蛋白质的生物合成

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,蛋白质的生物合成,第十五,章,可能在大多数情况下，核糖体独立地结合在一个顺反子的起始位点。,2,、,遗传密码的破译,开放阅读框架,(,ORF,),：,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,ORF,。,遗传密码（,genetic,code,）：核酸中的核苷酸残基序列与蛋白质中的氨基酸残基序列之间的对应关系。标准的遗传密码是由,64,个密码子组成的，几乎为所有生物通用。,密码子是,指信使,RNA,上决定一个氨基酸的三个相邻的核苷酸序列，特指一个氨基酸。又称为,三联体密码,（,triplet code,）,遗传密码的破译,第二个实验,-,核苷酸结合技术,1964,年,Nirenberg,又采用三联体结合实验,tRNA,和氨基酸及三联体的结合是特异的；,(2),上述结合的复合体大分子是不能通过硝酸纤维滤膜的微孔，而,tRNA-,氨基酸的复合体是可以通过的。,第二个实验,-,核苷酸结合技术（,2,）,64,个密码子中有,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。,3,、遗传密码的特点,连续性,(commaless),编码蛋白质氨基酸序列的各个三联体密码连续阅读，密码间既无间断也无交叉，如,mRNA,链上的碱基发生插入或缺失，可造成框移突变。,方向性,5,末端到,3,末端,（,1,）,、连续性（,Commaless,）,和方向性,(,遗传密码是三联体密码,),（,2,）,简并性,几种密码子编码一种氨基酸的现象称为密码子的简并性。如,GGN,（,GGA,、,GGU,、,GGG,、,GGC,）,都编码,Gly,，,那么这,4,种密码子就称为,Gly,的简并密码。,同一氨基酸的不同密码子称为,同义密码子（,synonyms,）。,只有,Met,和,Trp,没有简并密码。,一般情况下密码子的简并性只涉及第三位碱基。,密码虽有简并性，但它们,使用的频率,并不相等，有的密码子使用的机会较多，有的几乎不用。,简并性的生物学意义？,A,、,可以降低由于遗传密码突变造成的灾难性后果,假如每种氨基酸只有一个密码子，那么剩下的,44,个,密码子都成了终止子，如果一旦哪个氨基酸的密码子发生了单碱基的点突变，那么极有可能造成肽链合成的过早终止。如,GUN,编码,Ala,，,由于简并性的存在，不论第三位的,U,变成,什么，都仍然编码,Ala,B,、,可以使,DNA,上的碱基组成有较达的变化余地，而仍然保持多肽上氨基酸序列不变（意思基本同上）。,遗传密码的防错系统：,遗传密码的防错系统：,（,3,）、,摆动性（,Wobble,）或变偶性,密码子与反密码子配对，有时会出现不遵从碱基,A-U,、,G-C,配对规律的情况，称为遗传密码的,摆动现象,。,摆动配对,摆动性（,Wobble,）或变偶性,密码子的第三位和反密码子的第一位是摇摆位点。,摆动性的生物学意义,细胞内有几种,tRNA,？,当遗传密码破译后，由于有,61,个,密码子编码氨基酸，于是人们预测细胞内有,61,种，但事实上绝大多数细胞内只有,50,种左右，,Crick,也正是在这种情况下提出了摇摆假说并合理解释了这种情况。,根据摇摆性和,61,个密码子，经过仔细计算，要翻译,61,个密码子至少需要,31,种,tRNA,，,外加,1,个起始,tRNA,，,共需,32,种。,但是，在叶绿体和线粒体内，由于基因组很小用到的密码子少，因此叶绿体内有,30,种左右,tRNAs,，,线粒体只有,24,种。,（,4,）,、通用性（,Universal,）,从病毒直到人类，细胞核,DNA,指导的蛋白质合成都使用同一套遗传密码。,*,研究发现，动物细胞的线粒体,DNA,、植物细胞的叶绿体,DNA,，在翻译时，其密码阅读方式不同。