1、12 12 蛋白质的生物合成（翻译蛋白质的生物合成（翻译）本章重点与难点本章重点与难点重点：了解密码子的概念与特点；重点：了解密码子的概念与特点；RNARNA在在蛋白质生物合成中的作用；蛋白质合成过蛋白质生物合成中的作用；蛋白质合成过程及合成后加工与运输。程及合成后加工与运输。难点：核糖体的结构；蛋白质合成过程；难点：核糖体的结构；蛋白质合成过程；肽链合成后的加工与定向运输；蛋白质生肽链合成后的加工与定向运输；蛋白质生物合成的干扰和抑制物合成的干扰和抑制DNA:ATGCATGCATGCRNA:AUGCAUGCAUGCPROTEIN:aa1 aa2 aa3 aa4什么样的碱基序列决定什么样的氨基
2、酸序列?如何实现碱基序列到氨基酸序列的转变？蛋白质的生物合蛋白质的生物合成成，即，即翻译或表翻译或表达达，就是将核酸，就是将核酸中由中由 4 种种核苷酸核苷酸序列序列编码的遗传编码的遗传信息，通过信息，通过遗传遗传密码密码破译的方式破译的方式解读为蛋白质一解读为蛋白质一级结构中级结构中20种种氨氨基酸的排列顺序基酸的排列顺序n20种氨基酸(AA)作为原料n酶及众多蛋白因子，如IF、eIF nATP、GTP、无机离子参与蛋白质生物合成的物质包括参与蛋白质生物合成的物质包括l 三种三种RNAmRNA（作为蛋白质生物合成的模板，决作为蛋白质生物合成的模板，决定多肽链中氨基酸的排列顺序定多肽链中氨基酸
3、的排列顺序）rRNA（蛋白体生物合成的场所蛋白体生物合成的场所）tRNA（搬运氨基酸的工具搬运氨基酸的工具）一、翻译模板一、翻译模板mRNA及遗传密码及遗传密码n mRNA是遗传信息的携带者 遗传学将编码一个蛋白质或多肽的遗传单位遗传学将编码一个蛋白质或多肽的遗传单位称为称为顺反子顺反子(cistron)。原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录原核细胞中数个结构基因常串联为一个转录单位，转录生成的单位，转录生成的mRNA可编码几种功能相可编码几种功能相关的蛋白质，为关的蛋白质，为多顺反子多顺反子(polycistron)。真核真核mRNA只编码一种蛋白质，为只编码一种蛋白质，为单顺反子单顺反子
4、(single cistron)。原核生物的多顺反子原核生物的多顺反子真核生物的单顺反子真核生物的单顺反子非编码序列非编码序列核蛋白体结合位点核蛋白体结合位点起始密码子起始密码子终止密码子终止密码子编码序列编码序列PPP5 3 蛋白质蛋白质PPPmG-5 3 蛋白质蛋白质 我们已经知道,多肽上氨基酸的排列次序最终是由DNA上核苷酸的排列次序决定的，而直接决定多肽上氨基酸次序的是mRNA上的核苷酸的排列次序,不论是DNA还是mRNA都是由4种核苷酸构成，而组成多肽的氨基酸有20种,显然,必须是几个核苷酸的组合编码一个氨基酸才能应付局面.用数学方法很容易算出,如果每2个核苷酸编码1个氨基酸,那么4
5、种核苷酸只有16中编码方式，显然不行,如果每3个核苷酸编码1个氨基酸,则有64种编码方式,很理想,如果4对1则有256种,太没必要也太复杂了,时刻记住生物体是一个最理想的体系.而且科学家们用生物化学实验已经证实是3个碱基编码1个氨基酸,称为三联体密码或密码子。遗传密码的破译遗传密码的破译在遗传密码的破译中,美国科学家M.W.Nirenberg等人做出了重要贡献,并于1968年获得了诺贝尔生理医学奖.早在1961年，M.W.Nirenberg等人在大肠杆菌的无细胞体系中外加poly(U)模板、20种标记的氨基酸，经保温后得到了多聚phe-phe-phe，于是推测UUU编码phe。利用同样的方法得
