蛋白翻译后修饰(研究生高级生化)

.. word教育资料 蛋白翻译后修饰（齐以涛老师） 上课老师没说重点 1. 蛋白的概念：由许多氨基酸通过肽键相连形成的高分子含氮化合物。 2. 蛋白后修饰概念和意义 （PPT4-5） 3. 蛋白后修饰种类 1. 切除加工 2. 糖基化 3. 羟基化 4. 甲基化 5. 磷酸化 6. 乙酰化 7. 泛素化 8. 类泛素化 9. … 200. … 磷酸化修饰 1.概念： 磷酸化是通过蛋白质磷酸化激酶将ATP的磷酸基转移到蛋 白的特定位点上的过程。大部分细胞过程实际上是被可逆 的蛋白磷酸化所调控的，至少有30%的蛋白被磷酸化修饰 .. word教育资料 2.作用位点： 丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸是主要的磷酸化氨基酸，大多数 磷酸化蛋白质都有多个磷酸化位点，并且其磷酸化位点是 可变的。

3.实例(MAPK途径)： 分裂原活化的蛋白激酶（MAPK）、分裂原活化的蛋白激酶的激酶（ MAPKK）、分裂原活化的蛋白激酶的激酶之激酶（MAPKKK）。 在真核细胞中，这3种类型的激酶构成一个MAPK级联系统（MAPK cascade），通过MAPKKK-MAPKK-MAPK逐级磷酸化，将外来信号级联放大并传递下去。 具体过程如下： • MAPKKK位于级联系统的最上游，能够通过胁迫信号感受器或者信号分子的受体，或者其本身就直接感受胞外信号刺激而发生磷酸化 • MAPKKK磷酸化后变为活化状态，可以使MAPKK磷酸化 • MAPKK始终存在于细胞质中，MAPKK磷酸化以后通过双重磷酸化作用将MAPK激活 .. word教育资料 • MAPK被磷酸化后有3种可能的去向： （1）停留在细胞质中，激活一系列其它的蛋白激酶 （2）在细胞质中使细胞骨架成分磷酸化 （3）进入细胞核，通过磷酸化转录因子，调控基因的表达

4.功能和意义: 一：调节酶蛋白及生理代谢 ① 糖分解代谢中糖原磷酸化酶活性的调节，被磷酸化的酶具有活性，去磷酸化的酶无活性 ② 磷酸化或去磷酸化使胞内已存在酶的活性被激活或失活，调节胞内活性酶的含量 二: 调节转录因子活性 转录因子通常包含DNA结合结构域和转录激活结构域. 转录因子在转录激活结构域或调控结构域发生磷酸化，直接影响其转录活性. c-Jun转录激活结构域的两个丝氨酸残基磷酸化，正调控c-Jun的转录活性. 三：调节转录因子核转位 • TGF-b与其I型、II型受体结合，结合后的TGF-b I型受体识别R-Smad包括Smad2和Smad3，作用于C末端的丝氨酸使其磷酸化而被激活，激活后的R-Smad与Smad4结合转入细胞核内，发挥转录调节活性 • NF-kB与其抑制因子IkB形成复合体时存在于胞质。当IkB磷酸 .. word教育资料 化、泛素化后，与NF-kB解离后，NF-kB失去其抑制，得以转入核内，间接调节基因转录活性。 四：调节转录因子与DNA结合活性 • ATF/CREB家族成员ATF-1（activating transcription factor 1）和CREB（cAMP response element binging protein）都可以与DNA序列TGACG结合。ATF-1在Ser残基上磷酸化可以增强其与DNA位点的结合，从而增强转录因子DNA结合活性 • 紫外线照射激活p53的DNA结合活性，主要通过p38蛋白激酶磷酸化p53的Ser残基 • c-Jun DNA结合结构域附件的3个氨基酸磷酸化，就不能与DNA结合。

5.功能和意义总结： • 蛋白质磷酸化是生物体内普遍存在的一种调节方式，几乎涉及所有生理及病理过程 • 尤其对细胞因子、生长因子的信号转导及细胞生长、分化和凋亡有重要作用 • 包括细胞信号转导、肿瘤发生、新陈代谢、神经活动、肌肉收缩、细胞增殖、发育和分化，细胞骨架调控和细胞凋亡等。 乙酰化修饰 1.概念： 在乙酰化酶催化下将乙酰基团转移到底物蛋白质赖氨酸残基上的 .. word教育资料 过程。其逆反应由蛋白质脱乙酰酶催化，称为蛋白质的脱乙酰化。首次发现组蛋白被乙酰化修饰。