,5 .,密码子有,起始密码子,和,终止密码子,：,蛋白质合成的起始和终止信号含在密码子中，无论在真核生物还是在原核生物中,AUG,（,Met,）,都是用作起始密码子，但在少数情况下也用,GUG,.,遗传密码表中有,3,个终止密码子,（,UAA,、,UAG,、,UGA,）,称为无义密码子（,nonsense codons,）或链终止密码子（,chain-terminating codons,）,.,终止密码子没有相应的,tRNA,存在，只供释放因子识别来实现翻译的终止，对一个序列来说是很重要的位点。,（二）、核蛋白体是肽链合成的装置,3,、多核糖体和核糖体循环,【,既然蛋白质是在核糖体中合成的，那么第一个核糖体中的蛋白组分又是怎样合成的？,】,【,第一个核糖体又是怎样出现的？,】,【,先有,DNA,还是先有蛋白质？,】,大多数科学家越来越支持,RNA,起源论：,第一个生活细胞里出现的是,RNA,分子,，他同时具有信息储藏和生物演化的双重特性，既可以在一定程度上复制自己，又可以催化一些最初的生化反应，后来，随着活细胞的进化，,DNA,逐渐出现并成为更为稳定的遗传信息储存分子。,既然核糖体中既有蛋白质又有,RNA,，,那么彻底搞清楚核糖体的结构与功能及其起源也许会弄清生命的起源和演化。,4,、,小亚基在,mRNA,上就位,原核生物：,核糖体识别,mRNA,的,S-D,序列,真核生物：,核糖体识别,mRNA,的,5,帽子结构,S-D,序列：,在翻译起始密码子,AUG,的上游，相距约,8-13,个核苷酸处，有一段由,4-9,个核苷酸组成的富含嘌呤的序列。这一序列以,AGGA,为,核心，因其发现者是,Shine-Dalgarno,而得名 。,mRNA,上的,S-D,序列又称为核蛋白体结合位点。原核生物核蛋白体小亚基上的,16S-rRNA,近,3-,末端处，有一段短序列,UCCU,是与,S-D,序列互补的。,小亚基在,mRNA,上就位,S-D,序列,细菌的,SD,序列,（三）,.,氨基酸的“搬运工具”,-tRNA,作用,是氨基酸的,特异,“,搬运工具,”,1,A.A-,2,6,特异,tRNA,起,“,接合器,”,作用,和,mRNA,摆动配对,三叶草型的二级结构,三叶草型的二维结构,(1),各种,tRNA,均含有,70-80,个碱基，其 中,22,个碱基是恒定的。,(2) 5,端和,3,端配对（常为,7bp,）形成茎区，称为受体臂（,acceptor arm,）或称氨基酸臂 。在,3,端永远是,4,个碱基（,XCCA,）的单链区，在其末端有,2-OH,或,3-OH,，是被氨基酰化位点。此臂负责携带特异的氨基酸。,（,3,）,TC,常由,5bp,的茎和,7Nt,和环组成。此臂负责和核糖体上的,rRNA,识别结合；,(4),反密码子臂,(anticodon arm),常由,5bp,的茎区和,7Nt,的环区组成，它负责对密码子的识别与配对。,(5),D,环,(D arm),的茎区长度常为,4bp,，也称双氢尿嘧啶环。负责和氨基酰,tRNA,聚合酶结合,;,(6),额外环,(extra arm),可变性大，从,4 Nt,到,21 Nt,不等，其功能是在,tRNA,的,L,型三维结构中负责连接两个区域（,D,环反密码子环和,TC-,受体臂）。,在三维空间，,tRNA,分子折叠成倒,L,型。氨基酸臂位于,L,型分子的一端，反密码环则处于相反的一端。这样的结构更为紧凑、稳定，这与,D,、,TC,和可变臂中的核苷酸之间的氢键有关。,tRNA,分子中的大多数核苷酸都处于两个成直角的、堆积的螺旋中。碱基之间堆积的相互作用就象稳定,DNA,双螺旋那样对,tRNA,的稳定性具有重要的贡献。