（三）转位延长因子延长因子EF-G有转位酶（有转位酶（translocase）活性，可结合并水解）活性，可结合并水解1分子分子GTP，促进核，促进核蛋白体向蛋白体向mRNA3侧移动。侧移动。第77页第78页fMetA U G53fMetTuGTP第79页进进位位转转位位成肽成肽第80页真真核核生生物物肽肽链链合合成成延延长长过过程程与与原原核核基基本相同，但有不一样反应体系和延长因子。本相同，但有不一样反应体系和延长因子。另另外外，真真核核细细胞胞核核蛋蛋白白体体没没有有E E位位，转转位时卸载位时卸载tRNAtRNA直接从直接从P P位脱落。位脱落。（四）真核生物延长过程（四）真核生物延长过程第81页 三、肽链合成终止三、肽链合成终止当当mRNA上终止密码出现后，多肽链上终止密码出现后，多肽链合成停顿，肽链从肽酰合成停顿，肽链从肽酰-tRNA中释出，中释出，mRNA、核蛋白体等分离，这些过程称、核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。为肽链合成终止。第82页终止相关蛋白因子称为释放因子终止相关蛋白因子称为释放因子(release factor,RF)识识别别终终止止密密码码，如如RF-1特特异异识识别别UAA、UAG；而；而RF-2可识别可识别UAA、UGA。诱诱导导转转肽肽酶酶改改变变为为酯酯酶酶活活性性，使使肽肽链链从从核核蛋蛋白体上释放。白体上释放。释放因子功效释放因子功效原核生物释放因子：原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：真核生物释放因子：eRF 第83页原原核核肽肽链链合合成成终终止止过过程程 第84页U A G53RFCOO-第85页 原核生物蛋白质合成原核生物蛋白质合成能量计算能量计算氨基酸活化：氨基酸活化：2个个PATP起始：起始：1个个GTP延长：延长：2个个GTP终止：终止：1个个GTP结论：结论：每合成一个肽键最少消耗每合成一个肽键最少消耗4个个P。第86页原核生物与真核生物蛋白质合成过程异同相同点：遗传密码：相同蛋白质合成方向：沿mRNA 5 3方向翻译，肽 链合成方向是N C氨基酸活化：氨基酸需要先活化成氨基酰-tRNA 后参加蛋白质合成能量消耗：都需要消耗大量ATP多聚核蛋白体：都存在，使蛋白合成快速高效第87页原核生物与真核生物蛋白质合成过程异同 原核生物 真核生物 模板：mRNA不需要加工，半衰期短，mRNA需要加工，半衰期长 1-3分钟 数小时-十几小时转录与翻译：偶联 不偶联翻译过程：起始：SD序列，fMet-tRNAifmet 5-CBP，Met-tRNAiMet，IF eIF 延长：EF eEF 终止：RFs eRF翻译产物：由多顺反子mRNA翻译成多个 由单顺反子mRNA翻译成一 多肽链 条多肽链不一样点：第88页 多聚核蛋白体多聚核蛋白体（polysome)一个一个mRNA分子可分子可同时有多个核蛋白体在同时有多个核蛋白体在进行同一个蛋白质合成，进行同一个蛋白质合成，这种这种mRNA和多个核蛋和多个核蛋白体聚合物称为多聚核白体聚合物称为多聚核蛋白体。蛋白体。第89页电镜下多聚核蛋白表达象电镜下多聚核蛋白表达象目目 录录第90页mRNA核糖体DNA53 PABCD多聚核蛋白体产生多聚核蛋白体产生第91页Directed by Gabriel Weiss.One of the strangest,fun,and perhaps most unforgettable films in the science genre was this,produced by University of California at San Diego chemistry professor Kent Wilson,and choreographed by Weiss future wife and 1969 Americas Junior Miss,Jackie Benington.After a short description of the interaction between“stars”30s Ribosome,mRNA,and Initiator Factor One by Stanfords Nobel Prize-winning Paul Berg,the camera moves to an open field at Stanford University,where 200 students,fortified by complimentary wine,begin a Bacchanalian dance replicating the process of protein formation by RNA molecules that carry the