第四十章 蛋白质的翻译后加工及其定向和分拣
蛋白质翻译后修饰与加工
VS
信号转导
在信号转导过程中，蛋白质的翻译后修饰 可以影响蛋白质与其他信号分子或受体的 结合，从而调控信号转导通路的激活或抑 制。
蛋白质构象变化
构象变化
某些蛋白质在翻译后经过特定的化学修饰， 如磷酸化、乙酰化等，这些修饰可以改变蛋 白质的构象，从而影响蛋白质的功能。
结构域运动
蛋白质的结构域之间可以发生相对运动，这 种运动可以影响蛋白质与其他分子的结合或 构象变化，从而调控蛋白质的功能。
糖基化
总结词
糖基化是一种在蛋白质翻译后发生的修饰，通过将糖链连接到蛋白质的特定氨基酸残基上，影响蛋白质的结构和 功能。
详细描述
糖基化分为两种类型：N-糖基化和O-糖基化。N-糖基化发生在新生蛋白的N-端，而O-糖基化发生在丝氨酸或苏 氨酸残基上。糖基化可以影响蛋白质的稳定性、分泌和细胞间的相互作用，参与多种生物学过程，如细胞识别、 信号转导和免疫应答等。溶酶体途径Fra bibliotek溶酶体
是一种细胞器，内部含有多种水解酶，能够分解各种生物大分子。
溶酶体途径
是指通过溶酶体降解细胞内物质的过程。
04
蛋白质定位与转运
核定位信号
01
02
03
04
核定位信号（NLS）
是一种特殊的氨基酸序列，能 够引导蛋白质进入细胞核。
核输出信号（NES）
存在于某些蛋白质中，能够将 蛋白质从细胞核输出到细胞质 。
酶的激活
某些蛋白质在翻译后经过特定的化学 修饰，如磷酸化、乙酰化或甲基化等， 这些修饰可以改变酶的构象或电荷分 布，从而激活酶的活性。
酶的失活
某些蛋白质经过特定的化学修饰后， 如泛素化或糖基化等，会导致酶的活 性降低或完全失活，从而调控蛋白质 的降解或功能。
华科生物化学与分子生物学考研资料
名词解释：细胞周期：真核细胞主要以有丝分裂的方式进行增殖。
进入增殖的细胞，通过一系列循环发生的事件，最终实现细胞分裂，产生两个子代细胞，这一过程被称为细胞周期。
CDK:周期蛋白依赖性蛋白激酶(cyclin-dependent protein kinases, Cdks)主要在细胞周期调控中起作用的蛋白激酶，由于受周期蛋白的激活而得名。
Cyclin：细胞周期素（细胞周期蛋白）一类与细胞周期功能状态密切相关的蛋白质家族，其表达水平随着细胞周期发生涨落，可通过与特定蛋白激酶结合并激活其活性，从而在细胞周期的不同阶段发挥调控作用。
CDK抑制因子（CKI）(CDK inhibitor)是细胞内存在的一些对CDK激酶活性起负调作用的蛋白质。
它是能与CDK激酶结合并抑制其活性的一类蛋白质，具有确保细胞周期高度时序性的功能，在细胞周期的负调控过程中起着重要作用。
细胞凋亡（apoptosis）：指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡。
细胞凋亡与细胞坏死不同，细胞凋亡不是一件被动的过程，而是主动过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用，它并不是病理条件下，自体损伤的一种现象，而是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程。
凋亡体（apoptosome):与细胞凋亡有关功能的多蛋白质复合体，由细胞凋亡蛋白酶激活因子1、胱天蛋白酶9及细胞色素c组成。
激活胱天蛋白酶起始物和效应物反应机构，启动细胞凋亡级联反应下游过程变化。
Apaf:(apoptosis protease activating factor)秀丽新小杆线虫(Caenorhabditis elegans)细胞死亡蛋白的同源蛋白质。
可与细胞色素c结合而激活胱天蛋白酶3。
已知有Apaf 1和Apaf 2。
Apaf 1寡聚化后直接激活胱天蛋白酶9；Apaf 2是细胞色素c。