6、到CCC编码pro，GGG编码gly，AAA编码lys。如果利用poly（UC），则得到多聚Ser-Leu-Ser-Leu，推测UCU编码Ser，CUC编码Leu，因为poly（UC）有两种读码方式：UCUCUC和CUCUCU采用这种方式，到1965年就全部破译了64组密码子。l mRNA上存在遗传密码上存在遗传密码mRNA分子上从分子上从5 至至3 方向，由方向，由AUG开始，每开始，每3个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白个核苷酸为一组，决定肽链上某一个氨基酸或蛋白质合成的起始、终止信号，称为质合成的起始、终止信号，称为三联体密码三联体密码(triplet coden)。在64个密
7、码子中有61个编码氨基酸，3个不编码任何氨基酸而起肽链合成的终止作用，称为终止密码子，它们是UAG、UAA、UGA，密码子AUG（编码Met）又称起始密码子。起始密码起始密码(initiation coden):AUG，GUG终止密码终止密码(termination coden):UAA，UAG，UGA 遗遗传传密密码码表表从mRNA 5端起始密码子AUG到3端终止密码子之间的核苷酸序列，各个三联体密码连续排列编码一个蛋白质多肽链，称为开放阅读框架(open reading frame,ORF)。1.连续性连续性(commaless)l遗传密码的特点遗传密码的特点编码蛋白质氨编码蛋白质氨基酸序
8、列的各个三基酸序列的各个三联体密码连续阅读，联体密码连续阅读，密码间既无间断也密码间既无间断也无交叉。无交叉。基因损伤引起基因损伤引起mRNA阅读框架内的碱基发生阅读框架内的碱基发生插入或缺失，可能导致框移突变插入或缺失，可能导致框移突变(frameshift mutation)。2.简并性简并性(degeneracy)遗传密码遗传密码共有共有64个个，其中其中61个密码子对应个密码子对应20中氨基酸，中氨基酸，除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸除色氨酸和甲硫氨酸仅有一个密码子外，其余氨基酸有有2、3、4个或多至个或多至6个三联体为其编码。个三联体为其编码。3.通用性通用性(uni
9、versal)蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到蛋白质生物合成的整套密码，从原核生物到人类都通用。人类都通用。已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植已发现少数例外，如动物细胞的线粒体、植物细胞的叶绿体。物细胞的叶绿体。密码的通用性进一步证明各种生物进化自同密码的通用性进一步证明各种生物进化自同一祖先。一祖先。4.摆动性摆动性(wobble)转运氨基酸的转运氨基酸的tRNA的反密码需要通过的反密码需要通过碱基互补与碱基互补与mRNA上的遗传密码反向配对结上的遗传密码反向配对结合，但反密码与密码间不严格遵守常见的碱合，但反密码与密码间不严格遵守常见的碱基配对规律，称为摆动配对。基配对规律，称为
10、摆动配对。5 5、方向性、方向性 即解读方向为即解读方向为5 3U摆动配对摆动配对 tRNA反密码子第1位碱基IUGACmRNA密码子第3位碱基U,C,A A,G U,CUG密码子、反密码子配对的摆动密码子、反密码子配对的摆动n反密码对密码的识别，通常也是根据碱基互补原则，即AU，GC配对。但反密码的第一个核苷酸与第三核苷酸之间的配对，并不严格遵循碱基互补原则。如反密码第一个核苷酸为，则可与，则可与A、U或或C配对配对，如为U，则可与则可与A或或G配对配对，这种配对称为不稳定配对不稳定配对。二、核蛋白体是多肽链合成的装置或场所二、核蛋白体是多肽链合成的装置或场所原核生物原核生物真核生物真核生物
11、核蛋核蛋白体白体小亚基小亚基大亚基大亚基核蛋核蛋白体白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 不同细胞核蛋白体的组成不同细胞核蛋白体的组成 核核蛋蛋白白体体的的组组成成n大肠杆菌核蛋白体的空间结构为一椭圆球体，其30S亚基呈哑铃状，50S亚基带有三角，中间凹陷形成空穴，将30S小亚基抱住，两亚基的结合面为蛋白质生物合成的场所。原核生物翻译过程中核蛋白体结构模式原核生物翻译过程中
