蛋白降解途径
蛋白质的降解和氨基酸的分解代谢
累
氨中毒原理
丙酮酸
COO (CH2)2 NAD++H2O NADH+H++NH4+
HC NH3+ L-谷氨酸脱氢酶
COO (CH2)2 CO
三羧酸 循环
COO
α-谷氨酸
COO
α-酮戊二酸
α酮戊二酸
• α酮戊二酸大量转化
• NADPH大量消耗
• 三羧酸循环中断,能量 供应受阻,某些敏感器 官〔如神经、大脑〕功 能障碍.
3、4.精氨琥珀酸和精氨酸的合成〔细胞质〕
精氨琥珀酸合成酶
精氨琥珀酸酶 精氨琥珀酸
5. 精氨酸水解生成尿素〔细胞质〕
总反应
尿素的两个氨基,一个来源于氨,另一个来源于天冬氨酸； 一个碳原子来源于HCO3-,共消耗4个高能磷酸键,是一个需 能过程,但谷氨酸脱氢酶催化谷氨酸反应生成1分子NADH； 延胡索酸经草酰乙酸转化为天冬氨酸也形成1分子NADH.两 个NADH再氧化,可产生5个ATP.
氨基酸脱氨基的主要方式： 转氨基〔氨基转移〕作用 氧化脱氨基作用 联合脱氨基作用 非氧化脱氨
-----------
转氨基作用举例
谷氨酸 + 丙酮酸 天冬氨酸 + α-酮戊二酸
COO-
CH2 + CH+NH3 COO-
COO-
CH2 CH2 C=O COO-
α-酮戊二酸 + 丙氨酸
草酰乙酸 +谷氨酸
COOH NH2-C-H L-丝氨酸 CH2OH
α-氨基丙烯 酸
--=-
--
COOH
丝氨酸脱水酶 C=O +NH3
CH2 C-NH3+ COO-
chx泛素化降解
CHX泛素化降解
CHX泛素化降解是一种蛋白质降解机制，其中CHX代表的是蛋白质合成抑制剂CHX （Cycloheximide）。
泛素化降解是一种重要的蛋白质降解途径，其中泛素是一种小的、高度保守的蛋白质，可以与目标蛋白质结合，引导其进入蛋白质降解途径。
泛素化降解途径依赖于泛素-蛋白酶体（proteasome）系统，该系统是一种细胞内蛋白质降解的重要途径。
CHX泛素化降解机制是指在蛋白质合成抑制剂CHX的作用下，蛋白质的降解途径从传统的泛素化依赖途径转变为非泛素化依赖途径。
这种降解机制通常发生在细胞应激状态下，如细胞感染、氧化应激等。
在这种状态下，细胞需要快速降解蛋白质以应对外部环境的挑战。
CHX泛素化降解机制的具体过程可能涉及多种蛋白质和信号通路的参与，但目前对其研究还不够深入。
然而，这一机制在细胞应激和疾病发生发展中的作用日益受到关注，有望为相关疾病的治疗提供新的思路和方法。
真核细胞内蛋白质的降解途径
真核细胞内蛋白质的降解途径作者:valley 日期:2009-3-9 11:13:001推荐真核细胞内蛋白质的降解途径主要有三种，溶酶体途径、泛素化途径和胱天蛋白酶(caspase)途径。
1、溶酶体途径：蛋白质在同酶体的酸性环境中被相应的酶降解，然后通过溶酶体膜的载体蛋白运送至细胞液，补充胞液代谢库。
胞内蛋白：胞液中有些蛋白质的N端含有KFERQ信号，可以被HSC70识别结合，HSC70帮助这些蛋白质进入溶酶体，被蛋白水解酶降解。
胞外蛋白：通过胞吞作用或胞饮作用进入细胞，在溶酶体中降解。
2、泛素-蛋白水解酶途径：一种特异性降解蛋白的重要途径，参与机体多种代谢活动，主要降解细胞周期蛋白Cyclin、纺锤体相关蛋白、细胞表面受体如表皮生长因子受体、转录因子如NF-KB、肿瘤抑制因子如P53、癌基因产物等；应激条件下胞内变性蛋白及异常蛋白也是通过该途径降解。
该通路依赖ATP，有两步构成，即靶蛋白的多聚泛素化?多聚泛素化的蛋白质被26S蛋白水解酶复合体水解。
(1)、物质基础：泛素(ubiquitin)：一种76个氨基酸组成的蛋白质，广泛存在于真核生物中，又称遍在蛋白。
