1、第十二章第十二章 蛋白质的生物合成蛋白质的生物合成 蛋白质的生物合成又称翻译，是以蛋白质的生物合成又称翻译，是以mRNA为模板指导合成蛋白质的过程。为模板指导合成蛋白质的过程。第一节第一节 蛋白质生物合成体系蛋白质生物合成体系 蛋白质生物合成体系复杂，有多种物质蛋白质生物合成体系复杂，有多种物质参与合成过程。参与合成过程。参与蛋白质生物合成的物质参与蛋白质生物合成的物质l2020种氨基酸种氨基酸l模板模板mRNAl核糖体（核糖体（rRNA+蛋白质）蛋白质）ltRNA（氨基酸载体）（氨基酸载体）l延长因子延长因子l释放因子释放因子l能量物质及离子能量物质及离子l氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶
2、l起始因子起始因子 一、模板、模板mRNAn顺反子：顺反子：遗传学将编码一个多肽链的遗遗传学将编码一个多肽链的遗传单位称为顺反子传单位称为顺反子(cistron)。n原核生物多顺反子原核生物多顺反子mRNA：mRNA可为功可为功能相关的几种蛋白质肽链编码，称多顺能相关的几种蛋白质肽链编码，称多顺反子反子(polycistron)。n真核生物单顺反子真核生物单顺反子mRNA：一个一个mRNA分分子只编码一种蛋白质肽链，称单顺反子子只编码一种蛋白质肽链，称单顺反子(monocistron)。l开放读码框架：开放读码框架：从从mRNA 5端起始密码端起始密码子子AUG到到3端终止密码子端终止密码子U
3、AA(UAG,UGA)之间的核苷酸序列，称为之间的核苷酸序列，称为开放读码框架开放读码框架（open reading frame,ORF）。）。l密码子：密码子：在在ORF中每中每3 3个相邻碱基组成的个相邻碱基组成的三联体，构成三联体，构成1 1个个密码子密码子(codon)，编码编码1 1个氨基酸。个氨基酸。53GG U CCAUCUG A C U A Al遗传密码：遗传密码：由由A、G、C、U四种碱基可四种碱基可组成组成6464种三联体密码子。种三联体密码子。起始密码子起始密码子（AUG，甲硫氨酸密码子甲硫氨酸密码子)终止密码子终止密码子（UAA、UAG、UGA）其余其余6060种密码子
4、种密码子(编码编码1919种氨基酸种氨基酸)图表图表 遗传密码的特点：遗传密码的特点：（一）方向性（一）方向性（direction）密码子及组成密码子的各碱基在密码子及组成密码子的各碱基在mRNA中的中的排列具有方向性排列具有方向性，阅读方向是阅读方向是53方向方向。（二）连续性（二）连续性（commaless）mRNA中中密码子及密码子的各碱基是连续排密码子及密码子的各碱基是连续排列的，无间隔，又称无标点性列的，无间隔，又称无标点性（n o n-punctuation）（三）简并性（三）简并性（degenerate）n简并性：简并性：指一种氨基酸具有指一种氨基酸具有2 2个或个或2 2个以上
5、密个以上密码子。除色氨酸和甲硫氨酸有码子。除色氨酸和甲硫氨酸有1 1个密码子，个密码子，其余氨基酸有其余氨基酸有2 2，3 3，4 4个或个或6 6个密码子。个密码子。n简并密码子：简并密码子：为同一氨基酸编码的各密码子，为同一氨基酸编码的各密码子，又称同义密码子。一般简并密码子前又称同义密码子。一般简并密码子前2 2位碱位碱基相同，第基相同，第3 3位碱基不同。如苏氨酸位碱基不同。如苏氨酸Thr密码密码子子 。图图（四）通用性（四）通用性（universal）从最简单的病毒，一直到人类，都使从最简单的病毒，一直到人类，都使用同一套遗传密码。用同一套遗传密码。仅发现少数例外，如线粒体中的密码仅
6、发现少数例外，如线粒体中的密码子子AUA是起始密码子兼甲硫氨酸密码子。是起始密码子兼甲硫氨酸密码子。（五）摆动性（五）摆动性（wobble）mRNA密码子与密码子与tRNA反密码子配对，有时反密码子配对，有时出现不遵从碱基配对规律的情况，称为密码出现不遵从碱基配对规律的情况，称为密码子的摆动性，又称摆动配对。子的摆动性，又称摆动配对。常见于常见于密码子第三位密码子第三位和和反密码子第一位。反密码子第一位。其能使其能使1 1种种tRNA识别识别mRNA多种密码子。多种密码子。图图核糖体又称核蛋白体，由大、小亚基构成，核糖体又称核蛋白体，由大、小亚基构成，每个亚基又含不同的蛋白质和每个亚基又含不同