,种类,起始,tRNA,-,tRNA,i,met,只能识别翻译起始信号,AUG,只能结合于核糖体的肽位,普通,tRNA,-,tRNA,met,在翻译延长中发挥作用,只能结合于核糖体的氨基酰位,3,、,起始,tRNA,与,普通,tRNA,原核生物,起始,tRNA,延长,tRNA,真核生物,起始,tRNA,延长,tRNA,fMet-tRNA,i,met,起始密码只能辨认,（起始氨基酸）,甲酰甲硫氨酸（,fMet,),延长识别,Met,时为,Met-,tRNA,met,起始密码只能辨认,（起始氨基酸）,甲硫氨酸,（,Met),Met-,tRNA,i,met,延长识别,Met,时为,Met-,tRNA,e,met,在蛋白质生物合成中,每一种氨基酸可以有多个,tRNA,作为,它的运载工具,这些运载同一种氨基酸的,tRNA,称为该氨基酸的同功受体,即同功受体,tRNA,，能够被一个特殊的氨酰基,-tRNA,合成酶识别,4,、,同功受体,tRNA:,三种起始因子,IF,1,IF,2,IF,3,(,initiation factor, IF,),辅助,IF,3,有,GTP,酶活性,特异识别,fmet,-,tRNA,i,met,形成,fmet,-,tRNA,i,met,- IF,2,-GTP,促进,30,S,小亚基结合,mRNA,终止时：促使核糖体解离,1,、原核生物肽链合成的起始,（,四）、蛋白质生物合成的蛋白质因子,2,、,翻译延长因子,(elongation factor,EF),4,、,其他因子,核蛋白体大亚基有转肽酶活性,：将给位上的肽酰基转移给受位上的氨基,酰,tRNA,形成肽键,转位酶活性,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,侧移动促进,mRNA-,肽酰,-tRNA,由,A,位前移到,P,位,促进卸载,tRNA,释放,氨基酸一旦与,tRNA,形成氨酰,tRNA,后，进一步的去向就由,tRNA,来,决定了，,如何证明？,氨酰,tRNA,合成酶,：,每一种氨基酸都有专一的氨酰,tRNA,合成酶，它即能识别氨基酸，又能识别,tRNA,，,从而把特定的氨基酸连到对应的,tRNA,上，有人也把氨酰,tRNA,合成酶的双向识别功能称为,第二遗传密码。,蛋白质合成的真实性主要决定于,AA- tRNA,合成酶是否能使氨基酸与对应的,tRNA,相结合,.,AA-tRNA,合成酶既要能识别,tRNA,又要能识别氨基酸,它对两者都具有高度的专一性,.,不同的,tRNA,有不同碱基组成和空间结构,容易被,tRNA,合成酶所识别,困难的是这些酶如何识别结构上非常相似的氨基酸,（二）蛋白质的合成的方向,1961,年,Dintzis,等人用,3,H-,亮氨酸作标记分析了兔网织红细胞无细胞体系中血红蛋白生物合成的过程。,他们将活跃进行血红蛋白合成的网织红细胞（不成熟的红细胞）与,3,H,亮氨酸较低温度,(15),保温，以降低合成速度。,在,4,60,分钟内，按不同时间间隔取网织红细胞样品，将其中带有标记的蛋白质分离出来，将,和,链分开，并用胰蛋白酶水解肽链，生成的肽段再用纸层析分离，并测定所含的放射性强度。,表明多肽链的合成是从氨基端到羧基端进行的,许多实验已经证明，,mRNA,上信息的阅读（翻译）是从,mRNA,的,5,端向,3,端进行的。如用人工合成的的多核苷酸,5,pA,A,A,(A,A,A),n,A,A,C,OH,3,作模板，在无细胞蛋白质合成体系中测定,mRNA,的读码方向。,AAA,编码赖氨酸，而,AAC,编码天冬酰胺。此多肽产物是：赖氨酰,（赖氨酰）,n,天冬酰胺。由于天冬酰胺是羧基端的残基，所以它的密码子,AAC,是,最后才被翻译的。,（三）原核生物蛋白质生物合成过程,翻译的起始,翻译的延伸,翻译的终止,1,、翻译的起始,第一步：,30,S,小亚基附着于,mRNA,的起始信号部位，该结合反应有,IF3,、,IF1,、,Mg,2+,的参与。故形成（,IF3,、,IF1,）,-30S,亚基,-mRNA,三元复合物。,在,IF2,的,作用下，,fMet-tRNA,Met,与,mRNA,分子中的起始密码子,(AUG,或,GUG),相结合。同时,IF3,、,IF1,从三元复合物脱落，形成,30S,前起始复合物，,即,IF2-30S,亚基,-mRNA-,fMet-tRNAMef,复合物,。此步亦需要,GTP,和,Mg,2+,参与。,第二步：,30,S,前起始复合物的形成,第三步：,70,S,起始复合物形成,N-,端的甲酰甲硫氨酸的切除,蛋白质合成是从甲酰甲硫氨酸开始的，在加工过程中甲酰甲硫氨酸被除去，反应分两步进行：,在真核生物中，常常在多肽链合成到一定长度时,(,15,30,个氨基酸,),，其,N-,端的甲硫氨酸就被氨基肽酶切除。