在一系列酶的作用下被转移到靶蛋白上，介导靶蛋白的降解。
蛋白水解酶(proteasome)：识别、降解泛素化的蛋白质的复合物，由30多种蛋白质及酶组成，其沉降系数为26S，又称26S蛋白酶体，由20S的圆柱状催化颗粒和19S的盖状调节颗粒组成，是一个具有胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、胱天蛋白酶等活性的多功能酶。
所有蛋白酶体的活性中心都含有Thr残基。
经泛素化的底物蛋白可以被26S蛋白酶体的盖状调节颗粒识别，并被运送到20S的圆柱状核心内，在多种酶的作用下水解为寡肽，最后从蛋白酶体中释放出来。
泛素则在去泛素化酶的作用下与底物解离后回到胞质重新利用。
(2)、具体过程：①靶蛋白的多聚泛素化：泛素激活酶E1利用A TP在泛素分子C端Gly残基与其自身的半胱氨酸的SH间形成高能硫脂键，活化的泛素再被转移到泛素结合酶E2上，在泛素连接酶E3的作用下，泛素分子从E2转移到靶蛋白，与靶蛋白的Lys的ε-NH2形成异肽键，接着下一个泛素分子的C-末端连接到前一个泛素的lys48上，完成多聚泛素化(一般多于4个)②多聚泛素化的蛋白质被26S蛋白水解酶复合体水解：经泛素化的底物蛋白可以被26S蛋白酶体的盖状调节颗粒识别，并被运送到20S的圆柱状核心内，在多种酶的作用下水解为寡肽，最后从蛋白酶体中释放出来。
蛋白质合成与降解
蛋白质合成与降解蛋白质是细胞中最重要的生物分子之一，它们在维持生命活动、调控基因表达以及参与信号传导等方面起着至关重要的作用。
蛋白质的合成和降解是细胞内的动态平衡过程，本文将讨论蛋白质的合成和降解机制以及调控因素。
一、蛋白质合成蛋白质合成是指根据mRNA上的编码信息，通过翻译过程将氨基酸序列转化为多肽链。
蛋白质合成主要分为三个步骤：转录、转运和翻译。
1. 转录转录是指在细胞核中DNA信息的转录为mRNA的过程。
在转录过程中，DNA的双链解开，RNA聚合酶沿着DNA模板链合成一条与模板链相互互补的mRNA链，这一过程称为转录。
转录过程中的启动子和转录因子共同参与，确保转录的准确进行。
2. 转运转运是指mRNA从细胞核运输到细胞质的过程。
在核内，已经转录好的mRNA经过剪接和修饰，最终形成成熟的mRNA。
这些成熟的mRNA通过核孔复合体与核蛋白质相互作用，被运输到细胞质中。
3. 翻译翻译是指mRNA的信息被翻译为氨基酸序列的过程。
翻译过程中，mRNA被核糖体识别并与tRNA上的氨基酸配对，依次形成肽键，最终合成多肽链。
这一过程需要涉及到大量的蛋白质因子的参与，确保翻译过程的准确性和高效性。
二、蛋白质降解蛋白质降解是指细胞内蛋白质分子的降解和回收利用过程。
细胞中的蛋白质降解主要通过两个途径进行：泛素-蛋白酶体途径和溶酶体途径。
1. 泛素-蛋白酶体途径泛素-蛋白酶体途径是蛋白质质量控制系统中的重要途径，负责降解细胞内的异常或过量蛋白质。
在这个途径中，异常蛋白质被泛素化，即附着泛素蛋白质标签。
被泛素标记的蛋白质被泛素连接酶和泛素蛋白酶体识别并降解，最终产生小的肽链和游离的氨基酸。
2. 溶酶体途径溶酶体途径主要用于细胞内无法通过泛素-蛋白酶体途径降解的蛋白质。
这些蛋白质通过内生或外源性途径进入溶酶体，溶酶体中的酸性蛋白酶进行降解。
降解后的产物通过溶酶体膜与细胞质进行交换和再利用。
三、蛋白质合成与降解的调控因素蛋白质合成和降解的过程受到多种调控因素的影响，包括转录水平的调控、转运的速度以及翻译的调控等。
蛋白质的泛素化降解
蛋白质的泛素化降解
蛋白质泛素化降解是一种细胞内的蛋白质降解途径。
该途径依赖于一个小分子蛋白质标记物-泛素的结合和解除结合过程。
泛素是一种由76个氨基酸残基组成的小蛋白质，可以共价结