7、的蛋白质和rRNA。原核生物原核生物：核糖体核糖体70s=70s=小亚基小亚基30s+30s+大亚基大亚基50s50s真核生物：真核生物：核糖体核糖体80s=80s=小亚基小亚基40s+40s+大亚基大亚基60s 60s 图图1 1，图图2 2，图图3 3二、核糖体二、核糖体三、三、tRNAl tRNA以以3-CCA-OH结合运载氨基酸。结合运载氨基酸。l tRNA以反密码环上的反密码子结合以反密码环上的反密码子结合mRNA的密码子。的密码子。图图四、四、蛋白质合成需要的其他物质蛋白质合成需要的其他物质 （一）重要的酶类（一）重要的酶类l 氨基酰氨基酰-tRNA合成酶：合成酶：位于胞液中。位于
8、胞液中。l 转肽酶转肽酶：位于核糖体大亚基上，位于核糖体大亚基上，A位与位与P位之间。位之间。l 转位酶转位酶：原核生物位于延长因子原核生物位于延长因子EF-G中，真核生物位于延长因子中，真核生物位于延长因子eEF-2中。中。（二）蛋白质因子（二）蛋白质因子l起始因子起始因子原核起始因子原核起始因子IF (initiation factor)真核起始因子真核起始因子eIF (eukaryote)l延长因子延长因子l释放因子释放因子原核延长因子原核延长因子EF (elongation factor)真核延长因子真核延长因子eEF (eukaryote)原核释放因子原核释放因子RF(release
9、 factor)真核释放因子真核释放因子eRF (eukaryote)l 所需能量物质：所需能量物质：ATP、GTP。l 无机离子无机离子：Mg2+、K+。（三）能量物质及离子（三）能量物质及离子第二节第二节 氨基酸的活化氨基酸的活化l 氨基酸活化氨基酸活化 氨基酸氨基酸 +tRNA+ATP氨基酰氨基酰-tRNA +AMP +PPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶tRNA以以3-CCA-OH结合氨基酸（形成酯键。结合氨基酸（形成酯键。图图氨基酸与特异氨基酸与特异tRNA在氨基酰在氨基酰-tRNA合成酶合成酶催化下生成氨基酰催化下生成氨基酰-tRNA的过程。的过程。l氨基酰氨基酰-tRNA合成
10、酶合成酶 （aminoacyl-tRNA synthetase）1 1.具有高度特异性：具有高度特异性：酶对氨基酸和酶对氨基酸和tRNA能高度特异地识别能高度特异地识别 2 2.具有校正活性：具有校正活性：对氨基酸与对氨基酸与tRNA出现出现的错配加以更正（水解酯键）的错配加以更正（水解酯键）。l氨基酰氨基酰-tRNA的表示方法的表示方法 Ala-tRNAAla Met-tRNAeMet fMet-tRNAfMet Met-tRNAiMet Met-tRNAeMet辨认结合延长中的辨认结合延长中的AUG；Met-tRNAiMet辨认结合真核起始辨认结合真核起始AUG；fMet-tRNAfMet
11、辨认结合原核起始辨认结合原核起始AUG，称，称为为N-甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰-tRNA。(生成图生成图)一、原核生物蛋白质合成过程一、原核生物蛋白质合成过程 原核生物蛋白质合成过程需多种蛋白质原核生物蛋白质合成过程需多种蛋白质因子参加，包括：因子参加，包括：起始因子起始因子IF (intiation factor)延长因子延长因子EF (elongation factor)释放因子释放因子RF(release factor)第三节第三节 蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成（翻译）包括起始、延长蛋白质生物合成（翻译）包括起始、延长和终止三个阶段和终止三个阶段种类种类生物学功能生
12、物学功能起始因子起始因子IF-1结合小亚基，促进大小亚基分离并占据结合小亚基，促进大小亚基分离并占据A位位IF-2与与GTPGTP结合结合fMet-tRNAfMet-tRNAfMetfMet,促进结合促进结合AUGAUGIF-3结合小亚基，促进大小亚基分离结合小亚基，促进大小亚基分离延长因子延长因子EF-Tu促进氨基酰促进氨基酰-tRNA进入进入A位，结合并分解位，结合并分解GTPEF-Ts调节亚基调节亚基EF-G有转位酶活性，促进有转位酶活性，促进mRNA-肽酰肽酰-tRNA由由A位移至位移至P位，促进位，促进tRNA卸载与释放卸载与释放释放因子释放因子RF-1特异识别特异识别UAA、UAG