Bcl-2:B淋巴细胞瘤-2基因（B-cell lymphoma-2）,是细胞凋亡研究中最受重视的癌基因之一,可以抑制由多种细胞毒因素所引起的细胞死。
蛋白质生物合成—翻译及翻译后过程
A
C
C
氨基酸臂
反密码环
氨基酸的活化
氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)
氨基酰-tRNA合成酶
氨基酸 + tRNA
氨基酰- tRNA
ATP
AMP＋PPi
氨基酸 ＋ATP-E → 氨基酰-AMP-E ＋ PPi 氨基酰-AMP-E ＋ tRNA→ 氨基酰-tRNA＋ AMP ＋ E
翻译中运输过程 （信号肽假说）
信号肽(Signal sequence) —能启动蛋白质运转的任何一 段多肽
使核蛋白体与内质网上的受体结合，合成的肽链进入 内质网内腔运至靶器官，信号肽酶切除信号肽，使成熟 的蛋白质释放至胞外
原核延长因子
生物功能
对应真核延长 因子
EF-Tu EF-Ts EFG
促进氨基酰-tRNA进入A位，结合 分解GTP
调节亚基
有转位酶活性，促进mRNA-肽酰tRNA由A位前移到P位，促进卸载 tRNA释放
EF-1-α EF-1-βγ
EF-2
（一）进位
又称注册(registration)
指根据mRNA下一 组遗传密码指导，使相 应氨基酰-tRNA进入核 蛋白体A位。
过氧化体蛋白 溶酶体蛋白
信号序列或成分 信号肽 信号肽，C端-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL序列) N端靶向序列（20～35氨基酸残基） 核定位序列（-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-， SV40 T抗原） -Ser-Lys-Leu-（PST序列） Man-6-P（甘露糖-6-磷酸）
原核生物mRNA的特点
S-D序列：原核生物mRNA起始密码AUG上游8~13核苷酸 处，存在一段5′-UAAGGAGG-3′的保守序列，称为S-D 序列。是mRNA与核蛋白体识别、结合的位点
分子生物学-蛋白质生物合成和翻译后加工.doc
分子生物学-蛋白质生物合成和翻译后加工(总分：283.00，做题时间：90分钟)一、名词解释(总题数：15，分数：30.00)1.密码子(codon)（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 2.反密码子(anticodon)（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 3.密码子的摆动性(wobbling)（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 4.密码子的简并性(degeneracy)（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 5.同义密码子(synonymous codon)（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 6.错义突变(missense mutation)（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 7.移码突变(frameshift mutation)（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 8.氨酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 9.同工受体-tRNA(isoacceptor tRNA)（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 10.SD序列(SD sequence)（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 11.