合到要被降解的蛋白质上。
这个共价结合的过程包括了三个主要的酶参与：泛素激活酶（E1）、泛素连接酶（E2）和泛素
连接酶（E3）。
首先，泛素激活酶（E1）会将泛素与ATP结合形成高能的泛
素-AMP中间体。
然后，泛素会与泛素连接酶（E2）结合，这
样E2就携带有泛素。
最后，泛素连接酶（E3）会介导将泛素
从E2转移到目标蛋白质上。
这个过程被称为泛素化。
一旦目标蛋白质被泛素化，它就会被泛素连接酶（E3）介导
的酶系统（泛素连接酶E3和泛素连接酶E4）识别和降解。
通常，泛素连接酶（E3）与目标蛋白质相互作用，并引导其进
入到蛋白酶体或溶酶体中。
一旦目标蛋白质被转运进入蛋白酶体或溶酶体，目标蛋白质会被泛素酶体分解，泛素会被释放出来再次参与到降解过程中。
蛋白质泛素化降解在细胞中起着重要的调控作用，它可以调控蛋白质的稳态水平，清除异常的、老化的或者损坏的蛋白质，并参与到细胞信号传导、细胞周期和应激响应等生物学过程中。
蛋白质在线粒体中的降解
蛋白质在线粒体中的降解
蛋白质在线粒体中的降解是一个复杂的过程，涉及到多个步骤和机制。
以下是对这个过程的简要概述：
1.蛋白质进入线粒体：首先，需要将待降解的蛋白质从细胞质中转运到线粒体中。
这通常通过特定的转运蛋白进行，这些蛋白能够识别并转运特定的蛋白质。
2.蛋白质水解：一旦蛋白质进入线粒体，它们会被水解成更小的肽段或氨基酸。
这个过程由线粒体蛋白酶完成。
这些蛋白酶具有高度调节的蛋白水解活性，可以控制线粒体中的蛋白质降解过程。
3.质量控制：线粒体蛋白酶还参与质量控制过程，通过识别并降解受损或错误折叠的蛋白质，以防止它们对线粒体功能的干扰。
4.调节线粒体功能：除了降解功能外，线粒体蛋白酶还通过调节其他蛋白质的稳定性来影响线粒体的功能。
例如，它们可以降解参与线粒体呼吸链复合物组成的蛋白质，从而影响线粒体的氧化磷酸化过程。
总之，蛋白质在线粒体中的降解是一个复杂的过程，涉及到多个步骤和机制。
这个过程对于维持细胞的正常功能和稳态具有重要意义。
蛋白质的分解过程
蛋白质的分解过程
蛋白质是构成生物体的重要组成部分，它们在维持生命活动和完成各种功能中起着至关重要的作用。
而蛋白质的分解过程则是其从整体结构逐渐解体成小分子的过程。
蛋白质分解的过程可以分为两个阶段：消化和降解。
首先，蛋白质在消化系统中被酶类分解成小肽和氨基酸。
消化系统中的胃酸和胃蛋白酶等酶类会将蛋白质分解成小肽链。
然后，小肽链进一步在消化系统中的胰蛋白酶等酶类的作用下，被断裂成更小的肽链和氨基酸。
随后，这些小肽链和氨基酸会进入细胞内，参与到蛋白质的降解过程中。
细胞中的泛素-蛋白酶体系统是主要的降解途径。
首先，小肽链和氨基酸会与泛素结合，形成泛素化的蛋白质。
然后，被泛素化的蛋白质被泛素连接酶识别并送入蛋白酶体。
最后，在蛋白酶体中，蛋白质被泛素-蛋白酶体系统中的酶类逐步降解成小肽和氨基酸。
蛋白质的分解过程是一个精密而复杂的过程，它需要多种酶类和调节因子的协同作用。
蛋白质的分解不仅在维持细胞内的蛋白质平衡中起着重要作用，还对细胞的代谢和功能发挥着重要调控作用。
总的来说，蛋白质的分解过程是一个从整体结构逐渐解体成小分子的过程。
通过消化和降解，蛋白质最终被分解成小肽和氨基酸，为生物体提供能量和修复细胞结构。
这个过程不仅需要多种酶类和调
节因子的协同作用，还在维持细胞内蛋白质平衡以及调控细胞代谢和功能发挥着重要作用。
蛋白降解途径
蛋白降解途径蛋白质的降解途径主要有三种，溶酶体途径、泛素化途径和胱天蛋白酶(caspase)途径。
1、溶酶体途径：蛋白质在同酶体的酸性环境中被相应的酶降解，然后通过溶酶体膜的载体蛋白运送至细胞液，补充胞液代谢库。