13、，诱导转肽酶转变为酯酶，诱导转肽酶转变为酯酶RF-2特异识别特异识别UAA、UGA，诱导转肽酶转变为酯酶，诱导转肽酶转变为酯酶RF-3有有GTP酶活性，能介导酶活性，能介导RF-1及及RF-2与核糖体的相与核糖体的相互作用互作用参与原核生物翻译的各种蛋白质因子参与原核生物翻译的各种蛋白质因子1.1.核糖体大小亚基分离核糖体大小亚基分离IF-1、IF-3与小亚基结合，促使核糖体大小与小亚基结合，促使核糖体大小亚基分离。（亚基分离。（IF-1结合占据小亚基结合占据小亚基A位）位）图图（一）起始阶段（一）起始阶段2.2.mRNA在小亚基定位结合在小亚基定位结合mRNA结合于小亚基上，此时结合于小亚基
14、上，此时AUG位于位于P位，位，第二个密码子位于第二个密码子位于A位。位。图图lS-D序列：序列：在在mRNA起始起始AUG上游，因上游，因shine-Dalgarno发现命名，以发现命名，以AGGA为核心。为核心。lUCCU序列：序列：在核糖体小亚基的在核糖体小亚基的16S-rRNA近近3 3端，以端，以UCCU为核心，与为核心，与S-D序列互补序列互补结合。结合。图图lrpS辨认序列：辨认序列：在在mRNA上紧邻上紧邻SD序列，可序列，可被核糖体小亚基蛋白被核糖体小亚基蛋白rpS-1(ribosomal proteins in small subunit)辨认结合。辨认结合。图图3.3.起
15、始氨基酰起始氨基酰tRNA的结合的结合fMet-tRNAfMet与与IF-2GTP结合，再辨认结合结合，再辨认结合于于mRNA的起始的起始AUG上上 图图 。4.4.核糖体大亚基结合核糖体大亚基结合IF-2结合的结合的GTP分解，促使分解，促使3 3种种IF脱离，核糖脱离，核糖体大亚基结合在小亚基上，形成体大亚基结合在小亚基上，形成翻译起始翻译起始复合物复合物。此时。此时fMet-tRNAfMet 位于核糖体的位于核糖体的P位上，位上，A位空着。位空着。图图原核起始动画原核起始动画(二二)延长阶段延长阶段 （核糖体循环（核糖体循环 ribosomal cycle）核糖体循环分三步：核糖体循环分
16、三步：进位进位（positioning）成肽成肽(peptide bond formation)转位转位（translocation）每循环每循环1 1次，肽链延长次，肽链延长1 1个氨基酸，如此不断个氨基酸，如此不断重复，直至肽链合成终止。延长过程需重复，直至肽链合成终止。延长过程需延长延长因子因子EF（elongation factor)参加。参加。1.进位进位n起始结束时核糖体起始结束时核糖体P P位有位有fMet-tRNAfMet，A位空着。位空着。l氨基酰氨基酰-tRNA根据根据A位上位上mRNA密码子的指密码子的指引，进入引，进入A位。位。图图l需延长因子需延长因子EF-T的协助的
17、协助 。反应图反应图2.2.成肽成肽 转肽酶转肽酶（transpeptidase）：）：核糖体大亚基核糖体大亚基上的蛋白质，位于上的蛋白质，位于P位和位和A位之间。位之间。在转肽酶的催化下，将在转肽酶的催化下，将P位上的位上的fMet-tRNAfMet的的N-甲酰甲硫氨酰基甲酰甲硫氨酰基转移到转移到A位上位上的氨基酰的氨基酰-tRNA的氨基酰基上，形成的氨基酰基上，形成肽键，肽键，反应在反应在A位上进行位上进行(图图)。tRNAfMet 暂留暂留P位上。位上。图图 (延长中延长中P位上是肽酰位上是肽酰-tRNA)3.3.转位转位n延长因子延长因子EF-G有有转位酶转位酶(translocase
18、)活性。活性。n转位酶转位酶分解分解1分子分子GTP，促进核糖体沿促进核糖体沿mRNA 53移动一个密码子的位置。移动一个密码子的位置。n此时，此时，tRNAfMet(延长过程中为其他延长过程中为其他tRNA)移移入入E位并脱离，位并脱离，位于位于A位上的肽酰位上的肽酰-tRNA转转入入P位，位，A位空出。位空出。图图 肽链延长阶段如此三步一循环，肽链延长阶段如此三步一循环，53方向阅读方向阅读mRNA 密码子，肽链从密码子，肽链从N端端C端延长。端延长。延长动画延长动画 l当 核 糖 体当 核 糖 体A位 出 现位 出 现 终 止 密 码 子终 止 密 码 子（UAA,UAG,UGA）时，时
19、，RF-1或或RF-2辨认辨认结合终止密码子，进入结合终止密码子，进入A位。位。l在在RF-3介导下触发核糖体构象改变，诱介导下触发核糖体构象改变，诱导导转肽酶转变为酯酶活性转肽酶转变为酯酶活性，水解肽，水解肽-tRNA，释出肽链。释出肽链。l在在IF-1、IF-3作用下作用下各组分分离，翻译结各组分分离，翻译结束。束。图图 动画动画 （三）终止阶段（三）终止阶段 真核生物蛋白质合成过程与原核生物真核生物蛋白质合成过程与原核生物基本相同，但反应更复杂，涉及的蛋基本相同，但反应更复杂，涉及的蛋白质因子更多，包括：白质因子更多，包括：真核起始因子真核起始因子eIF 真核真核延长因子延长因子eEF