在原核生物内也有少数肽链,N-,末端的,fMet,只去除甲酰基，而甲硫氨酸被保留下来。这样的蛋白质多肽链的,N-,末端氨基酸就是甲硫氨酸。,2,、,肽链延伸,（,可被分为三步,）,:,叫做核蛋白体循环,第一步,.,进位（,氨基酰,-tRNA,进入,A,位）,参与的延长因子,EF-,Tu,EF-Ts,协助,AA-,tRNA,进入,受,位,具有,GTP,酶,活性,促进,EF-Tu,的再利用,氨基酰,-tRNA,首先必须与,GTP-EF-Tu,复合物相结合,形成,氨基酰,-tRNA-GTP-EF-Tu,复合物,并与,70,S,中的,A,位点相结合,.,此时,GTP,水解并释放,GDP-EF-Tu,复合物,.,GTP-EF-Tu,复合物的再生,第二步：,转肽（形成肽键）,酶,肽键,位置,转肽酶（大亚基）催化形成肽键,给位（,P,）,：,f-met-,（,肽酰）的,-COO,-,+,受位（,A,）：氨基酰的,-NH,4,+,形成肽键,受位：反应在此位上进行,（给位上的,f-met,退至受位）,生成的二肽在受位上。,给位：无负载,tRNA,第二步：,转肽（形成肽键）,第三步：,移位,核糖体向,mRNA,的,3,方向移动一个密码子,在受位的二肽链连同,mRNA,从,受位进入给位,酶,位置,方向,转位酶,-,EFG,有,GTP,酶活性,协助,mRNA,前移,游离,tRNA,释放,给位：肽,-,tRNA,-,mRNA,受位：空留,下一个,AA,进入,mRNA,：,从,5 3,移动,1,个带有肽链的,tRNA,：从,受位 给位,肽链合成： 从,N,端,C,端延长,第三步：,移位,小节：肽链延伸的特点,3.,肽链合成的终止,终止密码的辨认,肽链从肽酰,-tRNA,水解出,mRNA,从,核糖体中分离及大小亚基的拆开,蛋白质因子的参与,UAA,、,UAG,、,UGA,GTP GDP+Pi,IF,3,结合,30,小亚基,RF,1,：,作用于,UAA,、,UAG,RF,2,：,作用于,UAA,、,UGA,RF,3,：,促进释放,结合,GTP/GTP,酶活性,肽链合成的终止,肽链合成的终止,UAA,UAA,UAA,核蛋白体亚基分离,起始因子,IF,3,结合到核糖体,(70S),的,小亚基上，使大亚,基,(50S),与小亚基,(30S),解离；,大小亚基解离,核糖体,70S + IF3 + IF1,30S,小亚,基,.,IF3.IF1 + 50S,大亚基,（促解离）（促,IF3,作用）,利于小亚基与,mRNA,，,fMet-tRNA,fMet,结合,。,4,、,多核糖体循环,5,、,大肠杆菌蛋白质合成过程中,GTP,的结合因子,（,1,）、,IF-2,：,IF-2,是特异地和起始,tRNA,结合,并把它带到起始复合体中,（,2,）、,EF-Tu,：,EF-Tu,-GTP,仍能使氨基酰,-Trna,进入,A,位,（,3,）、,EFG,：,EFG,为转位所需 ，肽基移位酶,（,4,）、,RF-3,尽管,IF-2,EF-Tu,EF-G,和,RF-3,在蛋白质合成中的作用显著不同，然而这四种蛋白质都有一个氨基酸序列十分相似的结构域。你估计此结构域的功能会是什么？,这四种蛋白质都能够结合,GTP,并且有,GTPase,的活性,因而都属于,G,蛋白,超家族的成员。它们参与结合,GTP,的结构域在氨基酸序列上具有很大的相似性应不难理解。,6,、,蛋白质合成的忠实性,蛋白质合成的忠实性主要机制有：,(1),、依靠密码子与反密码子的碱基互补；,(2),、氨基酰,-tRNA,合成酶具有严格的识别功能，,只能将特定的氨基酸与特定,tRNA,结合。,DNA,复制忠实性比蛋白质合成忠实性高的多，为什么 ？,问题：,DNA,复制和蛋白质合成均要求程度不同的忠实性。请问他们各有何机制保证其合成的忠实性？