12、核蛋白体结构模式:A位：氨基酰位位：氨基酰位(aminoacyl site)P位：肽酰位位：肽酰位(peptidyl site)E位：排出位位：排出位(exit site)核糖体包括如下部位：核糖体包括如下部位：容纳容纳mRNA的部位的部位结合氨基酰结合氨基酰tRNA的部位（的部位（A位点）位点）结合肽酰结合肽酰tRNA的部位（的部位（P位点）位点）形成肽键的部位（转肽酶中心）形成肽键的部位（转肽酶中心）n核蛋白体的大、小亚基分别有不同的功能：1小亚基：可与mRNA、GTP和起动tRNA结合。2大亚基：（1）具有两个不同的tRNA结合点。A位（右）受位或氨酰基位，可与新进入的氨基酰tRNA结合
13、；P位（左）给位或肽酰基位，可与延伸中的肽酰基tRNA结合。（2）具有转肽酶活性：将给位上的肽酰基转移给受位上的氨基酰tRNA，形成肽键。（3）具有GTPase活性，水解GTP，获得能量。（4）具有起动因子、延长因子及释放因子的结合部位。n在蛋白质生物合成过程中，常常由若干核蛋白体结合在同一mRNA分子上，同时进行翻译，但每两个相邻核蛋白之间存在一定的间隔，形成念球状结构。n由若干核蛋白体结合在一条mRNA上同时进行多肽链的翻译所形成的念球状结构称为多核蛋白体。三、三、tRNA与氨基酸的活化与氨基酸的活化反反密码环密码环氨基酸臂氨基酸臂tRNA的三级结构示意图的三级结构示意图氨基酸氨基酸+tR
14、NA氨基酰氨基酰-tRNAATP AMPPPi氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶（一）氨基酰（一）氨基酰-tRNA合成酶合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase)l 氨基酸的活化氨基酸的活化第一步反应第一步反应氨基酸氨基酸 ATP-E 氨基酰氨基酰-AMP-E AMP PPi第二步反应第二步反应氨基酰氨基酰-AMP-E tRNA 氨基酰氨基酰-tRNA AMP E tRNA与酶与酶结合的模型结合的模型tRNA氨基酰氨基酰-tRNA合成酶合成酶ATPn 氨基酰氨基酰-tRNA合成酶对底物合成酶对底物n 氨基酸和氨基酸和tRNA都有高度特异性。都有高度特异性。n 氨基酰氨基酰-t
15、RNA合成酶具有校正活性合成酶具有校正活性n 氨基酰氨基酰-tRNA的表示方法：的表示方法：Ala-tRNAAla Ser-tRNASer Met-tRNAMet 起始肽链合成的氨基酰起始肽链合成的氨基酰-tRNA:真核生物：Met-tRNAiMet 原核生物：fMet-tRNAifMetn翻译的起始(initiation)n翻译的延长(elongation)n翻译的终止(termination)整个翻译过程可分为整个翻译过程可分为：翻译过程从阅读框架的翻译过程从阅读框架的5-AUG开始，按开始，按mRNA模板三联体密码的顺序延长肽链，直模板三联体密码的顺序延长肽链，直至终止密码出现。至终止密
16、码出现。四、四、蛋白质生物合成过程蛋白质生物合成过程 The Process of Protein Biosynthesis活化氨基酸的缩合活化氨基酸的缩合核蛋白体循环核蛋白体循环 n活化氨基酸缩合生成多肽链的过程在核活化氨基酸缩合生成多肽链的过程在核蛋白体上进行。活化氨基酸在核蛋白体蛋白体上进行。活化氨基酸在核蛋白体上反复翻译上反复翻译mRNA上的密码并缩合生成上的密码并缩合生成多肽链的循环反应过程，称为多肽链的循环反应过程，称为核蛋白体核蛋白体循环循环。n核蛋白体循环过程可分为核蛋白体循环过程可分为起动、延长和起动、延长和终止终止三个阶段，这三个阶段在原核生物三个阶段，这三个阶段在原核生物