20、真核释放因子真核释放因子eRF。二、真核生物蛋白质合成过程二、真核生物蛋白质合成过程种类种类生物学功能生物学功能起始因子起始因子eIF-1多功能因子，参与翻译多个步骤多功能因子，参与翻译多个步骤eIF-2促进促进Met-tRNAiMet与小亚基结合与小亚基结合eIF-2B eIF-3结合小亚基，促进大小亚基分离结合小亚基，促进大小亚基分离结合小亚基，促进大小亚基分离结合小亚基，促进大小亚基分离eIF-4AeIF-4F复合物成分，有复合物成分，有RNA解螺旋酶活性，解除解螺旋酶活性，解除mRNA5-端的发夹结构，使其与小亚基结合端的发夹结构，使其与小亚基结合eIF-4EeIF-4F复合物成分，结
21、合复合物成分，结合mRNA 5帽子结构帽子结构eIF-4GeIF-4F复合物成分，结合复合物成分，结合eIF-4E、eIF-3和和PABPeIF-4B结合结合mRNA，促进，促进mRNA扫描定位起始扫描定位起始AUGeIF-5促进各种起始因子从小亚基解离，进而结合大亚基促进各种起始因子从小亚基解离，进而结合大亚基eIF-6促进核糖体分离成大小亚基促进核糖体分离成大小亚基延长因子延长因子eEF1-相当于相当于EF-TueEF1-调节亚基，相当于调节亚基，相当于EF-TseEF-2有转位酶活性，相当于有转位酶活性，相当于EF-G 释放因子释放因子eRF识别所有终止密码子，具有原核生物各类识别所有终
22、止密码子，具有原核生物各类RF的功能的功能参与真核生物翻译的各种蛋白质因子参与真核生物翻译的各种蛋白质因子（一）起始阶段（一）起始阶段eIF-2B、eIF-3与小亚基结合，在与小亚基结合，在eIF-6参参与下，促进大小亚基解离。与下，促进大小亚基解离。1.1.核糖体大小亚基分离核糖体大小亚基分离2.2.Met-tRNAiMet与核糖体小亚基与核糖体小亚基结合结合eIF-2与与GTP结合，再结合结合，再结合Met-tRNAiMet，在其他在其他eIF参与下，与小亚基结合。参与下，与小亚基结合。3.3.mRNA在在核糖体小亚基就位核糖体小亚基就位leIF-4E结合结合mRNA的的5端帽子结构，并与
23、端帽子结构，并与eIF-4A、eIF-4G共同形成共同形成帽子结合蛋白复帽子结合蛋白复合物合物(eIF-4F复合物复合物)。lpolyA结合蛋白结合蛋白(polyA binding protein,PABP）结合结合polyA。leIF-4G通过分别与通过分别与PABP和和eIF-3结合而将结合而将mRNA结合于小亚基上。结合于小亚基上。l在在eIF-4B和和eIF-4A作用下，作用下，Met-tRNAiMet在在mRNA上扫描结合起始上扫描结合起始AUG（其位于其位于Kozak序列序列ACCAUGG中），使中），使mRNA在小在小亚基上准确定位。亚基上准确定位。通过通过eIF-5作用和水解作
24、用和水解GTP供能，促供能，促使各种使各种eIF从小亚基释放，大亚基与小从小亚基释放，大亚基与小亚基结合，形成亚基结合，形成翻译起始复合物。翻译起始复合物。4.4.核糖体大亚基结合核糖体大亚基结合（二）延长阶段（二）延长阶段 真核生物肽链延长过程与原核生物基真核生物肽链延长过程与原核生物基本相同，延长因子不同本相同，延长因子不同,其核糖体无其核糖体无E位，位，转位时卸载的转位时卸载的tRNA直接从直接从P P位脱落。位脱落。真核翻译终止过程与原核相似，真核翻译终止过程与原核相似，eRF只只有一种，可完成原核各有一种，可完成原核各RF的功能。的功能。（三）终止阶段（三）终止阶段l多聚核糖体多聚核
25、糖体（polysome）原核与真核生物的一条原核与真核生物的一条mRNA上可附上可附着着10100个核糖体，同时进行肽链合个核糖体，同时进行肽链合成，此成，此mRNA与多个核糖体的聚合物与多个核糖体的聚合物称多聚核糖体，电镜下显示为羽毛状。称多聚核糖体，电镜下显示为羽毛状。图图1 1 图图2 2 每个氨基酸活化为氨基酰每个氨基酸活化为氨基酰tRNA消耗消耗2 2个高能磷酸键。个高能磷酸键。进位、转位各消耗进位、转位各消耗1 1个高能磷酸键。个高能磷酸键。为保持蛋白质合成的高度保真性而进为保持蛋白质合成的高度保真性而进行校正消耗能量。行校正消耗能量。每生成一个肽键，平均要消耗每生成一个肽键，平均