胞内蛋白：胞液中有些蛋白质的N端含有KFERQ信号，可以被HSC70识别结合，HSC70帮助这些蛋白质进入溶酶体，被蛋白水解酶降解。
胞外蛋白：通过胞吞作用或胞饮作用进入细胞，在溶酶体中降解。
2、泛素-蛋白水解酶途径：一种特异性降解蛋白的重要途径，参与机体多种代谢活动，主要降解细胞周期蛋白Cyclin、纺锤体相关蛋白、细胞表面受体如表皮生长因子受体、转录因子如NF-KB、肿瘤抑制因子如P53、癌基因产物等；应激条件下胞内变性蛋白及异常蛋白也是通过该途径降解。
该通路依赖ATP，有两步构成，即靶蛋白的多聚泛素化?多聚泛素化的蛋白质被26S蛋白水解酶复合体水解。
(1)、物质基础：泛素(ubiquitin)：一种76个氨基酸组成的蛋白质，广泛存在于真核生物中，又称遍在蛋白。
在一系列酶的作用下被转移到靶蛋白上，介导靶蛋白的降解。
蛋白水解酶(proteasome)：识别、降解泛素化的蛋白质的复合物，由30多种蛋白质及酶组成，其沉降系数为26S，又称26S蛋白酶体，由20S的圆柱状催化颗粒和19S的盖状调节颗粒组成，是一个具有胰凝乳蛋白酶、胰蛋白酶、胱天蛋白酶等活性的多功能酶。
所有蛋白酶体的活性中心都含有Thr残基。
经泛素化的底物蛋白可以被26S蛋白酶体的盖状调节颗粒识别，并被运送到20S的圆柱状核心内，在多种酶的作用下水解为寡肽，最后从蛋白酶体中释放出来。
泛素则在去泛素化酶的作用下与底物解离后回到胞质重新利用。
(2)、具体过程：①靶蛋白的多聚泛素化：泛素激活酶E1利用ATP在泛素分子C端Gly残基与其自身的半胱氨酸的SH间形成高能硫脂键，活化的泛素再被转移到泛素结合酶E2上，在泛素连接酶E3的作用下，泛素分子从E2转移到靶蛋白，与靶蛋白的Lys的ε-NH2形成异肽键，接着下一个泛素分子的C-末端连接到前一个泛素的lys48上，完成多聚泛素化(一般多于4个)②多聚泛素化的蛋白质被26S蛋白水解酶复合体水解：经泛素化的底物蛋白可以被26S蛋白酶体的盖状调节颗粒识别，并被运送到20S的圆柱状核心内，在多种酶的作用下水解为寡肽，最后从蛋白酶体中释放出来。
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钙蛋白酶(calpain) 钙蛋白酶(calpain)
存在于细胞中的依赖于Ca 存在于细胞中的依赖于Ca2+的中性蛋白酶
钙蛋白酶抑制蛋白(calpastatin， 钙蛋白酶抑制蛋白(calpastatin，CAST)
是钙蛋白酶的内源抑制蛋白
当细胞受损和胞液Ca 升高时， 当细胞受损和胞液Ca2+升高时，这些胞液 蛋白酶被活化。 蛋白酶被活化。 因此，他们在组织受伤、坏死和自溶过程 因此，他们在组织受伤、 中发挥着一个重要的作用。 中发挥着一个重要的作用。
细胞周期调控
DNA损伤修复 DNA损伤修复
组蛋白及受体的修饰 神经变性
另外， 另外，这个途径在加速禁食和疾病状态下肌原纤维 蛋白的降解过程中还起到一种特殊的作用。 蛋白的降解过程中还起到一种特殊的作用。
胞液蛋白酶水解途径-不依赖ATP 胞液蛋白酶水解途径-不依赖ATP
1. Calpains
钙蛋白酶系统
溶酶体途径溶酶体途径-胞外蛋白质表面受体
溶酶体中含有酸性水解酶 胞外蛋白质，血浆蛋白、 胞外蛋白质，血浆蛋白、激素和被吞噬的 细菌，经胞吞作用后溶解， 细菌，经胞吞作用后溶解，并在溶酶体中 完全降解， 完全降解，降解后产生的肽随后又被传递 到与MHCⅡ类分子相关的免疫系统。 到与MHCⅡ类分子相关的免疫系统。 一些胞液蛋白质被溶酶体的自噬小体吞噬 亦在溶酶体中发生降解。 后，亦在溶酶体中发生降解。
谢谢各位老师和同学！
谢谢! 谢谢!