17、和真核生物类似，现以原核生物中的过和真核生物类似，现以原核生物中的过程加以介绍。程加以介绍。（一）肽链合成起始（翻译起始）（一）肽链合成起始（翻译起始）指mRNA和起始氨基酰-tRNA分别与核蛋白体结合而形成翻译起始复合物(translational initiation complex)。原核、真核生物各种起始因子的生物功能原核、真核生物各种起始因子的生物功能 促促进进核核蛋蛋白白体体分分离离成成大大小小亚亚基基eIF-6促促进进各各种种起起始始因因子子从从小小亚亚基基解解离离，进进而而结结合合大大亚亚基基eIF-5eIF-4F复复合合物物成成分分，结结合合eIF-4E和和PABeIF-4G
18、eIF-4F复复合合物物成成分分，结结合合mRNA5帽帽子子eIF-4E结结合合mRNA，促促进进mRNA扫扫描描定定位位起起始始AUGeIF-4BeIF-4F复复合合物物成成分分，有有解解螺螺旋旋酶酶活活性性，促促进进mRNA结结合合小小亚亚基基IF-4A最最先先结结合合小小亚亚基基促促进进大大小小亚亚基基分分离离eIF-2B，eIF-3促促进进起起始始tRNA与与小小亚亚基基结结合合eIF-2真真核核生生物物促促进进大大小小亚亚基基分分离离，提提高高P位位对对结结合合起起始始tRNA敏敏感感性性EIF-3促促进进起起始始tRNA与与小小亚亚基基结结合合EIF-2占占据据A位位防防止止结结合
19、合其其他他tRNAIF-1原原核核生生物物生生物物功功能能起起始始因因子子促促进进核核蛋蛋白白体体分分离离成成大大小小亚亚基基eIF-6促促进进各各种种起起始始因因子子从从小小亚亚基基解解离离，进进而而结结合合大大亚亚基基eIF-5eIF-4F复复合合物物成成分分，结结合合eIF-4E和和PABeIF-4GeIF-4F复复合合物物成成分分，结结合合mRNA5帽帽子子eIF-4E结结合合mRNA，促促进进mRNA扫扫描描定定位位起起始始AUGeIF-4BeIF-4F复复合合物物成成分分，有有解解螺螺旋旋酶酶活活性性，促促进进mRNA结结合合小小亚亚基基IF-4A最最先先结结合合小小亚亚基基促促进
20、进大大小小亚亚基基分分离离eIF-2B，eIF-3促促进进起起始始tRNA与与小小亚亚基基结结合合eIF-2真真核核生生物物促促进进大大小小亚亚基基分分离离，提提高高P位位对对结结合合起起始始tRNA敏敏感感性性EIF-3促促进进起起始始tRNA与与小小亚亚基基结结合合EIF-2占占据据A位位防防止止结结合合其其他他tRNAIF-1原原核核生生物物生生物物功功能能起起始始因因子子1、原核生物翻译起始复合物形成、原核生物翻译起始复合物形成n核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；nmRNA在小亚基定位结合；在小亚基定位结合；n起始氨基酰起始氨基酰-tRNA的结合；的结合；n核蛋白体大亚基结合
21、。核蛋白体大亚基结合。1）30S起动复合物的形成：在起动因子的促进下，30S小亚基与mRNA的起动部位，起动tRNA（fmet-tRNAfmet），和GTP结合，形成复合体。2）70S起动前复合体的形成：IF3从30S起动复合体上脱落，50S大亚基与复合体结合，形成70S起动前复合体。3）70S起动复合体的形成：GTP被水解，IF1和IF2从复合物上脱落。此时，tRNAfmet的反密码UAC与mRNA上的起动密码AUG互补结合，tRNAfmet结合在核蛋白的给位（P位）。n在起始密码子AUG上游9-13个核苷酸处，有一段可与核糖体16S rRNA配对结合的、富含嘌呤的3-9个核苷酸的共同序列，
