肽链合成后的加工和运输课件.ppt
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- 合成 加工 运输 课件
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1、第第1010章章肽链合成后的加工和运输肽链合成后的加工和运输从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性,必需经过:质生物活性,必需经过:1 1)翻译后一系列加工修饰过程才转变为天然)翻译后一系列加工修饰过程才转变为天然构象的功能蛋白。如:高级结构的形成、氨构象的功能蛋白。如:高级结构的形成、氨基酸残基的修饰、二硫键的形成等。基酸残基的修饰、二硫键的形成等。2 2)靶向运输)靶向运输许多蛋白合成后经靶向运送到其相应功能部许多蛋白合成后经靶向运送到其相应功能部位,才能发挥作用位,才能发挥作用,称为蛋白质的靶向运输称为蛋白质的靶向运输(targeted t
2、ransport)targeted transport)或蛋白分送或蛋白分送(protein protein sorting)sorting)。新生的多肽链大多数是没有功能的,必须经过加工新生的多肽链大多数是没有功能的,必须经过加工修饰才能转变为有活性的蛋白质。修饰才能转变为有活性的蛋白质。细菌蛋白质氨基端的甲酰基能被脱甲酰化酶水细菌蛋白质氨基端的甲酰基能被脱甲酰化酶水解,不管是原核生物还是真核生物,解,不管是原核生物还是真核生物,N N端的甲硫氨端的甲硫氨酸往往在多肽链合成完毕之前就被切除。酸往往在多肽链合成完毕之前就被切除。50%50%的真的真核蛋白中,成熟蛋白核蛋白中,成熟蛋白N N端残
3、基会被端残基会被N-N-乙基化。乙基化。1)N N端端fMetfMet或或MetMet的切除的切除一一.肽链合成后的加工肽链合成后的加工1.1.肽链的剪接肽链的剪接 2 2)信号序列的切除信号序列的切除 需要靶项运输到各细胞器及细胞外的蛋白需要靶项运输到各细胞器及细胞外的蛋白质质N-N-端一般有一段信号序列,用于指导蛋白质端一般有一段信号序列,用于指导蛋白质的运输,这一信号序列会在完成任务后被相应的运输,这一信号序列会在完成任务后被相应的蛋白水解酶切除。的蛋白水解酶切除。3 3)切除新生肽链中非功能片段)切除新生肽链中非功能片段如新合成的胰岛素前体是前胰岛素原,必须先如新合成的胰岛素前体是前胰
4、岛素原,必须先切去信号肽变成胰岛素原,再切去切去信号肽变成胰岛素原,再切去C-C-肽,才变成有肽,才变成有活性的胰岛素。活性的胰岛素。有些动物病毒如脊髓灰质炎病毒的有些动物病毒如脊髓灰质炎病毒的mRNAmRNA可翻译成可翻译成很长的多肽链,含多种病毒蛋白,经蛋白酶在特定很长的多肽链,含多种病毒蛋白,经蛋白酶在特定位置上水解后得到几个有功能的蛋白质分子。位置上水解后得到几个有功能的蛋白质分子。不少多肽类激素和酶的前体也要经过加工才能变不少多肽类激素和酶的前体也要经过加工才能变为活性分子,如血纤维蛋白原、胰蛋白酶原经过加为活性分子,如血纤维蛋白原、胰蛋白酶原经过加工切去部分肽段才能成为有活性的血纤
5、维蛋白、胰工切去部分肽段才能成为有活性的血纤维蛋白、胰蛋白酶。蛋白酶。前胰岛素原蛋前胰岛素原蛋白翻译后成熟白翻译后成熟过程示意图。过程示意图。4 4)蛋白质的剪接蛋白质的剪接蛋白质剪接是蛋白质内含肽介导的蛋白质剪接是蛋白质内含肽介导的,一种在蛋白质水平上翻译一种在蛋白质水平上翻译后的加工过程后的加工过程,它由一系列分子内的剪切它由一系列分子内的剪切连接反应组成。连接反应组成。内含肽(内含肽(inteinintein)是位于宿主蛋白质中的一段插入序列,前是位于宿主蛋白质中的一段插入序列,前缀缀inin一取自一取自inventing,inventing,后缀后缀teintein一取自一取自prot
