蛋白質(zhì)的加工和運輸

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1、第六節(jié)蛋白質(zhì)的加工和運輸1由核糖體釋放的新生肽鏈并不是一個完整的、有生物學(xué)功能的蛋白質(zhì)分子，必需要經(jīng)過處理和加工后，才具有生物學(xué)活性。包括形成高級結(jié)構(gòu)、與其他亞基締合及一些修飾。此外，無論是原核細(xì)胞還是真核細(xì)胞，蛋白質(zhì)除游離于胞質(zhì)內(nèi)發(fā)揮作用外，還有一部分要分泌到細(xì)胞外和定位于膜系統(tǒng)中起作用。這就涉及到運輸?shù)膯栴}。23一些蛋白可自發(fā)形成成熟的構(gòu)象。可通過變性-復(fù)性來檢驗蛋白的這一能力?？勺园l(fā)復(fù)性的能力稱為自組裝。能自組裝的蛋白可從其它構(gòu)象通過折疊或再折疊轉(zhuǎn)變?yōu)榛钚詷?gòu)象。其它蛋白不能自發(fā)折疊，而是通過分子伴

2、侶（chaperone）的幫助獲得正確的結(jié)構(gòu)。分子伴侶是介導(dǎo)靶蛋白只形成可能構(gòu)象之一，以使其正確折疊的一種蛋白。作用通過防止形成錯誤構(gòu)象，而不是促進生成正確構(gòu)象。一、蛋白質(zhì)折疊4熱激蛋白（heatshockprotein）70系統(tǒng)：作用于新合成的、跨膜轉(zhuǎn)運的和受脅迫變性的蛋白。伴侶蛋白（chaperonin）系統(tǒng)：由一大的寡聚體裝配組成。裝配形成一未折疊蛋白插入的結(jié)構(gòu)。5Hsp40（DnaJ）首先結(jié)合在新生蛋白上，輔助Hsp70（DnaK）折疊新生蛋白；Hsp70水解ATP，驅(qū)動構(gòu)象轉(zhuǎn)變；GrpE取代A

3、DP，使分子伴侶從蛋白上釋放。6Hsp60(GroEL)由14個亞基形成兩個7聚體環(huán)，以相反方向垛疊在一起。7近端遠(yuǎn)端空心環(huán)（圓桶結(jié)構(gòu)）與Hsp10（E.coli中為GroES）連接；單個GroES在七聚體上形成一“屋頂”蓋在空穴外。8底物和ATP結(jié)合在同一環(huán)；GroES蓋住該環(huán)，近端環(huán)的中央空腔增大；GroEL的疏水殘基參與與GroES的結(jié)合；底物殘基暴露在親水環(huán)境，構(gòu)象隨之改變。9蛋白插入或穿過膜的過程稱為蛋白易位（proteintranslocation）。1.翻譯后易位（post-transla

4、tionaltranslocation）：線粒體和葉綠體的大部分蛋白是在胞質(zhì)中合成后再過膜轉(zhuǎn)移進去的，這種蛋白質(zhì)過膜方式稱為翻譯后易位。2.共翻譯易位（co-translationaltranslocation）：與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合的核糖體所合成的蛋白質(zhì)前體，因在其N端含有一個信號序列（信號肽）,可邊翻譯邊進行轉(zhuǎn)移。兩種易位的共同特征是N端序列在移位過程中被切除；N端序列組成：成熟蛋白質(zhì)沒有前導(dǎo)序列（leader），含有前導(dǎo)序列的蛋白稱為前體蛋白（preprotein）。二、蛋白質(zhì)易位10（一）翻譯后易位這類

5、蛋白常有一段前導(dǎo)序列（leader），負(fù)責(zé)細(xì)胞器外膜的原初識別；前導(dǎo)序列起始細(xì)胞器膜與前體蛋白的作用；蛋白過膜后，先導(dǎo)序列被切除。11前導(dǎo)序列必須折疊成細(xì)胞器被膜受體所需的結(jié)構(gòu)。前導(dǎo)序列包含所有細(xì)胞器蛋白定位的信息。如果把前導(dǎo)序列加到胞質(zhì)蛋白中，則胞質(zhì)蛋白可出現(xiàn)到細(xì)胞器中。被轉(zhuǎn)蛋白序列雖然與目標(biāo)無關(guān)，但需要柔韌性以解除折疊。前導(dǎo)序列的結(jié)構(gòu)特征12TOM聚合體的一般模型翻譯后易位的受體TOM：位于細(xì)胞器外膜的受體；TIM：位于細(xì)胞器內(nèi)膜的受體。細(xì)胞質(zhì)13Tim17-22復(fù)合體Tim17-22復(fù)合體Tim1

6、7-22復(fù)合體組成通道，與其它蛋白依次相連：Tim17-22～Tim44～Hsp70～Mge（Mge相當(dāng)于細(xì)菌的GrpE）Hsp70對未折疊蛋白的親和也有利于蛋白穿過內(nèi)膜14護衛(wèi)復(fù)合體（escortingcomplex）15細(xì)胞質(zhì)膜間空間襯質(zhì)蛋白通常直接從TOM到達(dá)TIM先導(dǎo)序列各部分決定蛋白的最終定位外膜識別信號后直接將蛋白導(dǎo)入襯質(zhì)，前導(dǎo)序列在此切除；如果蛋白還有其它定位信號，可被重新轉(zhuǎn)運。17酵母細(xì)胞色素C1具有定位于線粒體的N端信號序列，和定位于內(nèi)膜的信號序列。18（二）共翻譯易位核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相

7、聯(lián)，使蛋白質(zhì)的合成和易位同時進行。19疏水核牛生長激素的N端的信號序列共翻譯插入由一段信號序列指導(dǎo)。對以任何膜為目標(biāo)的肽鏈，這段信號序列都是必需而且充分的。胞質(zhì)核糖體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核糖體沒有內(nèi)在區(qū)別，核糖體的位置由合成的蛋白質(zhì)有無信號序列決定。20核糖體在自由mRNA上起始合成蛋白質(zhì)；信號識別顆粒（signalrecognitionparticle,SRP）結(jié)合于前導(dǎo)序列，翻譯暫停；SRP與SRP受體結(jié)合，核糖體附著在膜上；翻譯繼續(xù)；核糖體合成分泌蛋白21前導(dǎo)序列進入膜；蛋白穿過膜，前導(dǎo)序列被切除；翻譯繼續(xù)；

8、蛋白通過膜被分泌；核糖體從mRNA上釋放。22SRP由蛋白質(zhì)和小RNA組成；分為幾個結(jié)構(gòu)域執(zhí)行不同的功能。23蛋白通過親水性通道穿過ER膜，這一親水通道稱為易位子（translocon）。24三、跨膜蛋白跨膜蛋白的分類：I類：N端位于外側(cè)II類：C端位于外側(cè)只有一個跨膜區(qū)域的蛋白分為兩類:25多跨膜區(qū)域的蛋白如果跨膜區(qū)域為奇數(shù)，則N端與C端分別位于膜的兩側(cè)如果跨膜區(qū)域為偶數(shù)，則N端與C端位于膜的同側(cè)26膜蛋白終止轉(zhuǎn)移I類或II類蛋白插入膜的