22、一般为AGGA，此序列称SD序列。它与核糖体小亚基内16S rRNA的3端一段富含嘧啶的序列 GAUCACCUCCUUA-OH（暂称反SD序列）互补，形成氢键。使得结合于30S亚基上的起始tRNA能正确地定位于mRNA的起始密码子AUG。n真核生物中的mRNA具有帽子结构，已知需一种特殊的帽子结合蛋白（CBP）以识别此结构。S-D序列序列：mRNA上的上的AGGAGGU区域区域作为翻译起始信号，被称为作为翻译起始信号，被称为ShineDalgarno顺序或顺序或S.D序列。序列。2、真核生物翻译起始复合物形成、真核生物翻译起始复合物形成核蛋白体大小亚基分离；核蛋白体大小亚基分离；起始氨基酰起始
23、氨基酰-tRNA结合；结合；mRNA在核蛋白体小亚基就位；在核蛋白体小亚基就位；核蛋白体大亚基结合。核蛋白体大亚基结合。mRNA eIF-6 GDP+PielF-5ATPADP+PielF4E,elF4G,elF4A,elF4B,PABMetMet-tRNAiMet-elF-2-GTP真核生物翻译起始真核生物翻译起始复合物形成过程复合物形成过程（二）肽链合成延长（二）肽链合成延长指根据mRNA密码序列的指导，次序添加氨基酸从N端向C端延伸肽链，直到合成终止的过程。肽链延长在核蛋白体上连续性循环式进行，又称为核蛋白体循环(ribosomal cycle)，每次循环增加一个氨基酸，包括以下三步：进
24、位进位(entrance)成肽成肽(peptide bond formation)移位移位(translocation)n延伸过程所需蛋白因子称为延伸过程所需蛋白因子称为延长因子延长因子(elongation factor,EF)原核生物：原核生物：EF-T(EF-Tu,EF-Ts)EF-G真核生物：真核生物：EF-1、EF-2 原核延长因子生物功能对应真核延长因子EF-Tu促进氨基酰-tRNA进入A位，结合分解GTPEF-1-EF-Ts调节亚基EF-1-EFG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-2肽链合成的延长因子肽链合成的延长因子 又称注册
25、又称注册(registration)1 1、进位进位指根据指根据mRNA下下一组遗传密码指导，一组遗传密码指导，使相应氨基酰使相应氨基酰-tRNA进入核蛋白体进入核蛋白体A位。位。延长因子延长因子EF-T催化催化进位（原核生物）进位（原核生物）Tu TsGTPGDPA U G53TuTsGTP2 2、成肽成肽是由转肽酶是由转肽酶(transpeptidase)催化的肽催化的肽键形成过程。键形成过程。3 3、移、移位位延长因子EF-G有转位酶(translocase)活性，可结合并水解1分子GTP，促进核蛋白体向mRNA的3侧移动 。进进位位转转位位成肽成肽真核生物肽链合成的延长过程与原核基本相
26、真核生物肽链合成的延长过程与原核基本相似，但有不同的反应体系和延长因子。似，但有不同的反应体系和延长因子。另外，真核细胞核蛋白体没有另外，真核细胞核蛋白体没有E位，转位时位，转位时卸载的卸载的tRNA直接从直接从P位脱落。位脱落。4、真核生物延长过程、真核生物延长过程（三）肽链合成的终止（三）肽链合成的终止当当mRNA上终止密码出现后，多肽链合成上终止密码出现后，多肽链合成停止，肽链从肽酰停止，肽链从肽酰-tRNA中释出，中释出，mRNA、核核蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。蛋白体等分离，这些过程称为肽链合成终止。终止相关的蛋白因子称为释放因子终止相关的蛋白因子称为释放因子(relea
27、se factor,RF)一是识别终止密码，如一是识别终止密码，如RF-1特异识别特异识别UAA、UAG；而而RF-2可识别可识别UAA、UGA。二是诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化二是诱导转肽酶改变为酯酶活性，相当于催化肽酰基转移到水分子肽酰基转移到水分子-OH上，使肽链从核蛋上，使肽链从核蛋白体上释放。白体上释放。释放因子的功能释放因子的功能原核生物释放因子：原核生物释放因子：RF-1，RF-2，RF-3 真核生物释放因子：真核生物释放因子：eRF 肽链终止阶段：肽链终止阶段：n核蛋白体沿核蛋白体沿mRNA链滑动，不链滑动，不断使多肽链延长，直到终止信断使多肽链延长，直到终止信号进入受