,答：要点：,DNA,复制,保证其高度忠实性的机制：,(1),、半保留复制；,(2),、严格按照,A-T,、,G-C,配对原则合成互补链；,(3),、,DNA,聚合酶具有校验功能和,3,5,外切酶活性，可以及时切除错配单核苷酸；,(4),、具有,DNA,复制,偶连的复杂修复系统；,(5),、新链,DNA,的未被甲基化特点为,DNA,复制偶连的修复系统提供了识别模板链与新链,DNA,的信号，使修复能以模板链为依据,蛋白质合成的忠实性：,(1),、依靠密码子与反密码子的碱基互补；（,2,）、氨基酰,-tRNA,合成酶具有严格的识别功能，只能将特定的氨基酸与特定,tRNA,结合。,蛋白质合成的小节,真核生物和原核生物蛋白质合成的,相同之处,（,1,）都需生成翻译起始复合物；,（,2,）都需多种起始因子参加；,（,3,）翻译起始的第一步都需核糖体的大、小亚基先,分开；,（,4,）都需要,mRNA,和氨酰,- tRNA,结合,到核糖体的小亚,基上；,（,5,）,mRNA,在,小亚基上就位都需一定的结构成分协助,（,6,）小亚基结合,mRNA,和起始者,tRNA,后，才能与大,亚基结合。,（,7,）都需要消耗能量。,.,真核生物翻译的特点：,遗传密码,转录与翻译,起始因子,mRNA,原核生物,相同,偶联,少,无需加工,多顺反子,5,端：,SD,序列,真核生物,相同,不偶联，,mRNA,的前体要,加工,多、,起始复杂,5,端：帽子,3,端：尾巴,单顺反子,真核生物翻译的特点（,续前表,）：,核糖体,起始,tRNA,合成过程,线粒体,原核生物,简单,fmet,-,tRNA,i,met,需,ATP,、,GTP,IF,1,、,IF,2,、,IF,3,EF-TU,、,EF-TS,、,EFG,RF,1,、,RF,2,、,RF,3,真核生物,大而复杂,Met-,tRNA,i,met,需,ATP,起始因子多,延长因子少,（,EFT,1,、,EFT,2,）,一种释放因子,独立的蛋白质合成系统,真核生物蛋白质合成中的能量计算（合成一个二肽）,合成二肽需,10,个高能键，其后每加一个,a.a,需,4,个高能键。,例：合成,200,个,a.a,残基的多肽：,10+1984=802,（,4,n+2,）,=4200+2=802,ATP（GTP）,高能键,甲硫氨酰,-tRNA,合成,ATP-AMP,2,起始（,IF-2,）,2GTP-GDP,ATP-ADP,3,第二个,a.a-,tRNA,合成,ATP-AMP,2,第二个,a.a-,tRNA,进入核糖体（,eEF,-1 -GTP,）,GTP-GDP,1,核糖体移位（,eEF,-2-GTP,）,GTP-GDP,1,终止（,eRF,-3-GTP,）,GTP-GDP,1,三、,蛋白质合成后加工和输送,不论原核生物还是真核生物，翻译完成后，一些肽链能直接折叠成最终的活性形式，不需要加工修饰，然而经常的情况是新生肽链需要加工修饰（称为翻译后加工或修饰）包括：（,1,）切除部分肽段（蛋白酶）、（,2,）在特定氨基酸残基的侧链上添加一些基团（共价修饰）、（,3,）插入辅因子，还有些单肽要聚合成多亚基蛋白。,翻译后加工有两方面目的：,（,1,）功能需要,（,2,）定向转运的需要（这在真核生物中尤为复杂，合成的蛋白要定向运输到细胞质、质膜、各种细胞器如叶绿体、线粒体、溶酶体、过氧化物酶体等）。,蛋白质合成后加工,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,尽管在原核生物中，绝大多数的复合糖是糖酯，但是，也有少量的糖蛋白的报道，例如,Halobacterium,细胞,表面的糖蛋白，有关原核生物糖基化的机制及其功能都还不知道。,（一）原核生物的翻译后加工,3,、,甲基化,甲基转移酶利用硫酰苷甲硫氨酸对特定蛋白进行甲基化修饰。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,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。