26、要消耗5 5个高能个高能磷酸键磷酸键（ATP+GTP）。）。l蛋白质翻译能量消耗蛋白质翻译能量消耗 第三节第三节 蛋白质翻译后修饰和靶向输送蛋白质翻译后修饰和靶向输送l新生多肽链必须经过翻译后加工修饰才新生多肽链必须经过翻译后加工修饰才能成为具有天然构象的功能蛋白质。能成为具有天然构象的功能蛋白质。l翻译后修饰包括翻译后修饰包括多肽链折叠为天然构象多肽链折叠为天然构象蛋白质、一级结构的修饰、空间结构的蛋白质、一级结构的修饰、空间结构的修饰。修饰。l蛋白质合成后被定向输送到相应位置，蛋白质合成后被定向输送到相应位置，发挥其功能作用即发挥其功能作用即蛋白质靶向输送。蛋白质靶向输送。一、多肽链折叠为
27、天然构象的蛋白质一、多肽链折叠为天然构象的蛋白质 多肽链折叠为天然构象的蛋白质一般需多肽链折叠为天然构象的蛋白质一般需要其他酶或蛋白质的辅助。要其他酶或蛋白质的辅助。参与多肽参与多肽链折叠的链折叠的大分子大分子分子伴侣分子伴侣 肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶 蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶 热休克蛋白热休克蛋白伴侣蛋白伴侣蛋白1.分子伴侣分子伴侣l分子伴侣分子伴侣是细胞内一类可识别肽链的是细胞内一类可识别肽链的非天然构象、促进各功能域和整体蛋非天然构象、促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠的保守蛋白质白质的正确折叠的保守蛋白质。l参与多肽链折叠的分子伴侣主要有参与多肽链折叠的分子伴侣主
28、要有热热休克蛋白休克蛋白和和伴侣蛋白伴侣蛋白两大类。两大类。热休克蛋白热休克蛋白(heat shock protein,HSP)包括包括三族：三族：（1）热休克蛋白热休克蛋白HSP70（DnaK）HSP40（DnaJ）GrpEDnaK、DnaJ分别是基因分别是基因dnaK和dnaJ的产物的产物。HSP40HSP40-多肽复合物多肽复合物 HSP70HSP70-ATP-ATP复合物复合物 HSP40-HSP70-ADP-HSP40-HSP70-ADP-多肽复合物多肽复合物 ATPATP水解（水解（HSP70HSP70催化）催化）GrpE ATPADP复合物解离，多肽链进行折叠复合物解离，多肽链进
29、行折叠 未完成折叠者可重复进行或未完成折叠者可重复进行或进入进入GroEL反应循环折叠反应循环折叠 热休克蛋白参与多肽链折叠的过程热休克蛋白参与多肽链折叠的过程（2 2）伴侣蛋白）伴侣蛋白(chaperonin)l伴侣蛋白包括伴侣蛋白包括GroEL和和GroES家族。家族。lGroEL是是14个相同亚基组成的桶状的未个相同亚基组成的桶状的未封闭复合体，顶部是桶状空腔出口。封闭复合体，顶部是桶状空腔出口。lGroES是由是由7个相同亚基组成的圆顶状个相同亚基组成的圆顶状蛋白质，作盖子封闭蛋白质，作盖子封闭GroEL出口，形成出口，形成能完成肽链折叠的微环境。能完成肽链折叠的微环境。多肽链折叠的多
30、肽链折叠的GroELGroES反应循环反应循环l蛋白质二硫键对蛋白质天然构象形成非蛋白质二硫键对蛋白质天然构象形成非常重要。常重要。l蛋白质二硫键异构酶可催化肽链中错配蛋白质二硫键异构酶可催化肽链中错配二硫键断裂并形成正确二硫键连接。其二硫键断裂并形成正确二硫键连接。其在内质网腔活性很高。在内质网腔活性很高。2.蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶 3.肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶 l脯氨酸为亚氨基酸，多肽链中肽酰脯氨酸为亚氨基酸，多肽链中肽酰-脯氨酸间的肽键有顺反两种异构体。脯氨酸间的肽键有顺反两种异构体。l肽酰肽酰-脯氨酰顺反异构酶可促进顺反脯氨酰顺反异构酶可促进顺反异构体之间的转换
31、。异构体之间的转换。（一）肽链（一）肽链N端和端和C端的修饰端的修饰n新合成的肽链新合成的肽链N端总是甲酰甲硫氨酸端总是甲酰甲硫氨酸（原核生物）或甲硫氨酸（真核生物），（原核生物）或甲硫氨酸（真核生物），在酶作用下除去在酶作用下除去N-甲酰基、甲酰基、N端甲硫氨端甲硫氨酸或酸或N端肽段。端肽段。nC端也可出现修饰现象。端也可出现修饰现象。二、蛋白质一级结构的修饰二、蛋白质一级结构的修饰1.糖基化：糖基化：天冬酰胺残基的酰胺基、丝氨天冬酰胺残基的酰胺基、丝氨 酸和苏氨酸残基的羟基可发生糖基化。酸和苏氨酸残基的羟基可发生糖基化。2.2.羟基化：羟基化：胶原蛋白中脯氨酸、赖氨酸残胶原蛋白中脯氨酸、赖