28、位。号进入受位。1识别识别：RF识别终止密码，识别终止密码，进入核蛋白体的受位。进入核蛋白体的受位。2水解：水解：RF使转肽酶变为水使转肽酶变为水解酶，多肽链与解酶，多肽链与tRNA之间的酯之间的酯键被水解，多肽链释放。键被水解，多肽链释放。3解离：解离：通过水解通过水解GTP，使核使核蛋白体与蛋白体与mRNA分离，分离，tRNA、RF脱落，核蛋白体解离为大、脱落，核蛋白体解离为大、小亚基。小亚基。原原核核肽肽链链合合成成终终止止过过程程 U A G53RFCOO-从核蛋白体释放出的新生多肽链不具备蛋白质生物活性，必需经过不同的翻译后复杂加工过程才转变为天然构象的功能蛋白。主要包括主要包括多肽
29、链折叠为天然的三维结构 肽链一级结构的修饰高级结构修饰 五、蛋白质合成后加工和输送五、蛋白质合成后加工和输送Posttranslational Processing&Protein Transportation（一）多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质（一）多肽链折叠为天然功能构象的蛋白质n新生肽链的折叠在肽链合成中、合成后完成，新生肽链N端在核蛋白体上一出现，肽链的折叠即开始。可能随着序列的不断延伸肽链逐步折叠，产生正确的二级结构、模序、结构域到形成完整空间构象。n一般认为，多肽链自身氨基酸顺序储存着蛋白质折叠的信息，即一级结构是空间构象的基础。n细胞中大多数天然蛋白质折叠都不是自动完成，而需要
30、其他酶、蛋白辅助。几种有促进蛋白折叠功能的大分子几种有促进蛋白折叠功能的大分子助折叠蛋白助折叠蛋白1.分子伴侣(molecular chaperon)2.蛋白二硫键异构酶(protein disulfide isomerase,PDI)3.肽-脯氨酰顺反异构酶(peptide prolyl cis-trans isomerase,PPI)1.热休克蛋白热休克蛋白(heat shock protein,HSP)HSP70、HSP40和和GreE族族 2.伴侣素伴侣素(chaperonins)GroEL和和GroES家族家族分子伴侣分子伴侣分子伴侣是细胞一类保守蛋白质，可识别分子伴侣是细胞一类保守
31、蛋白质，可识别肽链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白肽链的非天然构象，促进各功能域和整体蛋白质的正确折叠。质的正确折叠。热休克蛋白促进蛋白质折叠的基本作用热休克蛋白促进蛋白质折叠的基本作用结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进结合保护待折叠多肽片段，再释放该片段进行折叠。形成行折叠。形成HSP70和多肽片段依次结合、解离和多肽片段依次结合、解离的循环。的循环。HSP40结合待结合待折叠多肽片段折叠多肽片段 HSP70-ATP复合物复合物 HSP40-HSP70-ADP-多肽复合物多肽复合物 ATP水解水解GrpE ATPADP复合物解离，释出多肽链片段进行正确折叠复合物解离，释出多肽链片段进
32、行正确折叠 伴侣素伴侣素GroEL/GroES系统促进蛋白质折叠过程系统促进蛋白质折叠过程 伴侣素的主要作用伴侣素的主要作用为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天为非自发性折叠蛋白质提供能折叠形成天然空间构象的微环境然空间构象的微环境。蛋白二硫键异构酶蛋白二硫键异构酶 多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对稳多肽链内或肽链之间二硫键的正确形成对稳定分泌蛋白、膜蛋白等的天然构象十分重要，这定分泌蛋白、膜蛋白等的天然构象十分重要，这一过程主要在细胞内质网进行一过程主要在细胞内质网进行。二硫键异构酶在内质网腔活性很高，可在较二硫键异构酶在内质网腔活性很高，可在较大区段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正确二