,(,二,),、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正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,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。,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,a.a,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,。,蛋白质内含子,2,、糖基化,真核生物中糖基化修饰很普遍。,通常情况下，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。,图,18.12,是,N-,糖苷键型核心寡糖链的合成,它是在,磷酸多萜醇上组装成的,（多萜醇存在于所有细胞的细胞膜上，磷酸化多萜醇主要存在于内质网膜）。,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,）,负责特定脯氨酸和赖氨酸残基的羟化。脯氨酰,-4-,羟化酶只羟化,-,Gly-x-pro-,，,脯氨酰,-3-,羟化酶羟化,Gly-pro-4-,Hyp,（,Hyp,:,hydroxyproline,），,赖氨酸羟化酶只作用于,-,Gly-X-,lys,-,。,胶原蛋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,）,。,3,、 羟基化,4,、,磷酸化,蛋白磷酸化参与代谢调控和信号转导以及蛋白与蛋白之间的相互作用。例如,，,PDGF,受体的酪氨酸残基经过自身磷酸化后才与细胞质定位蛋白质结合。,5,、,亲脂修饰,最常见的亲脂修饰是酰化和异戊二烯化。,豆蔻酰化却是最常见的酰化形式之一。,N-,豆蔻酰化（豆蔻酸以酰酰氨键形式共价连在肽链,N,端的残基上）能增加特定,G,蛋白的,亚基对膜结合的,、,亚基的亲和力。,蛋白质亲脂修饰后可以改变膜结合能力和特定的蛋白与蛋白之间的相互作用。,通过甲基转移酶进行。天冬氨酸的甲基化能促进已破坏蛋白的修复或降解。在,2,，,3-,二磷酸核酮糖羧化酶（,rihilose,-2,3-,biosphosphate carboxylase,）、,钙调蛋白（,calmodulin,）、,组氨酸（,histone,）、,某些核糖体蛋白和细胞色素,C,中都有甲基化的赖氨酸残基。,其它可甲基化的氨基酸残基还有,His,（,如组蛋白、视紫红质、,eEF,-2,）、,Arg,（,如休克蛋白、核糖体蛋白）。,6,、 甲基化,二硫键通常只发现于分泌蛋白（如胰岛素）和某些膜蛋白中，在细胞质中由于有各种还原性物质（如谷胱甘肽,glutathione,和硫氧还蛋白,thioredoxi,n,）,所以细胞质蛋白没有二硫键。,因为内质网腔是一个非还原性环境，所以粗糙内质网上的新生肽只暂时形成二硫键。当新生肽进入内质网腔时，一些肽链可能会按氨基酸次序依次暂时形成二硫键，但最终会通过交换二硫键位置的形式形成正确的结构，内质网中可能还有一种二硫键异构酶（,disulfide,isomerase,）,催化该过程。,7,、 二硫键形成,（,2,）,信号肽识别颗粒,(,signal recognition particle,SRP,),由一段,RNA,（,约,7S,）和几条多肽组成 ，分子量为,396 000,， 有两个功能域,(,domain,),，一个用以识别信号肽，另一个用以干扰进入的氨酰,-tRNA,和肽酰移位酶的反应，以终止多肽链的延伸作用，信号肽与,SRP,的结合发生在蛋白质合成刚一开始时，即,N-,端的新生肽链刚一出现时，一旦,SRP,与带有新生肽链的核糖体相结合，肽链的延伸作用暂时终止，或延伸速度大大减低。,SRP,存在于真核细胞的胞液中，内质网膜上有一种,SRP,受体，可结合,SRP,，所以又称为,SRP,对接,蛋白,当包含信号肽的多肽被合成一部分时，信号肽识别体（,SRP,）就识别信号肽并结合到核糖体上，翻译暂时停止，,SRP,与内质网膜上的受体（停泊蛋白，,docking protein,）结合，核糖体与内质网结合，,SRP,离开，延伸的肽链通过内质网上的肽移位装置（,translocon,）进入内质网，信号肽被切除。