DNA code.Benington kept some degree of order by making sure that each string of processes was led by a student in the advanced modern dance program at he university,but clearly the dancers are barely controlled,spurred on the by a free-music band of musicians,who,clearly inspired by their philosophical and geographical proximity to the Haight-Ashbury and the Merry Pranksters La Honda,perform a raucous piece called the Protein Jive Sutra.The film is,in addition to being a superior example of affective filmmaking,a landmark film defining the early 1970s San Francisco Bay Area art,performance,and alternative lifestyles culture.Director Gabriel Weiss,a multifaceted individual who eventually became a doctor of internal medicine and led a twenty-piece jazz band,stated thirty years later that perhaps the most satisfying element about the film is how well the biological model presented in the film held up over the ensuing years.第92页Protein Synthesis:an Epic on the Cellular Level(1971)第93页四四.蛋白质生物合成调整蛋白质生物合成调整（一）阅读框架漂移、重合和（一）阅读框架漂移、重合和5 5 AUGAUG 作用作用作用作用1.基因重合调整：基因重合调整：同一DNA序列以不一样框架阅读方式编码不一样种类蛋白质第94页病毒基因组中重合基因第95页 BA基因重合基因重合A蛋白质蛋白质B蛋白质蛋白质转录翻译mRNA5353第96页2.5-AUG作用起始密码起始密码AUG上游非编码区也有一个或数个上游非编码区也有一个或数个AUG称称5 AUG,。从非编码区第一个从非编码区第一个5 AUG开始翻译很快就会碰到开始翻译很快就会碰到终止密码子终止密码子,翻译产物为无活性短肽翻译产物为无活性短肽,降低正常降低正常AUG翻翻译开启作用译开启作用,从而抑制正常翻译频率从而抑制正常翻译频率.对翻译起始竞争对翻译起始竞争.第97页AUGCAAGCCGGU53编码区正常翻译正常翻译5 AUG竞争正常起始密码翻译AUGCAAGCCGGU53AUGAAAAUGAG编码区编码区非编码区第98页（二）翻译错误校正（二）翻译错误校正.tRNA与密码子反向互补配对，以上是遗传信息正确解读保障.氨基酰-tRNA合成酶对氨基酸与tRNA特异选择性第99页（三）5帽和polyA尾2.polyA位点数目，有或无对形成不一样类型翻译产物含有主要调整意义1.5帽和polyA尾含有保护mRNA维持 其稳定,确保翻译过程稳定.第100页 降钙素基因降钙素基因降钙素35P 12345含有剪含有剪切位点序列切位点序列TTATTTmRNApolyA1 2 3 1 2 3 4 5 polyA降钙素基因相关多肽降钙素基因相关多肽polyA调整调整第101页蛋白质合成后加工和输送蛋白质合成后加工和输送Posttranslational Processing&Protein Transportation第第 三三 节节第102页从核蛋白体释放出新生多肽链不具备蛋从核蛋白体释放出新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不一样翻译后复杂白质生物活性，必需经过不一样翻译后复杂加工过程才转变为天然构象功效蛋白。加工过程才转变为天然构象功效蛋白。主要包含主要包含多肽链折叠为天然三维结构多肽链折叠为天然三维结构 肽链一级结构修饰肽链一级结构修饰高级结构修饰高级结构修饰 第103页 疯牛病和疯牛病和“克雅氏症克雅氏症 1.1.1986,England1986,England首次发觉。首次发觉。2.2.