33、大区段肽链中催化错配二硫键断裂并形成正确二硫键连接，最终使蛋白质形成热力学最稳定的天硫键连接，最终使蛋白质形成热力学最稳定的天然构象。然构象。肽肽-脯氨酰顺反异构酶脯氨酰顺反异构酶 多肽链中肽酰多肽链中肽酰-脯氨酸间形成的肽键有顺反两脯氨酸间形成的肽键有顺反两种异构体，空间构象明显差别。种异构体，空间构象明显差别。肽酰肽酰-脯氨酰顺反异构酶可促进上述顺反两种脯氨酰顺反异构酶可促进上述顺反两种异构体之间的转换。异构体之间的转换。肽酰肽酰-脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形脯氨酰顺反异构酶是蛋白质三维构象形成的限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时，可成的限速酶，在肽链合成需形成顺式构型时，可使多肽在
34、各脯氨酸弯折处形成准确折叠。使多肽在各脯氨酸弯折处形成准确折叠。（二）一级结构的修饰（二）一级结构的修饰1、肽、肽链链N端的修饰端的修饰2、个别氨基酸的修饰、个别氨基酸的修饰由专一性的酶催化进行修饰，包括糖基化、羟基化、磷酸化、甲酰化等。3、多肽链的水解修饰、多肽链的水解修饰由专一性的氧化酶催化，将-SH氧化为-S-S-4、糖基化修饰、糖基化修饰由专一性的蛋白酶催化，将部分肽段切除。1N端甲酰蛋氨酸或蛋氨酸的切除：nN端甲酰蛋氨酸，必须在多肽链折迭成一定的空间结构之前被切除。去甲酰化：甲酰化酶 甲酰蛋氨酸-肽 甲酸+蛋氨酸-肽 去蛋氨酰基：蛋氨酸氨基肽酶 蛋氨酰-肽 蛋氨酸+肽 鸦片促黑皮质素
35、原鸦片促黑皮质素原(POMC)的水解修饰的水解修饰NC信号肽信号肽PMOCKRKR103肽肽(？)ACTH-LT-MSH-MSHEndophin（三）高级结构的修饰（三）高级结构的修饰1、亚基聚合 2、辅基连接3、疏水脂链的共价连接 蛋白质合成后需要经过复杂机制，定向输送到最终发挥生物功能的细胞靶部位，这一过程称为蛋白质的靶向输送。六、蛋白质合成后的靶向输送六、蛋白质合成后的靶向输送 蛋白质的靶向输送蛋白质的靶向输送(protein targeting)所有靶向输送的蛋白质结构中存在分选信号，主要为N末端特异氨基酸序列，可引导蛋白质转移到细胞的适当靶部位，这一序列称为信号序列。信号序列信号序列
36、(signal sequence)靶向输送蛋白信号序列或成分分泌蛋白信号肽内质网腔蛋白信号肽，C端-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL序列)线粒体蛋白N端靶向序列（2035氨基酸残基）核蛋白核定位序列（-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-，SV40 T抗原）过氧化体蛋白-Ser-Lys-Leu-（PST序列）溶酶体蛋白Man-6-P（甘露糖-6-磷酸）靶向输送蛋白的信号序列或成分靶向输送蛋白的信号序列或成分（一）分泌蛋白的靶向输送（一）分泌蛋白的靶向输送真核细胞分泌蛋白等前体合成后靶向真核细胞分泌蛋白等前体合成后靶向输送过程首先要进入内质网。输送过