蛋白质合成中进位与移位（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________12.肽基转移酶(peptityltransferase)（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 13.多核糖体(polyribosome)（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 14.翻译后加工(post-translation processing)（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 15.信号肽(signal peptide)（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________二、填空题(总题数：19，分数：44.00)16.蛋白质的生物合成是以 1为模板，运输氨基酸的工具是 2，合成的场所是 3。
蛋白质翻译后加工及其生物学意义 ppt课件
伴侣蛋白与疾病
伴侣蛋白可以导致疾病的发生。如蛋白产物极细微的折 叠异常，虽然对活性影响不大，却可以被“质控系统”滞留 在内质网，不能实现正常的转位、转运或分泌，导致疾病发 生。
例：α-1抗胰蛋白酶缺陷病
由于ER的分子伴侣（钙联蛋白）介导了折叠异 常的突变蛋白的聚集，从而导致仅有15%的α-1抗胰 蛋白酶分泌出来，其余全部滞留在内质网（ER）。 而异常产物的聚集大大妨碍了细胞的正常活动，最 终导致肝硬化或肺气肿的发生。
• 二硫键的形成：加固空间结构，进一步稳 定蛋白质的构象
对于大多数蛋白质来说多肽链翻译后还要进 行不同方式的加工修饰才具有生理功能
伴侣蛋白与疾病
ER中的伴侣蛋白，不仅介导和辅助新生 肽链的正确折叠与组装，还组建成一个蛋白 质折叠调控的“质控系统”（quality control system），结合蛋白质的折叠中间 体、未完全折叠或组装的多肽链、错误折叠 的蛋白质或蛋白质聚集体/聚合体，使之滞 留在内质网，阻碍其转运至高尔基体，从而 防止非活性产物的产生；并通过激活蛋白水 解酶来降解这些未能正确折叠的中间产物。
糖基化
在多肽链合成过程中或在合成之后常以共价键与 单糖或寡糖侧链连接，生成糖蛋白。这些糖可连接 在天冬酰胺的酰胺上(N-连接寡糖)或连接在丝氨酸、 苏氨酸或羟赖氨酸的羟基上(O-连接寡糖)
方式：通过多萜醇作为寡聚糖供体把整个寡 聚糖转移到肽链上
4、新生肽链中非功能片段切除
不少多肽类激素和酶的前体 需要经过加工才能变为活性分 子
蛋白质翻译后加工 及其生物学意义
——第三组
一、翻译后加工
地点：内质网、高尔基体
1 N端fMet或Met切除 2 二硫键形成 3 特定氨基酸化学修饰 4 新生肽链中非功能片段切除 5 亚单位的聚合
细胞生物学-6_真题-无答案
细胞生物学-6(总分100,考试时间90分钟)一、判断题1. 放线菌酮抑制线粒体蛋白质的合成，氯霉素抑制细胞质蛋白质的合成。
A. 正确B. 错误2. 肽如何正确折叠，以及是否进一步加工或组装成寡聚体的信号都存在于蛋白质的一级结构中，或者说这些信息仅存在于编码该蛋白质的基因本身。
A. 正确B. 错误3. M6P是溶酶体酶的分选标志，该标志是在内质网中合成的。
A. 正确B. 错误二、填空题1. 逃离的内质网驻留蛋白通过______进行回收，驻留信号序列的受体位于______上。
2. 分泌性蛋白首先在细胞质基质______核糖体上起始合成，当多肽链延伸至80个氨基酸左右后，N端的信号序列与______结合使多肽链延伸暂时停止。
直至______与内质网膜上的停泊蛋白结合，核糖体与内质网膜的结合，此后，肽链又开始延伸。