6、einprotein。与内含肽。与内含肽相对应的另一专用术语是相对应的另一专用术语是外显肽(外显肽(extein)extein)。内含肽基因与外显肽基因存在于同一开放阅读框架内含肽基因与外显肽基因存在于同一开放阅读框架(open(open reading framereading frame,ORF)ORF)内,并与外先肽基因进行同步转录和翻内,并与外先肽基因进行同步转录和翻译,当翻译形成蛋白质前体后,内含肽具有自我催化功能,译,当翻译形成蛋白质前体后,内含肽具有自我催化功能,可从蛋白质中自体切除,形成成熟的具有活性的蛋白。可从蛋白质中自体切除,形成成熟的具有活性的蛋白。蛋白质内含肽的发现蛋白
7、质内含肽的发现,不仅丰富了遗传信息翻译后加工的理论不仅丰富了遗传信息翻译后加工的理论,在实践中也有广泛的应用前景在实践中也有广泛的应用前景.2 2二硫键的形成二硫键的形成 mRNAmRNA中没有胱氨酸的密码子,而不少蛋白质都含有中没有胱氨酸的密码子,而不少蛋白质都含有二硫键,这是蛋白质合成后通过两个半胱氨酸的氧化二硫键,这是蛋白质合成后通过两个半胱氨酸的氧化作用生成的。作用生成的。3 3特定氨基酸的修饰特定氨基酸的修饰 氨基酸侧链的修饰作用包括泛素化、磷酸化(氨基酸侧链的修饰作用包括泛素化、磷酸化(如核糖体蛋白质)、糖基化(如各种糖蛋白)、甲基如核糖体蛋白质)、糖基化(如各种糖蛋白)、甲基化(
8、如组蛋白、肌肉蛋白质)、乙基化(如组蛋白)化(如组蛋白、肌肉蛋白质)、乙基化(如组蛋白)、羟基化(如胶原蛋白)和羧基化等,是生物体内最、羟基化(如胶原蛋白)和羧基化等,是生物体内最普通发生修饰作用的氨基酸残基及其修饰产物。糖蛋普通发生修饰作用的氨基酸残基及其修饰产物。糖蛋白主要是通过蛋白质侧链上的天冬氨酸、丝氨酸、苏白主要是通过蛋白质侧链上的天冬氨酸、丝氨酸、苏氨酸残基加上糖基形成的,胶原蛋白上的脯氨酸和赖氨酸残基加上糖基形成的,胶原蛋白上的脯氨酸和赖氨酸多数是羟基化的。实验证明,内质网可能是蛋白氨酸多数是羟基化的。实验证明,内质网可能是蛋白质质N-N-糖基化的主要场所。糖基化的主要场所。1
9、1)泛素化)泛素化泛素降解泛素降解 ATP-ATP-依赖的蛋白质水解体系,在胞质中进行,主要降解依赖的蛋白质水解体系,在胞质中进行,主要降解异常蛋白和短寿命蛋白,此途径在不含溶酶体的红细胞中异常蛋白和短寿命蛋白,此途径在不含溶酶体的红细胞中尤为重要。尤为重要。泛素由泛素由7676个个AAAA组成,高度保组成,高度保守,普遍存在于真核细胞中守,普遍存在于真核细胞中,故称泛素(,故称泛素(ubiquitin)ubiquitin)E1:泛素激活酶:泛素激活酶E2:泛素结合酶:泛素结合酶E3:泛素:泛素-蛋白质连接酶蛋白质连接酶泛素降解蛋白质途径泛素降解蛋白质途径2 2)磷酸化)磷酸化 磷酸化是在蛋白
10、激酶的催化作用下,将磷酸化是在蛋白激酶的催化作用下,将ATPATP的的r-r-磷酸磷酸基转移到蛋白特定位点上的过程,磷酸化的作用位点基转移到蛋白特定位点上的过程,磷酸化的作用位点为蛋白上的为蛋白上的SerSer、ThrThr、Tyr Tyr。3)糖基化)糖基化 蛋白质的特定氨基蛋白质的特定氨基酸残基酸残基(天冬氨酸、天冬氨酸、丝氨酸、苏氨酸残丝氨酸、苏氨酸残基基)加入糖基复合物加入糖基复合物 (2-60(2-60 单糖单糖)通常为跨膜蛋白通常为跨膜蛋白 重要的识别标志重要的识别标志两种类型两种类型N-linkedO-linkedN-N-乙酰葡萄糖氨连接乙酰葡萄糖氨连接到天冬胺酸残基上到天冬胺酸