37、程首先要进入内质网。信号肽信号肽(signal peptide)各种新生分泌蛋白的各种新生分泌蛋白的N端有保守的氨端有保守的氨基酸序列称信号肽。基酸序列称信号肽。信号肽的一级结构信号肽的一级结构信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网信号肽引导真核分泌蛋白进入内质网（二）线粒体蛋白的靶向输送（二）线粒体蛋白的靶向输送（三）细胞核蛋白的靶向输送（三）细胞核蛋白的靶向输送n蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶蛋白质生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶点。它们就是通过阻断真核、原核生物蛋白质翻译体系点。它们就是通过阻断真核、原核生物蛋白质翻译体系某组分功能，干扰和抑制蛋白质生物合成过程而起
38、作用某组分功能，干扰和抑制蛋白质生物合成过程而起作用的。的。n可针对蛋白质生物合成必需的关键组分作为研究新抗菌可针对蛋白质生物合成必需的关键组分作为研究新抗菌药物的作用靶点。同时尽量利用真核、原核生物蛋白质药物的作用靶点。同时尽量利用真核、原核生物蛋白质合成体系的任何差异，以设计、筛选仅对病原微生物特合成体系的任何差异，以设计、筛选仅对病原微生物特效而不损害人体的药物效而不损害人体的药物。七、蛋白质生物合成的干扰和抑制七、蛋白质生物合成的干扰和抑制Interference&Inhibition of Protein Biosynthesisl抗生素抗生素(antibiotics)是微生物产生的
39、能够杀灭或抑制细菌的是微生物产生的能够杀灭或抑制细菌的一类药物。一类药物。l抗代谢药物抗代谢药物指能干扰生物代谢过程，从而抑制细胞过指能干扰生物代谢过程，从而抑制细胞过度生长的药物，如度生长的药物，如：6-MP。l 某些毒素也作用于基因信息传递过程某些毒素也作用于基因信息传递过程。（一（一)抗生素类抗生素类抗生素抗生素作用点作用点作用原理作用原理应用应用四环素族（金霉素四环素族（金霉素 新霉素、土霉素）新霉素、土霉素）链霉素、卡那霉素、链霉素、卡那霉素、新霉素新霉素氯霉素、林可霉素氯霉素、林可霉素红霉素红霉素梭链孢酸梭链孢酸 放线菌酮放线菌酮嘌呤霉素嘌呤霉素原核核蛋白原核核蛋白体小亚基体小亚基
40、原核核蛋白原核核蛋白体小亚基体小亚基原核核蛋白原核核蛋白体大亚基体大亚基原核核蛋白原核核蛋白体大亚基体大亚基原核核蛋白原核核蛋白体大亚基体大亚基真核核蛋白真核核蛋白体大亚基体大亚基真核、原核真核、原核核蛋白体核蛋白体 抑制氨基酰抑制氨基酰-tRNA与小亚基与小亚基结合结合改变构象引起读码错误、抑改变构象引起读码错误、抑制起始制起始抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、妨碍转位抑制转肽酶、妨碍转位与与EFG-GTP结合，抑制肽结合，抑制肽链延长链延长抑制转肽酶、阻断延长抑制转肽酶、阻断延长氨基酰氨基酰-tRNA类似物，进位类似物，进位后引起未成熟肽链脱落后引起未成熟肽链脱落抗菌药抗
41、菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药抗菌药医学研究医学研究抗肿瘤药抗肿瘤药抗生素抑制蛋白质生物合成的原理抗生素抑制蛋白质生物合成的原理 嘌呤霉素嘌呤霉素作用示意图作用示意图四四环环素素族族氯霉素氯霉素链霉素和卡那霉素链霉素和卡那霉素嘌呤霉素嘌呤霉素放线菌酮放线菌酮白喉毒素的作用机理白喉毒素的作用机理NCONH2N+OCH2OOHOHADPCONH2白白喉喉毒毒素素（有活性有活性）OCH2OOHOHADP（无活性无活性）(二）其他干扰蛋白质生物合成的物质二）其他干扰蛋白质生物合成的物质:毒素毒素(toxin)干扰素干扰素(interferon)干扰素的作用机理干扰素的作用机理干扰素诱导的蛋白激酶干扰素诱导的蛋白激酶dsRNA1.干扰素诱导干扰素诱导eIF2磷酸化而失活磷酸化而失活ATPeIF2ADPeIF2-P（失活）失活）Pi磷酸酶磷酸酶2.干扰素诱导病毒干扰素诱导病毒RNA降解降解降解降解mRNAdsRNA干扰素干扰素AAPAPPPP2 5 2 5 5 2-5 AAPPPATP2-5A合成酶合成酶RNaseLRNaseL活化活化