3. Caspase的活化需在两个亚基的连接处的天冬氨酸位点进行切割，结果产生了______，此即具有活性的酶。
4. 某些特殊的氨基酸序列可以作为分选标记影响蛋白质的定位，C端具有序列的蛋白质通常驻留在内质网腔，而带有______序列的蛋白质则会被输送到______。
5. 在高尔基体修饰蛋白质的过程中，糖基化修饰发生在其______面，分泌泡在______面。
6. Caspase的活化需要在两个亚基的连接区的______位点进行切割，结果产生由两个亚基组成的异二聚体。
7. CpG岛常位于转录调控区，其中的______常常被甲基化，DNA甲基化与基因表达的______有关。
8. 进来研究发现依据膜蛋白的不同，膜泡运输可分为3种不同类型的有被小泡，它们有不同的运输途径。
______泡，运输的方向是______到______；______泡，运输的方向是______到______；______泡，运输的方向既可以是______到______，又可以是______到______。
9. 母鼠抗体从血液通过上皮细胞进入母乳，再经乳鼠的肠上皮细胞被摄入体内，这种将内吞作用和外排作用相结合的跨膜转运方式称为______运输。
第10章 蛋白质的翻译后加工
线粒体蛋白的定向
Ø 在游离的核糖体中翻译 Ø N端的导肽序列（leader peptide sequence）； Ø 以去折叠状态穿过线粒 体膜；
叶绿体蛋白的定向
Ø 在游离的核糖体中翻译 Ø N端的输送肽序列 （transit peptide） Ø 以去折叠状态穿过叶绿 体膜；
细胞核蛋白质的定向
Ø 在游离的核糖体中翻译 Ø细胞核定位序列（nuclear
localization sequence, NLS）
Ø 暴露在分子表面； Ø 以完全折叠状态通过核孔
过氧化物酶体蛋白的定向
Ø 多数C端有过氧化物 酶体定向序列（PTS1）： SKL/SKF；不被切除； Ø 少数为N端的九肽序 列（PTS2）；切除； Ø 以完全折叠形式穿过 过氧化物酶体膜；
程处于动态平衡，并由组蛋白乙酰化转移酶 （histone acetyltransferase, HAT）和组蛋白 去乙酰化酶（histone deacetylase, HDAC）共 同调控
组蛋白乙酰化/去乙酰化 在真核基因转录调控中起重要作用
组蛋白的乙酰化导致核小体 结构的松弛，从而促进各种转 录因子与DNA结合位点特异性 结合，激活基因的转录。
Hsp70（heat shock protein） 伴侣蛋白 GroES-GroEL（E.coli） 触发因子
二硫键异构酶
脯氨酰顺反异构酶
第六节：多肽链的剪切
Ø 同一前体剪切产生多个蛋白质； Ø 非活性前体剪切产生有活性的成熟蛋白；
第七节 蛋白质定向与分拣
Ø 蛋白质合成以后需要进入细胞的不同部位； Ø 不正确的蛋白质定位将影响细胞的正常功能；
等的重要性
蛋白磷酸酶分类
Ø Ser/Thr型蛋白磷酸酶 Ø Tyr型及双重底物特异性蛋白磷酸酶 Ø 组氨酸蛋白磷酸酶
e40-3本章小结
e40-3 本章小结细胞内刚翻译好的产物还需经历、和等过程，才能最终成为有功能的蛋白质。
多肽链的剪切是在特殊的催化下进行的。
N-端添加氨基酸是在酶的催化下进行的。
蛋白质剪接是指一条多肽链内部的序列被去除，两侧的的序列重新被连接起来的翻译后加工方式。
剪接反应经历一种中间体，是一种催化反应。
氨基酸的修饰包括对肽链或的修饰以及对各种氨基酸的修饰。
氨基酸修饰的主要形式有：化、化、化、化、化、羟基化、ADP-核糖体基化、化、化、化、碘基化、焦化、硫酸化、附着、化、小泛素相关修饰物修饰。
体内一个蛋白质正确折叠的信号包含在其结构之中；非折叠蛋白会诱发内质网的反应。
蛋白质在细胞内的定向和分拣可用学说进行解释。
其主要内容是：各种蛋白质在细胞中的最终定位是由信号序列决定的。
如果一个蛋白质缺乏任何一种信号序列，就会留在。
整个定向和分拣的过程可分为三步：、和。