32、氨酸残基羟化。基羟化。3.3.甲基化：甲基化：蛋白质的谷氨酸、精氨酸、天蛋白质的谷氨酸、精氨酸、天冬氨酸、赖氨酸残基可发生甲基化。冬氨酸、赖氨酸残基可发生甲基化。（二）氨基酸残基的化学修饰（二）氨基酸残基的化学修饰4.4.磷酸化：磷酸化：丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸残丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸残 基磷酸化。基磷酸化。5.5.二硫键形成：二硫键形成：肽链中的二硫键形成。肽链中的二硫键形成。6.6.亲脂性修饰：亲脂性修饰：某些蛋白质在特定位置某些蛋白质在特定位置连接亲脂性脂链，如脂肪酸链、多异连接亲脂性脂链，如脂肪酸链、多异戊二烯链等，以便嵌入膜脂双层。戊二烯链等，以便嵌入膜脂双层。某些多肽链经水解加工可产
33、生多种不同活某些多肽链经水解加工可产生多种不同活性的蛋白质或肽。性的蛋白质或肽。鸦片促黑皮质鸦片促黑皮质素原（素原（POMCPOMC）ACTHACTH-促黑激素（促黑激素（-MSH-MSH）-促黑激素（促黑激素（-MSH-MSH）内啡肽（内啡肽（、）-脂酸释放激素脂酸释放激素图图-脂酸释放激素脂酸释放激素促肾上腺皮质激素样中叶肽促肾上腺皮质激素样中叶肽（三）多肽链的水解加工（三）多肽链的水解加工三、空间结构的修饰三、空间结构的修饰（一）亚基聚合（一）亚基聚合 如血红蛋白如血红蛋白2 22 2 亚基的聚合。亚基的聚合。（二）辅基连接（二）辅基连接 如带辅基酶的辅基连接，糖蛋白的糖如带辅基酶的辅基
34、连接，糖蛋白的糖基连接。基连接。四、蛋白质合成后的靶向输送四、蛋白质合成后的靶向输送 蛋白质合成后被定向输送到其发挥作用的蛋白质合成后被定向输送到其发挥作用的目标位点，此过程称为目标位点，此过程称为蛋白质的靶向输送蛋白质的靶向输送。（一）靶向输送的蛋白质信号序列（一）靶向输送的蛋白质信号序列 所有靶向输送的蛋白质存在所有靶向输送的蛋白质存在N N端或端或C C端特异端特异氨基酸序列，可引导蛋白质转移到适当靶氨基酸序列，可引导蛋白质转移到适当靶部位，此序列称为部位，此序列称为信号序列信号序列。表表（二）分泌型蛋白的靶向输送（二）分泌型蛋白的靶向输送l真核细胞分泌型蛋白合成时，由真核细胞分泌型蛋白
35、合成时，由N N端端信号肽信号肽引导进入内质网处理。引导进入内质网处理。l通过内质网形成的通过内质网形成的囊泡囊泡转移到高尔基转移到高尔基复合体，经糖基化后再包装为复合体，经糖基化后再包装为分泌小分泌小泡泡运至细胞膜。运至细胞膜。l通过通过胞吐作用胞吐作用分泌到胞外分泌到胞外。分泌型蛋白与溶酶体蛋白的靶向输送分泌型蛋白与溶酶体蛋白的靶向输送分泌型蛋白进入内质网的过程：分泌型蛋白进入内质网的过程：l真核细胞液中存在真核细胞液中存在信号肽识别颗粒信号肽识别颗粒(signal recognition particles,SRP)，可识别结合分可识别结合分泌型蛋白质的泌型蛋白质的N端信号肽。端信号肽。
36、l内质网膜上有内质网膜上有SRP受体、核蛋白体受体、受体、核蛋白体受体、肽转位复合物肽转位复合物参与蛋白质进入内质网过参与蛋白质进入内质网过程。程。图图（三）溶酶体蛋白的靶向输送（三）溶酶体蛋白的靶向输送l溶酶体蛋白合成输送到高尔基复合体的过程溶酶体蛋白合成输送到高尔基复合体的过程与分泌型蛋白相同。与分泌型蛋白相同。l在高尔基复合体与在高尔基复合体与6-磷酸甘露糖磷酸甘露糖结合，再与结合，再与6-磷酸甘露糖受体磷酸甘露糖受体结合，结合，并形成并形成运输小泡。运输小泡。l运输小泡与运输小泡与分选小泡分选小泡融合，分选小泡分出融合，分选小泡分出囊囊泡泡将蛋白运送溶酶体。受体可返回高尔基复将蛋白运送
37、溶酶体。受体可返回高尔基复合体再利用。合体再利用。分泌型蛋白与溶酶体蛋白的靶向输送分泌型蛋白与溶酶体蛋白的靶向输送（四）内质网蛋白的靶向输送（四）内质网蛋白的靶向输送l内质网驻留蛋白与分泌型蛋白一样，合成内质网驻留蛋白与分泌型蛋白一样，合成并进入内质网腔。并进入内质网腔。l随囊泡输送到高尔基复合体加工。随囊泡输送到高尔基复合体加工。l内质网蛋白含有内质网蛋白含有C-端滞留信号序列（端滞留信号序列（C端端-Lys-Asp-Glu-Leu），），与高尔基复合体上的与高尔基复合体上的相应受体相应受体结合，随囊泡输送回内质网。结合，随囊泡输送回内质网。（五）质膜蛋白的靶向输送（五）质膜蛋白的靶向输送l