2.意义和功能； 一：刺激DNA转录 • 组蛋白N端包裹于DNA外使DNA无法暴露，乙酰化后组蛋白与DNA结合减弱，DNA得以暴露，从而刺激DNA的转录 二：调节转录因子与DNA结合活性 • 1.刺激转录因子与DNA结合:p53, E2F1, GATA1和EKLF(erythroid kruppel like factor)的乙酰化位点靠近其DNA结合结构域 • 2.阻止转录因子与DNA结合: HMG1(high mobility group 1)乙酰化的赖氨酸残基位于DNA结合结构域内。 三：调节蛋白质间相互作用 • 1.TCF(T-cell specific transcription factor)与其共刺激因子armadillo的结合可被TCF的乙酰化干扰 • 2. 核受体的乙酰化影响其与共刺激因子ACTR(activator of the thyroid and retinoicacid receptor)的结合。 四：影响蛋白质稳定性 • E2F1乙酰化延长其半衰期 • a-微管蛋白乙酰化影响微管稳定性 五．组蛋白乙酰化 .. word教育资料 • 组蛋白低乙酰化，由于组蛋白N末端富含正电荷的氨基酸，与带负电的DNA靠静电招募结合紧密，因此转录因子很难与DNA的 启动区域结合，基因表达被抑制 • 组蛋白乙酰化时，乙酰化中和了组蛋白赖氨酸和精氨酸残基的正电荷，降低了与DNA相互作用的能力，转录因子可以很容易的与DNA的启动子区域结合，介导基因表达。 六．乙酰化与疾病 • 组蛋白乙酰化酶p300/CBP(CREB binding protein)广泛参与涉及白血病的染色体移位，导致多种包含HAT（Histone acetyltransferase）活性的融合蛋白产生，与白血病的发生发展密切相关 • 组蛋白去乙酰基酶亦通过多种机制参与癌症进程 • 多聚谷氨酰胺疾病是一种神经退行性遗传病，是由致病基因CAG重复片段的扩大引起的。在扩大的多谷氨酰胺诱导的疾病中，蛋白的乙酰化和去乙酰化的失衡是一个关键的过程。

泛素化修饰 1.概念： 泛素化是一种高度保守的翻译后水平的蛋白质修饰过程，可以将泛素共价结合到目的底物蛋白质的赖氨酸残基上。也是一种可逆性的过程，可由去泛素化酶将泛素从蛋白质上除去。 • 泛素由76个氨基酸组成，高度保守，普遍存在于真核细胞内， .. word教育资料 故名泛素 • 共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶识别并降解，这是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的普遍途径 • 与消化道内进行的蛋白质水解不同，从泛素与蛋白的结合到将蛋白水解成小的肽段，整个水解过程需要能量参与 • 20世纪70年代中期，首次从牛胸腺中分理出泛素 • 1977年，H.Busch首次发现泛素可以共价结合在H2A上，形成H2A单泛素化

2.泛素化（泛素化介导的蛋白质降解途径）过程：(图示如下) • 泛素-蛋白酶系统存在于所有真核生物细胞的调控系统，需要三种酶的参与：激活酶E1、结合酶E2和连接酶E3 • 在ATP酶作用下，E1在其半胱氨酸（Cys）和泛素羧基端的甘氨酸（Gly）之间形成巯酯键（thiol ester bond），即E1-SH-Ub，激活泛素 • 在E2酶作用下，泛素从E1转移到E2，同样以巯酯键的方式结合（E2-SH-Ub） • E3可特异性识别底物蛋白质，并与之结合。与此同时，E2将激活的泛素直接转移到E3结合的底物上，经过多次重复，多个泛素之间通过K48相互连接，在底物上形成多泛素链（polyubiquitin chain）。 • 26S蛋白酶体可以特异性识别多泛素化的蛋白质，并将之完全水解为小多肽片段 .. word教育资料 • 去泛素酶可以重新回收泛素

3.功能和意义: 一． 介导蛋白质降解 • 调节细胞周期：Cdc34是E2酶，cyclinA, cyclinB,cyclinE, p21和p27可被泛素化修饰降解 • 与DNA修复、肿瘤和凋亡有关：p53降解受泛素介导的蛋白酶解调节，mdm2是其E3酶。 • 与免疫炎症反应有关： ①NF-kB与其抑制蛋白IkB结合，无活性状态存在于胞浆内。感染或收到某种信号，IkB被泛素化降解，NF-kB进入核内激活靶基因 ③ 泛素为MHC-I类分子提供多肽，提呈给T淋巴细胞抗病毒感染 • 调节基因转录水平：（PPT 33-35） ① 影响转录因子在细胞内定位： ② 控制转录共刺激因子活性： .. word教育资料 ③ 3. 调整转录因子蛋白水平： 二． 泛素化的非蛋白酶解功能 • K63泛素化的蛋白质与细胞表面受体的胞吞、DNA损伤后修复、核糖体功能、应激反应及蛋白激酶的激活有关 • 组蛋白H2A的单泛素化与基因转录激活有关，并不导致其降 4.功能和意义总结： • Cells are continually building proteins, using them for a single task, and then discarding them • Signaling or controlling proteins (eg. transcription regulators and the cyclins) - lead very brief lives, carrying their messages and then being thrown away • Specialized enzymes - built just when they are needed,allowing cells to keep up with their minute-by-minute synthetic needs • The approach may seem wasteful, but it allows each cell to respond quickly to constantly changing requirements.

SUMOylation（SUMO化修饰） 1.概念： SUMO（小泛素样修饰）： 是泛素和泛素样的家族成员。SUMO的氨基酸序列和空间结构高