朊病毒蛋白（朊病毒蛋白（prion prion relative relative protein,PrPprotein,PrPc c）是存在于神经原、神经胶质细胞等各种细胞是存在于神经原、神经胶质细胞等各种细胞 细胞膜上糖蛋白。细胞膜上糖蛋白。Chr20，3335 kD。3.3.PrPPrPc c空间构象异常改变空间构象异常改变第104页一、多肽链折叠为天然功效构象蛋白质一、多肽链折叠为天然功效构象蛋白质新生肽链折叠在肽链合成中、合成后进行，新生肽链折叠在肽链合成中、合成后进行，新生肽链新生肽链N端在核蛋白体上一出现，肽链折端在核蛋白体上一出现，肽链折叠即开始。可能伴随序列不停延伸肽链逐叠即开始。可能伴随序列不停延伸肽链逐步折叠，产生正确二级结构、模体、结构步折叠，产生正确二级结构、模体、结构域到形成完整空间构象。域到形成完整空间构象。大多数天然蛋白质折叠都需要其它酶和蛋大多数天然蛋白质折叠都需要其它酶和蛋白质辅助。白质辅助。第105页几个有促进蛋白折叠功效大分子几个有促进蛋白折叠功效大分子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 isomerase,PPI)第106页（1）热休克蛋白）热休克蛋白(heat shock protein,HSP)HSP70、HSP40和和GreE族族 （2）伴侣素）伴侣素(chaperonins)GroEL和和GroES家族家族1.分子伴侣分子伴侣分子伴侣是细胞中一类保守蛋白质，可识别分子伴侣是细胞中一类保守蛋白质，可识别肽链非天然构象，促进各功效域和整体蛋白质正肽链非天然构象，促进各功效域和整体蛋白质正确折叠。确折叠。第107页热休克蛋白促进蛋白质折叠基本作用：热休克蛋白促进蛋白质折叠基本作用：结合保护待折叠多肽片段，再释放该片结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进行折叠。形成段进行折叠。形成HSP70和多肽片段依次和多肽片段依次结合、解离循环。结合、解离循环。第108页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 第109页伴侣素主要作用伴侣素主要作用:为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形整天然空间构象微环境。整天然空间构象微环境。第110页伴侣素系统促进蛋白质折叠过程伴侣素系统促进蛋白质折叠过程 第111页2.蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶（PDI）二硫键异构酶在内质网腔活性很高，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，最终使蛋白质形并形成正确二硫键连接，最终使蛋白质形成热力学最稳定天然构象。成热力学最稳定天然构象。第112页3.肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶 多肽链中肽酰多肽链中肽酰-脯氨酸间形成肽键有顺反两种脯氨酸间形成肽键有顺反两种异构体，空间构象显著差异。异构体，空间构象显著差异。肽酰肽酰-脯氨酰顺反异构酶可促进上述顺反两种脯氨酰顺反异构酶可促进上述顺反两种异构体之间转换。异构体之间转换。肽酰肽酰-脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形成限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时，可使成限速酶，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。多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。第113页二、一级结构修饰二、一级结构修饰（一）肽链（一）肽链N端修饰端修饰（二）个别氨基酸修饰（二）个别氨基酸修饰（三）多肽链水解修饰（三）多肽链水解修饰第114页（二）个别氨基酸共价修饰糖基化羟基化甲基化磷酸化乙酰化亲脂化第115页N-连接糖蛋白形成第116页 O 型 A 型 B 型 糖链与ABO血型 GlcNAc：Gal：Glc：GalNAc：Fuc：第117页免疫球蛋白分子免疫球蛋白分子IgG糖链结构糖链结构 正常糖链 IgG异常糖链 IgG1异常糖链 IgG0第118页 亲脂化：疏水脂链连接亲脂化：疏水脂链连接Ras蛋白脂肪酸链Ras蛋白Ras蛋白第119页鸦片促黑皮质素原鸦片促黑皮质素原(POMC)水解修饰水解修饰NC信号肽信号肽PMOCKRKR103肽肽(？)ACTH-LT-MSH-MSHEndophin第120页胰岛素原C肽切除胰岛素水解加工过程-非功效片段切除2.