38、 质膜蛋白在粗面内质网上合成后质膜蛋白在粗面内质网上合成后锚定锚定在内在内质网膜上。质网膜上。l 单次跨膜蛋白肽链中含一段单次跨膜蛋白肽链中含一段跨膜序列（终跨膜序列（终止转移序列），止转移序列），多次跨膜蛋白肽链中含多多次跨膜蛋白肽链中含多个跨膜序列。跨膜序列可与内质网脂质双个跨膜序列。跨膜序列可与内质网脂质双层作用而结合在一起。层作用而结合在一起。l 质膜蛋白以跨膜形式通过内质网膜质膜蛋白以跨膜形式通过内质网膜“出芽出芽”形成形成囊泡，囊泡，转移到高尔基复转移到高尔基复合体加工，合体加工，l 再随高尔基复合体形成的再随高尔基复合体形成的囊泡囊泡运至细运至细胞膜，并与细胞膜融合为新的质膜。胞
39、膜，并与细胞膜融合为新的质膜。（六）线粒体蛋白的靶向输送（六）线粒体蛋白的靶向输送l要进入线粒体的蛋白与胞液中要进入线粒体的蛋白与胞液中HSP70结合，结合，转运到线粒体，通过蛋白转运到线粒体，通过蛋白N端信号序列，端信号序列，识别结合线粒体外膜的识别结合线粒体外膜的受体复合物。受体复合物。l线粒体外膜转运体线粒体外膜转运体(Tom)和内膜转运体和内膜转运体(Tim)组成组成蛋白通道蛋白通道，线粒体中，线粒体中HSP70水解水解ATP提提供蛋白进入线粒体的动力。供蛋白进入线粒体的动力。图图（七）细胞核蛋白的靶向输送（七）细胞核蛋白的靶向输送l要进入细胞核的蛋白有要进入细胞核的蛋白有核定位序列核
40、定位序列NLS，结合胞液的结合胞液的输入因子输入因子二聚体二聚体形成复合形成复合物，导向核膜孔。物，导向核膜孔。l核膜孔有核膜孔有小小GTP酶酶Ran蛋白，蛋白，分解分解GTP促进促进蛋白复合物进入细胞核内。蛋白复合物进入细胞核内。l输入因子输入因子和和先后从复合物解离，返回先后从复合物解离，返回利用，蛋白质定位核内。利用，蛋白质定位核内。图图第五节第五节 蛋白质生物合成的干扰和抑制蛋白质生物合成的干扰和抑制 一、抗生素一、抗生素 抗生素抗生素(antibiotics)是一类由某些真菌、是一类由某些真菌、细菌等微生物产生的药物，有抑制其他微细菌等微生物产生的药物，有抑制其他微生物生长或杀死其他
41、微生物的能力。生物生长或杀死其他微生物的能力。对宿主无毒性的抗生素可用于预防和治对宿主无毒性的抗生素可用于预防和治疗人、动物和植物的感染性疾病。疗人、动物和植物的感染性疾病。（一）影响翻译起始的抗生素（一）影响翻译起始的抗生素伊短菌素伊短菌素可作用于原核、真核生物核糖可作用于原核、真核生物核糖体小亚基，引起体小亚基，引起mRNA在核糖体上错位，在核糖体上错位，阻碍翻译起始复合物的形成，为阻碍翻译起始复合物的形成，为抗肿瘤抗肿瘤药物。药物。（二）影响翻译延长的抗生素（二）影响翻译延长的抗生素1、干扰进位的抗生素干扰进位的抗生素四环素、土霉素四环素、土霉素作用于原核生物核糖作用于原核生物核糖体小亚
42、基体小亚基A位，抑制氨基酰位，抑制氨基酰-tRNA进进位位，为，为抗菌药物。抗菌药物。2、引起读码错误的抗生素、引起读码错误的抗生素链霉素、新霉素、巴龙霉素链霉素、新霉素、巴龙霉素作用于作用于原核生物核糖体小亚基，改变其构原核生物核糖体小亚基，改变其构象，引起读码错误，影响蛋白质合象，引起读码错误，影响蛋白质合成，均为成，均为抗菌药物。抗菌药物。3、影响肽键合成的抗生素、影响肽键合成的抗生素l氯霉素氯霉素与原核生物核糖体大亚基结合，与原核生物核糖体大亚基结合，阻止转肽酶催化的转肽反应。阻止转肽酶催化的转肽反应。l林可霉素林可霉素作用于原核生物核糖体大亚作用于原核生物核糖体大亚基基A位和位和P位
43、，位，抑制肽键形成。抑制肽键形成。l红霉素红霉素作用于原核生物核糖体大亚基作用于原核生物核糖体大亚基的肽链排出通道，抑制肽键的进一步的肽链排出通道，抑制肽键的进一步形成。以上抗生素均为形成。以上抗生素均为抗菌药物。抗菌药物。l嘌呤霉素嘌呤霉素结构与酪氨酰结构与酪氨酰-tRNA相似，可相似，可取代一些氨基酰取代一些氨基酰-tRNA进入核糖体进入核糖体A位，位，抑制蛋白质合成，对原核、真核生物抑制蛋白质合成，对原核、真核生物均有作用，为均有作用，为抗肿瘤药物。抗肿瘤药物。l放线菌酮放线菌酮抑制真核生物核糖体转肽酶，抑制真核生物核糖体转肽酶，用于医学研究。用于医学研究。4、影响转位的抗生素、影响转位
44、的抗生素l夫西地酸、细球菌素夫西地酸、细球菌素可抑制原核生物可抑制原核生物EF-G的转位酶活性，阻止转位反应的转位酶活性，阻止转位反应。l壮观霉素壮观霉素结合原核生物核糖体小亚基，结合原核生物核糖体小亚基，抑制抑制EF-G的转位酶催化的反应的转位酶催化的反应。以上抗生素均为以上抗生素均为抗菌药物。抗菌药物。二、其他干扰蛋白质合成的物质二、其他干扰蛋白质合成的物质 （一）毒素（一）毒素 1、白喉毒素白喉毒素 由白喉杆菌产生，是一种修饰酶，利由白喉杆菌产生，是一种修饰酶，利用用NAD+对真核生物对真核生物eEF-2进行共价修饰，进行共价修饰，使使eEF-2失活。对真核生物有剧烈的毒失活。对真核生物