,（,3,）,含信号肽的多肽进入内质网的过程：,含信号肽的多肽进入内质网的过程：,含信号肽的多肽进入内质网的过程：,被转运到内质网中的多肽多数还要运往它处。经过初步的翻译后修饰，可溶性蛋白和膜结合蛋白被运输到高尔基体，这种运输是经过运输泡进行的，,滞留内质网中的蛋白有滞留信号，在许多脊椎动物中它是,C,端的四肽：,Lys-Asp-Glu-Leu,（,简称,KDEL,）。,2,、 翻译后转运机制,（,posttranslational translocation,）,核定位序列,蛋白质中的核定位序列一般不被切除。,N,端有,ER,定位信号，中间有核定位序列，问蛋白质最终定位在哪里,？,蛋白质的一级结构和它的三维构象以及生物功能的直接关系一直是现代生物化学研究的重点。这方面的一个重要的经典的范例是,Christuian Anfinsen,在,1950,年后期做的一系列实验（,1972,年获得诺贝尔化学奖）。变性的牛胰,RNase,在适当的条件下能重新折叠成天然的生物活性的状态。总的说来，蛋白质的折叠是一个楼梯式的（,stepwise,）,过程，在这个过程中，二级结构的形成是早期的特征，疏水作用似乎是很重要的驱动力。因为表面氨基酸残基的替代很少影响蛋白质的结构和构象，相反，疏水核中氨基酸残基的替代常常导致严重的结构变化。,（三）、蛋白质的折叠（自学）,传统的蛋白质折叠模式（仅仅靠氨基酸残基侧链之间的相互作用驱使蛋白质折叠成最终的形式）有很大的不可解释性：,（,1,）时间性。,蛋白质的合成通常只需要几秒到几分钟，如果一个新生肽要尝试完各种可能的构象直到最稳定的构象，那么计算一下每个键旋转到最终的生物活性形式所用的时间至少要用年来衡量，甚至是一个天文数字。,（,2,）复杂性,如果基于物理数据（如键角、旋转的角度）来折叠，那么要计算折叠的数学模型显然太复杂了，在这么短的时间内完成这么快、这么精巧的一个过程似乎不可能。,近年来，已经确定，生活细胞中蛋白质的折叠和转运是在分子伴侣的帮助下进行的。其中大部分是,hsp,。,它存在于所有的 生物中，从细菌到高等动植物已发现了几种类型的分子伴侣。此外，它们还存在于原核性质的细胞器中，如线粒体、叶绿体和内质网。到目前为止发现所有的分子伴侣在序列同源性上都很高。,分子伴侣在蛋白折叠方面的作用表现在两方面,：,（,1,）从多肽开始合成到折叠的这段时间里，分子伴侣可以保护多肽链不受其他蛋白的攻击，一些线粒体和叶绿体蛋白在插入细胞器膜之前必须保持未折叠状态。,（,2,）帮助蛋白质正确快速地折叠或组装成多亚基蛋白。,四、,蛋白质生物合成的干扰和抑制,抗生素,(antibiotics,),是微生物产生的能够杀灭或抑制细菌的一类药物。,抗代谢药物,指能干扰生物代谢过程，从而抑制细胞过度生长的药物，如：,6-MP,。,某些毒素也作用于基因信息传递过程。,嘌呤霉素,嘌呤霉素,竞争性掺入肽链的延长过程，中断肽链的合成,作用于真核及原核生物，无特异性，难作为抗菌药，而是试用于肿瘤治疗,需很多酶和辅助因子参加。,需很多酶和辅助因子参加。,折叠和加工,终止密码,eRF,GTP,终止密码,RF-1, RF-2, RF-3,GTP,肽链的终止和释放,EF-1,，,EF-1r,，,GTP,肽酰转移酶,EF-2,，,GTP,EF-Tu,，,EF-Ts,GTP,K,+,肽酰转移酶,EF-G,，,GTP,肽链的延长,（,1,）氨酰,tRNA,的结合,（,2,）肽键的形成,（,3,）位移,起始密码,Met-tRNA,i,Met,eIF-1,eIF-6,GTP, ATP,起始密码，,SD,序列,fMet-tRNA,IF-1,IF-2,IF-3,GTP,肽链起始,氨酰,tRNA,合成酶，,ATP,，,Mg,2+,氨酰,tRNA,合成酶，,ATP,，,Mg,2+,aa,的活化,真核生物所需因子,原核生物所需因子,过程,蛋白质合成总结,