第121页 3.内含肽切除内含肽切除 内含子 外显子内含肽（intein）：前体蛋白肽链切除一些氨 基酸序列。外显肽（extein）：内含肽两侧氨基酸序列，在 内含肽切除后重新连接起来成 为成熟蛋白质产物。内含肽剪接是自我催化，机制不详。第122页三、高级结构修饰三、高级结构修饰（一）亚基聚合（一）亚基聚合 （二）辅基连接（二）辅基连接（三）疏水脂链共价连接（三）疏水脂链共价连接 第123页蛋白质翻译后修饰判定 许许多多蛋蛋白白质质在在翻翻译译中中或或翻翻译译后后在在氨氨基基酸酸链链上上共共价价结结合合各各种种非非肽肽类类基基团团，形形成成翻译后修饰。修饰约有翻译后修饰。修饰约有3030各种类型。各种类型。第124页Post-Translational Modifications(PTM)酰胺化甲硫基化氨甲酰化次磺酸亚磺酸脱酰胺化甲酰化豆蔻酸化辛基化棕榈酰化硫辛酸化亚硝基化磷酸吡哆醇化磷酸泛酰巯基乙胺化三棕榈酸 三棕榈酸化瓜氨酸化第125页最常见修饰包含磷酸化，糖基化。蛋白质糖基化修饰和磷酸化修饰在生命活动中含有主要调控作用，所以也是当前蛋白质组中翻译后修饰研究热点。第126页第一节 磷酸化蛋白质判定一 生物体内蛋白质磷酸化修饰及其功效Analysis of the entire complement of phosphorylated proteins in cells:“phosphoproteome”。蛋白质磷酸化是最常见、最主要共价修饰方式。在哺乳动物细胞周期中，大约有13蛋白质发生过磷酸化修饰，在脊推进物基因组中，有5基因编码蛋白质是参加磷酸化和去磷酸化过程蛋白激酶(kinase)和磷酸(酯)酶(phosphatase)。蛋内质磷酸化和去磷酸化这一可逆过程几乎调整着生命活动全部过程，包含细胞增殖、发育和分化，细胞骨架调控、细胞凋亡等。第127页 真核细胞蛋白质磷酸化翻译后修饰普真核细胞蛋白质磷酸化翻译后修饰普通是通是O-O-磷酸化即磷酸化位点在蛋白质磷酸化即磷酸化位点在蛋白质丝氨酸丝氨酸(Ser)Ser)、苏氨酸苏氨酸(Thr)Thr)和和酪氨酸酪氨酸(Tyr)Tyr)残基侧链羟基上。残基侧链羟基上。原核生物中蛋白质磷酸化位点常在原核生物中蛋白质磷酸化位点常在组组氨酸氨酸(His)His)、天冬氨酸天冬氨酸(Asp)Asp)和和谷氨酸谷氨酸(Glu)Glu)，另外，另外，在赖氨酸在赖氨酸(Lys)Lys)、精氨酸精氨酸(Arg)Arg)和和半胱氨酸半胱氨酸(Cys)Cys)也会发生磷酸化也会发生磷酸化修饰。修饰。不一样蛋白激酶可识别和修饰不一样不一样蛋白激酶可识别和修饰不一样蛋白质不一样位点蛋白质不一样位点(不一样氨基酸次序不一样氨基酸次序)。第128页真核细胞蛋白质中常见几个磷酸化真核细胞蛋白质中常见几个磷酸化修饰氨基酸残基结构修饰氨基酸残基结构第129页二二.磷酸化蛋白质分析概述磷酸化蛋白质分析概述 传传统统磷磷酸酸化化蛋蛋白白质质分分析析有有许许多多是是利利用用体体外外激激酶酶反反应应使使蛋蛋白白质质被被磷磷酸酸化化修修饰饰，产产生生足足够够用用于于分分析析磷磷酸酸化化蛋蛋白白，经经化化学学或或质质谱谱分分析析确确定定磷磷酸酸化化位位点点，比比如如EdmanEdman测测序序和和串串联联质质谱谱测测序序。同同时时为为了了证证实实体体外外研研究究确确定定磷磷酸酸化化位位点点确确实实含含有有生生物物学学意意义义，还还必必须须证证实实在在体体内内存存在在相相同同磷磷酸化位点。酸化位点。通通常常经经过过比比较较磷磷酸酸化化蛋蛋白白质质二二维维磷磷酸酸肽肽图图得得以以证证实实。当当体体内内和和体体外外同同一一磷磷酸酸化化蛋蛋白白质质酶酶切切后后各各自自磷磷酸酸肽肽在在二二维维谱谱图图中中共共迁迁移移时时，可可认认为体内、体外磷酸化蛋白有相同磷酸化位点。为体内、体外磷酸化蛋白有相同磷酸化位点。第130页传统分析方法不足传统分析方法不足 这这个个方方法法间间接接确确定定了了体体内内蛋蛋白白质质磷磷酸酸化化位点，并未直接分析体内磷酸化蛋白质；位点，并未直接分析体内磷酸化蛋白质；在在分分析析中中为为了了追追踪踪磷磷酸酸化化蛋蛋白白质质和和磷磷酸酸化化肽肽段段，普普通通都都要要采采取取放放射射性性标标识识，所所以存在放射性污染问题；以存在放射性污染问题；一一次次只只能能分分析析一一个个目目标标蛋蛋白白质质，不不适适应应蛋白质组大规模、整体分析策略蛋白质组大规模、整体分析策略。第131页 现在技术现在技术 从蛋白质组规模上分析磷酸化蛋白质，当从蛋白质组规模上分析磷酸化蛋白质，当前最惯用分离技术还是二维凝胶电泳技术。前最惯用分离技术还是二维凝胶电泳技术。细胞蛋白质经二维凝胶电泳分离后，磷酸细胞蛋白质经二维凝胶电泳分离后，磷酸化蛋白质检测通惯用化蛋白质检测通惯用3232P P放射性标识放射自显放射性标识放射自显影和抗磷酸氨基酸抗体免疫反应方法。