45、有剧烈的毒性。性。图图 l蓖麻蛋白是蓖麻籽中所含的糖蛋白，由蓖麻蛋白是蓖麻籽中所含的糖蛋白，由A、B两条多肽链组成。两条多肽链组成。lA链是一种酶链是一种酶，作用于真核生物核糖体，作用于真核生物核糖体大大亚基的亚基的28S rRNA，催化其中腺苷酸发生，催化其中腺苷酸发生脱嘌呤基反应，使脱嘌呤基反应，使28S rRNA降解。降解。lB链对链对A链发挥毒性有重要的促进作用。链发挥毒性有重要的促进作用。2蓖麻蛋白蓖麻蛋白(ricin)l真核细胞感染病毒后分泌的具有抗病毒作真核细胞感染病毒后分泌的具有抗病毒作用的蛋白质，可抑制病毒的复制。用的蛋白质，可抑制病毒的复制。l分类：分类：-型（白细胞型）型
46、（白细胞型）-型（成纤维细胞型）型（成纤维细胞型）-型（淋巴细胞型）型（淋巴细胞型）（二）干扰素（二）干扰素IFN(interferon)l干扰素在病毒双链干扰素在病毒双链RNA存在下，诱导一存在下，诱导一种种蛋白激酶蛋白激酶活化，使活化，使eIF-2发生磷酸化失发生磷酸化失活，抑制病毒蛋白质合成。活，抑制病毒蛋白质合成。图图1 1l干扰素与双链干扰素与双链RNA共同活化共同活化2-5寡聚腺寡聚腺苷酸苷酸（2-5A）合成酶合成酶，催化，催化ATP聚合生聚合生成成2-5A，可活化核酸内切酶可活化核酸内切酶RNase L，降解病毒降解病毒mRNA。图图2 2遗遗传传密密码码表表返回返回遗遗传传密密
47、码码表表返回返回摆动配对摆动配对G U C53ACI53tRNAaamRNA31反密码子反密码子第第1 1位位IUG密码子密码子第第3 3位位U C AA GUC返回返回核糖体大、小亚基结构模式核糖体大、小亚基结构模式返回返回原核生物原核生物真核生物真核生物核糖核糖体体小亚基小亚基大亚基大亚基核糖核糖体体小亚基小亚基大亚基大亚基S70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA5S-rRNA23S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5S-rRNA5.8S-rRNA蛋白蛋白质质rpS 21种种rpL 36种种rpS 33种种rpL 49种种 原核生物与真核生物核糖体组成原核生物
48、与真核生物核糖体组成 返回返回E53PAGUGUCCGGA53CAC A位位（aminoacyl site,氨基酰位）在大小亚基上氨基酰位）在大小亚基上 P位位（peptidyl site,肽酰位）在大小亚基上肽酰位）在大小亚基上 E位位 （exit site，排出位）在大亚基上，排出位）在大亚基上(真核无真核无)翻译中的核糖体结构模式翻译中的核糖体结构模式返回返回G U C53ACG53tRNAmRNACCAOHR|CH-NH2|COOH返回返回G U C53ACG53tRNAmRNACCAOHR|CH-NH2|COOH返回返回S-CH3|CH2|CH2|CH-CHO-NH2-COO-tRN
49、AfMetS-CH3|CH2|CH2|CH-COO-tRNAfMet转甲酰基酶转甲酰基酶N10-CHO-FH4Met-tRNAfMetfMet-tRNAfMetNH2-N-甲酰甲硫氨酰甲酰甲硫氨酰tRNA生成生成返回返回IF-1IF-2IF-3eIF-2B eIF-2eIF-3eIF-4AeIF-4BeIF-4EeIF-4GeIF-5eIF-6结合小亚基促进大小亚基分离并据结合小亚基促进大小亚基分离并据A位位与与ATP 结合起始结合起始tRNA促进结合促进结合AUG结结合小亚基促进大小亚基分离合小亚基促进大小亚基分离原核生物原核生物结合小亚基促进大小亚基分离结合小亚基促进大小亚基分离促进起始促
50、进起始tRNA与小亚基结合与小亚基结合结合小亚基促进大小亚基分离结合小亚基促进大小亚基分离促进促进mRNA结合小亚基有解螺旋酶活性结合小亚基有解螺旋酶活性促进促进mRNA扫描定位起始扫描定位起始AUG结合结合mRNA 5帽子帽子结合结合eIF-4E和和PAB（polyA结合蛋白）结合蛋白）促进各促进各eIF从小亚基解离及大亚基结合从小亚基解离及大亚基结合促进大小亚基分离促进大小亚基分离真核生物真核生物起始因子起始因子生物功能生物功能返回返回CAUfMetGTPIF2E53EmRNAPAPAIF3IF1EIF1 IF2IF3GDP+PiGAU53PAIF3IF1GAU53PAIF3IF1GAU5