细胞内的蛋白质定向和分拣有共翻译途径和翻译后途径。
细胞膜蛋白、内质网蛋白、分泌蛋白和溶酶体蛋白为，这些蛋白质的信号肽序列一般位于，富含氨基酸残基，被识别。
转位过程需要。
膜蛋白还含有序列。
由细胞核基因编码的定位于线粒体、质体、和体的蛋白质基本上属于。
进入线粒体的蛋白质信号序列位于。
为了便于将来的跨膜转运，细胞质中的与蛋白质前体结合，以防止其提前折叠。
蛋白质进入叶绿体的过程与蛋白质进入线粒体很相似，但也有不同，输入到线粒体基质的蛋白质需要跨线粒体内膜的梯度。
蛋白质定位于细胞核信号序列NLS位于，主要由一些氨基酸残基组成，需要一种叫的小G蛋白。
核蛋白不是直接通过膜的转运，而是通过复合物，以的状态进入的。
指导蛋白质进入过氧化物酶体的信号序列PTS一般位于肽链的，其一致序列为，进入过氧化物酶体蛋白质在细胞液已完全折叠成有功能的形式。
细菌也需要将它的某些蛋白质输送到外膜、内膜、外周腔或胞外的培养基上。
这些需要被输送出细胞质的蛋白质在也含有特殊的信号序列。
其中有一种Tat系统负责转运蛋白。
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« 一般用由Blobel和Dobberstein于1975年提出的信号学说 解释蛋白质的定向和分拣。其主要内容是：各种蛋白 质在细胞中的最终定位由多肽链本身所具有的特定氨 基酸序列决定。这些特殊的氨基酸序列起着一种信号 向导的作用，因此被称为信号序列。在某种意义上， 一个蛋白质分子上的信号序列相当于它特有的“分子 邮政编码”。如果一个蛋白质缺乏任何一种信号序列， 则会留在其“默认”的位置——细胞液，如参与糖酵 解和磷酸戊糖途径的酶以及细胞骨架蛋白等。
细胞核编码的线粒体基质蛋白的定向转移
细胞核编码的叶绿体蛋白的定向转移
由NLS介导的细胞核蛋白的定向转移
多聚泛素或泛素与核糖体蛋白质的融合蛋白的特异性剪切
前胰岛素原的后加工
蛋白质剪接图解
集胞藻的DNA聚合酶α亚基前体的反式剪接
蛋白质的剪接机制
个别氨基酸的修饰
« 氨基酸的修饰包括对N端或C端的修饰以及对 氨基酸侧链的修饰。
« 主要的修饰方式包括磷酸化、亚硝基化、糖基 化、瓜氨酸化、脂酰基化、异戊二烯化、羟基 化、泛酰化、ADP- 核糖基化、甲基化、酰胺 化、乙酰化、甲酰化、γ羧基化、碘基化、焦 谷氨酰化、硫酸化、GPI 附着、AMP 化或UMP 化、小泛素相关修饰物修饰。
第四十章 蛋白质的翻译 后加工及其定向和分拣
提纲
一． 翻译后加工
1. 多肽链的剪切 2. N端添加氨基酸 3. 蛋白质的剪接 4. 个别氨基酸的修饰 5. 添加辅助因子 6. 寡聚蛋白质的寡聚化 7. 蛋白质的折叠
二． 蛋白质翻译后的定向转运与分拣
1. 信号学说 2. 蛋白质的共翻译定向 3. 蛋白质的翻译后定向
翻译后加工
L 为什么要进行翻译后加工？ 1) 增加功能性 2) 实现定向和分拣 3) 调节活性 4) 提高机械强度 5) 改变识别
翻译后加工的主要方式
« 多肽链的修剪、剪切或剪接 « N-端添加氨基酸 « 氨基酸残基的修饰 « 二硫键的形成 « 添加辅助因子（金属离子、辅酶或辅基） « 多肽链的折叠和四级结构的形成
« 根据识别和利用分拣信号的机制，细胞内蛋白质定向、 分拣的途径分为共翻译途径——在翻译延伸还没有结 束的时候就被启动和翻译后途径——需要在翻译结束 以后才被启动。
« 分为识别 、移位和成熟三步
蛋白质的不同分拣路径
常见的信号肽序列
信号肽学说图解
SRP的结构与功能
停止转移序列介导的单跨膜蛋白的定向转移图
蛋白质从内质网→高尔基体→溶酶体或细胞膜（外）的小泡转运
蛋白质的翻译后定向
« 定位于线粒体、质体、细胞核和过氧化物 酶体的蛋白质（线粒体和叶绿体本身合成 的蛋白质除外），基本上都属于翻译后定 向。有些蛋白质具有双重定位信号，其中 有一种定位信号比较隐蔽，这些蛋白质可 定位到不同的细胞器
分子伴侣在翻译后的蛋白质定向转移中的作用