蛋白质翻译后修饰1(课堂PPT)

第二节 真核生物的翻译后加工
➢ 许多真核生物的新生肽都要经过翻译后加工或修饰，这种加工 修饰可以发生在延伸着的肽链中和翻译后。
➢ 一般情况下，翻译后修饰一是为了功能上的需要，另一种情况 是折叠成天然构象的需要。
1.切除加工 2.糖基化 3.羟基化 4.磷酸化 5.脂酰化 6.甲基化 7.乙酰化 8.泛素化 9.二硫键形成
➢ 近年来，已经发现由蛋白激酶和蛋白磷酸化酶催化的蛋 白质磷酸化/去磷酸化在原核生物中十分普遍。磷酸化/ 去磷酸化的意义还不太清楚。目前只知在细菌趋化性和 氮代谢调空中有瞬间的磷酸化作用。
5.乙酰化 乙酰化修饰首先是在真核生物中发现的，发生乙酰化的 位点是结合在DNA 上组蛋白的赖氨酸残基着-NH2，对基 因转录起到重要的调节作用。随着研究的深入，近些年 在原核生物中也发现了蛋白质乙酰化修饰。 DNA结合蛋白的乙酰化修饰 乙酰辅酶A合成酶(ACS)的乙酰化修饰 核糖体蛋白的乙酰化修饰
曾经一度认为糖基化只存在于真核细胞中，但研究表明， 原核生物中也存在蛋白质的糖基化修饰，而且由于在糖 基的单糖结构和组成上的不同而显得比真核生物中的更 加丰富多样。
3.甲基化 ➢ 蛋白质的甲基化是指在甲基转移酶催化下，甲基基团由S- 腺
苷基甲硫氨酸转移至相应蛋白质的过程，既可以形成可逆的 甲基化修饰，如羧基端的甲基化修饰；也可以形成不可逆的 甲基化修饰，如氨基端的甲基化修饰。在原核生物中也普遍 存在蛋白质的甲基化。
➢ 蛋白质翻译后修饰几乎参与了细胞所有的正常生命活动过程， 并发挥十分重要的调控作用，目前已经成为国际上蛋白质研 究的一个极其重要的领域。
第三章 蛋白质翻译后修饰
第一节 原核生物的翻译后修饰 第二节 真核生物的翻译后修饰
第一节 原核生物的翻译后加工
一些新生肽链从核糖体上释放下来后可以直接折叠成 最终的三维结构。但多数情况下是新生肽要经过一系列的 加工修饰，才具有功能。
1.切除加工
➢ 典型的情况包括切除N-端甲硫氨酸、信号肽序列 和切除部分肽段将无活性的前体转变成活性形式。
➢ 一些酶的前体（称为前体酶proenzyme，或酶原 zymegen）或无活性的多肽前体（称为前体蛋白， proprotein）只有切除特定的肽段后才能从无活 性形式转变成活性形式。下图是胰岛素的翻译后 加工。
➢现代生物医学进展 2008 Vol.8 1729
➢ 很长时间里，蛋白质翻译后修饰并未引起足够重视，直到 2004 年泛素介导蛋白质降解的发现获得诺贝尔奖之后，这一 情形才有明显改观。迄今，人们已发现多达200 多种的蛋白 质修饰。蛋白质翻译后修饰是调节蛋白质生物学功能的关键 步骤之一，是蛋白质动态反应和相互作用的一个重要分子基 础，同时，它也是细胞信号网络调控的重常情况下，分泌蛋白的寡糖链较复杂，而内质网膜蛋白含有
较高的甘露糖。 下图是细胞中涉及糖基化的蛋白
3.羟基化
在结缔组织的胶原蛋白和弹性蛋白中pro和lys是经过羟基化的。 此外，在乙酰胆碱酯酶（降解神经递质乙酰胆碱）和补体系统（参 与免疫反应的一系列血清蛋白）都发现有4-羟辅氨酸。 位 于 粗 糙 内 质 网 （ RER ） 上 的 三 种 氧 化 酶 （ 脯 氨 酰 -4- 羟 化 酶 ， prolyl-4-hydroxylase ， 脯 氨 酰 -3- 羟 化 酶 和 赖 氨 酰 羟 化 酶 ， lysylhydroxylase）负责特定pro和lys残基的羟化。 脯氨酰-4-羟化酶只羟化-Gly-x-pro-，脯氨酰-3-羟化酶羟化Glypro-4-Hyp（Hyp: hydroxyproline），赖氨酸羟化酶只作用于Gly-X-lys-。 胶原蛋白的脯氨酸残基和赖氨酸残基羟化需要Vc，饮食中Vc不足时 就易患坏血症（血管脆弱，伤口难愈），原因就是胶原纤维的结构 不力（weak collagen fiber structure）。
包含信号肽的胰岛素前体称 为 前 胰 岛 素 原 （ preproinsulin）。
去掉信号肽的胰岛素的前体 称为胰岛素原(proinsulin)。
进一步切除称为C链的肽段后 才能形成活性形式的胰岛素 （insulin）
➢ 蜂毒素能溶解动物细胞，也能溶解蜜蜂自身 的细胞，在细胞内合成没有活性的前毒素， 分泌进入刺吸器后，N端的22个氨基酸残基被 蛋白酶水解生成毒素。
蛋白质内含子 90年代初，发现了两类新的内含子。 一类是蛋白质内含子，其DNA序列与外显子一起转录和 翻译，产生一条多肽链，然后从肽链中切除与内含子对 应的氨基酸序列，再把与外显子对应的氨基酸序列连接 起来，成为有功能的蛋白质。 另一类是翻译内含子，mRNA中存在与内含子对应的核苷 酸序列，在翻译过程中这一序列被“跳跃”过去，因此 产生的多肽链不含有内含子对应的氨基酸序列。
1.切除加工 2.糖基化 3.甲基化 4.磷酸化 5.乙酰化 6.泛素化
1.切除加工 ➢ 包括去掉N端的甲酰甲硫氨酸和信号肽序列。 ➢ 信 号 肽 （ Signal peptide ） ， 也 叫 引 导 肽 （ leader
peptide），是决定多肽最终去向的一段序列，通常较短， 典型情况下位于N端。在细菌中的一个例子就是多肽要插 入细胞质膜必须借助信号肽序列。 2.糖基化
6.类泛素化
➢ 2008 年之前在原核生物中只发现了蛋白酶体，却从未发 现泛素或类泛素的蛋白质的修饰，因此一度认为蛋白酶 体对原核生物蛋白质的降解完全依赖于蛋白质自身的组 成和结构。
➢ 2008年,Pearce等在结核分枝杆菌中发现了与泛素功能相 似 的 蛋 白 质 , 命 名 为 原 核 类 泛 素 蛋 白 (prokaryotic ubiquitin-like protein,Pup)。Pup可以在辅助因子的 作用下标记多种功能蛋白,并介导被标记蛋白质通过蛋白 酶体降解。Pup-蛋白酶体通路的发现揭示了原核生物中 一个崭新的蛋白质降解机制。
➢ 在大肠杆菌和有关细菌中发现的一种甲基转移酶能甲基化膜 结合的化学受体蛋白的谷氨酸残基。这种甲基转移酶和另外 一种甲基酯酶催化的甲基化/去甲基化过程在细菌趋化性的信 号转导中起重要作用。
4.磷酸化
➢ 蛋白质的磷酸化是指通过酶促反应将磷酸基团转移到目 的蛋白特定的氨基酸残基上的过程，是可逆的。这是生 物体内存在的一种普遍的调节方式，在细胞信号的传递 过程中占有极其重要的地位。