解
肌原纤维骨架蛋白（肌纤维蛋白和细丝蛋白） 肌原纤维骨架蛋白（肌纤维蛋白和细丝蛋白） 释放出肌丝 被胞质蛋白酶和溶酶体降解
2.Caspases
半胱氨酸蛋白酶（caspase） 半胱氨酸蛋白酶（caspase）家族 细胞凋亡 与组织自稳、衰老及细胞损伤密切相关。 与组织自稳、衰老及细胞损伤密切相关。
表达可引起肌细胞肌原纤维的降解， 表达可引起肌细胞肌原纤维的降解，肌原纤 维蛋白质降过量钙蛋白酶的解的第1 维蛋白质降过量钙蛋白酶的解的第1 步是肌原 纤维解装配成肌丝， 纤维解装配成肌丝，钙蛋白酶系统参与了这 一解装配过程。 一解装配过程。 钙蛋白酶主要集中于Z 钙蛋白酶主要集中于Z 盘，因此降解从该处开始 肌联蛋白 钙蛋白酶 骨 盘连接） （与Z盘连接） 架 蛋 白 伴肌动蛋白 降
蛋白降解过程
蛋白质降解
泛素-蛋白酶体途径 泛素 蛋白酶体途径 胞液蛋白酶水解途径
CalpaiLeabharlann sCaspases线粒体蛋白酶 溶酶体
泛素-蛋白酶体途径（依赖ATP） 泛素-蛋白酶体途径（依赖ATP）
异常蛋白质
寿命短的调节细胞的组分蛋白 长寿蛋白的慢速周转 内质网蛋白质
泛素调节细胞内蛋白的周转
热休克反应
在细胞中还存在一种特殊机制，如hsp 70转 70转 在细胞中还存在一种特殊机制， 运某些胞液蛋白质直接进入溶酶体。 运某些胞液蛋白质直接进入溶酶体。 溶酶体途径主要与表面膜蛋白和胞吞的胞 外蛋白质的降解相关， 外蛋白质的降解相关，而在正常状态下的 胞液蛋白质的正常转运过程中并不发挥主 要作用。 要作用。
酶解底物 PARP——DNA损伤修复酶 PARP——DNA损伤修复酶 第一个被鉴定出来） （第一个被鉴定出来）
阻抑细胞周期进程 自稳及修复机制丧失 细胞与其周围组织开始分离 结构成分解体 巨噬细胞和其他细胞吞噬死亡细胞 出现凋亡最终特征
线粒体蛋白酶
线粒体基质中含有一个完整的蛋白质周转 系统，并存在一种依赖ATP的细胞器蛋白 系统，并存在一种依赖ATP的细胞器蛋白 降解途径。 降解途径。 线粒体蛋白酶系统中不含有泛素，但含有 线粒体蛋白酶系统中不含有泛素， 高分子蛋白酶复合体。 高分子蛋白酶复合体。该复合体在与细胞 中发现的相似。 中发现的相似。 线粒体蛋白酶分解系统能把多肽或游离的 蛋白质亚基消化成氨基酸。 蛋白质亚基消化成氨基酸。