11、残基上N-N-乙酰葡萄糖氨连乙酰葡萄糖氨连接到丝胺酸残基上接到丝胺酸残基上3.3.多肽链的折叠多肽链的折叠蛋白质的折叠指肽链经过疏水塌缩、空间盘曲、侧蛋白质的折叠指肽链经过疏水塌缩、空间盘曲、侧链叠集等行为形成蛋白质的天然构象,同时获得生链叠集等行为形成蛋白质的天然构象,同时获得生物活性。物活性。蛋白质折叠的机制蛋白质折叠的机制成核(成核(nucleation)nucleation)理论理论A.A.成核成核:最先形成螺旋及折叠片断,使变性蛋白质从伸展,无活性状态(US)转变成部分折叠,产生一些二级结构但仍无活性的状态(I1)B.B.结构充实结构充实:蛋白质从I1状态进一步折叠,近于完全,但仍存
12、在着储如脯氨酸残基的不正确异构体等的状态(IN)1 1)概念)概念C.C.最后重排最后重排:US I1 IN N完全松散肽链完全松散肽链 具二级结构的局部鉴定状态具二级结构的局部鉴定状态 中间态(熔球态)中间态(熔球态)天然态天然态1010毫秒毫秒1 13 3秒秒目前还无法了解蛋白质在体内折叠的具体过程,目前还无法了解蛋白质在体内折叠的具体过程,只是已了解到蛋白质的体内折叠遵守一些基本准只是已了解到蛋白质的体内折叠遵守一些基本准则:则:P P:261261体内大部分蛋白质的折叠需要在折叠酶(二硫体内大部分蛋白质的折叠需要在折叠酶(二硫键异构酶和肽酰脯氨酰顺反异构酶)和分子伴键异构酶和肽酰脯氨酰
13、顺反异构酶)和分子伴侣的帮助下完成。侣的帮助下完成。2 2)分子伴侣()分子伴侣(molecularmolecular chaperon/chaperon/chaperoninechaperonine)是一类能帮助其他蛋白质进行正确组装、折叠、转是一类能帮助其他蛋白质进行正确组装、折叠、转运、介导错误折叠的蛋白质进行降解的蛋白质。运、介导错误折叠的蛋白质进行降解的蛋白质。1 1、协助新生肽链在细胞浆中的折叠:、协助新生肽链在细胞浆中的折叠:2 2、蛋白质的转运与折叠:、蛋白质的转运与折叠:3 3、在防御中的作用:增强生物或细胞的热耐受能力、在防御中的作用:增强生物或细胞的热耐受能力4 4、其它
14、功能:有多方面,如抑制细胞凋亡、其它功能:有多方面,如抑制细胞凋亡、调控细胞周调控细胞周期、抑制衰老等期、抑制衰老等GroELGroES 热休克蛋白热休克蛋白 Heat Shock Proteins(HSPs),Heat Shock Proteins(HSPs),是在从细菌到哺乳动物中广泛存在一类热应急蛋是在从细菌到哺乳动物中广泛存在一类热应急蛋白质。当有机体暴露于高温的时候,就会由热激白质。当有机体暴露于高温的时候,就会由热激发合成此种蛋白,来保护有机体自身。许多热休发合成此种蛋白,来保护有机体自身。许多热休克蛋白具有分子伴侣活性。按照蛋白的大小,热克蛋白具有分子伴侣活性。按照蛋白的大小,热
15、休克蛋白共分为五类,分别为休克蛋白共分为五类,分别为HSP100HSP100,HSP90HSP90,HSP70HSP70,HSP60 HSP60 以及小分子热休克蛋白以及小分子热休克蛋白 small small Heat Shock Proteins(sHSPs)Heat Shock Proteins(sHSPs)热休克蛋白热休克蛋白9090存在于所有的原核与真核细胞中存在于所有的原核与真核细胞中,参与新生肽链的折叠,防止折叠过程蛋白聚合,参与新生肽链的折叠,防止折叠过程蛋白聚合,主要作为分子伴侣参与细胞中众多信号蛋白的,主要作为分子伴侣参与细胞中众多信号蛋白的构象成熟和功能稳定的调控构象成熟
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