1、生物化學與分子生物學蛋白質(zhì)的生物合成（翻譯）第十七章Protein Biosynthesis (Translation)蛋白質(zhì)生物合成的概念生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)以mRNA為模板而合成。在這一過程中，mRNA上來自DNA基因編碼的核苷酸序列信息轉(zhuǎn)換為蛋白質(zhì)中的氨基酸序列，故稱為翻譯（translation）。翻譯是指在多種因子輔助下，由tRNA攜帶并轉(zhuǎn)運相應氨基酸，識別mRNA上的三聯(lián)體密碼子，在核糖體上合成具有特定序列多肽鏈的過程。 第一節(jié)蛋白質(zhì)生物合成體系Protein biosynthesis system基本原料：20種編碼氨基酸模板：mRNA適配器：tRNA裝配機：核蛋白體主要酶和蛋白質(zhì)因

2、子：氨基酰-tRNA合成酶、轉(zhuǎn)肽酶、起始因子、延長因子、釋放因子等能源物質(zhì)：ATP、GTP無機離子：Mg2+、 K+蛋白質(zhì)生物合成體系一、mRNA是蛋白質(zhì)合成的信息模板mRNA的基本結(jié)構(gòu)Start of genetic messageCapEndTail5-端非翻譯區(qū) 533-端非翻譯區(qū) 開放閱讀框架 從mRNA 5-端起始密碼子AUG到3-端終止密碼子之間的核苷酸序列，稱為開放閱讀框架(open reading frame, ORF)。原核生物的多順反子真核生物的單順反子非編碼序列核蛋白體結(jié)合位點起始密碼子終止密碼子編碼序列PPP53蛋白質(zhì)PPPmG -53蛋白質(zhì)AAA 遺傳密碼在mRNA的

3、開放閱讀框架區(qū)，以每3個相鄰的核苷酸為一組，代表一種氨基酸(或其他信息)，這種三聯(lián)體形式的核苷酸序列稱為密碼子。起始密碼子(initiation codon)：AUG終止密碼子(termination codon) ：UAA、UAG、UGA密碼子（codon）起始密碼子和終止密碼子：遺傳密碼表遺傳密碼的特點1. 方向性(directional)翻譯時遺傳密碼的閱讀方向是53，即讀碼從mRNA的起始密碼子AUG開始，按53的方向逐一閱讀，直至終止密碼子。 NC肽鏈延伸方向53讀碼方向2. 連續(xù)性(non-punctuated)編碼蛋白質(zhì)氨基酸序列的各個三聯(lián)體密碼連續(xù)閱讀，密碼子及密碼子的各堿基之

4、間既無間隔也無交叉。 5.A U G G C A G U A C A U U A A 3AlaValHisMet終止密碼由于密碼子的連續(xù)性，在開放閱讀框中發(fā)生插入或缺失1個或2個堿基的基因突變，都會引起mRNA閱讀框架發(fā)生移動，稱為移碼（frame shift），使后續(xù)的氨基酸序列大部分被改變，其編碼的蛋白質(zhì)徹底喪失功能，稱之為移碼突變。 纈 脯 蘇 天冬纈 丙 酪 甘纈 丙 絲 精3. 簡并性(degeneracy)一種氨基酸可具有2個或2個以上的密碼子為其編碼。這一特性稱為遺傳密碼的簡并性。除色氨酸和甲硫氨酸僅有1個密碼子外，其余氨基酸有2、3、4個或多至6個三聯(lián)體為其編碼。為同一種氨基酸

5、編碼的各密碼子稱為簡并性密碼子，也稱同義密碼子 。各種氨基酸的密碼子數(shù)目4. 擺動性(wobble) 反密碼子與密碼子之間的配對有時并不嚴格遵守常見的堿基配對規(guī)律，這種現(xiàn)象稱為擺動配對(wobble base pairing)。 tRNA反密碼子第1位堿基IUGACmRNA密碼子第3位堿基U, C, AA, GU, CUG反密碼子與密碼子的識別方式與擺動配對5. 通用性(universal)從簡單的病毒到高等的人類，幾乎使用同一套遺傳密碼，因此，遺傳密碼表中的這套“通用密碼”基本上適用于生物界的所有物種，具有通用性。密碼的通用性進一步證明各種生物進化自同一祖先。已發(fā)現(xiàn)少數(shù)例外，如動物細胞的線粒

6、體、植物細胞的葉綠體。 通用密碼 線粒體密碼AUA 異亮 蛋、起始AGA 精 終止AGG 精 終止UGA 終止 色二、氨基酰-tRNA通過其反密碼子與mRNA中對應的密碼子互補結(jié)合 tRNA的作用運載氨基酸：氨基酸各由其特異的tRNA攜帶，一種氨基酸可有幾種對應的tRNA，氨基酸結(jié)合在tRNA 3-CCA的位置，結(jié)合需要ATP供能；充當“適配器”：每種tRNA的反密碼子決定了所攜帶的氨基酸能準確地在mRNA上對號入座。二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)反密碼環(huán)氨基酸臂tRNA的構(gòu)象三、核糖體是肽鏈 “裝配廠”核糖體的組成核糖體又稱核蛋白體，是由rRNA和多種蛋白質(zhì)結(jié)合而成的一種大的核糖核蛋白顆粒，是蛋白質(zhì)生物合

7、成的場所。原核生物真核生物核蛋白體小亞基大亞基核蛋白體小亞基大亞基S值70S30S50S80S40S60SrRNA16S-rRNA23S-rRNA5S-rRNA18S-rRNA28S-rRNA5.8S-rRNA5S-rRNA蛋白質(zhì)rpS 21種rpL 36種rpS 33種rpL 49種 不同細胞核蛋白體的組成核蛋白體的組成 核糖體在翻譯中的功能部位 四、肽鏈生物合成需要酶類和蛋白質(zhì)因子氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyltRNA synthetase)，催化氨基酸的活化；轉(zhuǎn)肽酶(peptidase)，催化核蛋白體P位上的肽酰基轉(zhuǎn)移至A位氨基酰-tRNA的氨基上，使酰基與氨基結(jié)合形成肽鍵;

8、并受釋放因子的作用后發(fā)生變構(gòu)，表現(xiàn)出酯酶的水解活性，使P位上的肽鏈與tRNA分離；轉(zhuǎn)位酶(translocase)，催化核蛋白體向mRNA3-端移動一個密碼子的距離，使下一個密碼子定位于A位。 起始因子（initiation factor，IF）延長因子（elongation factor，EF）釋放因子（release factor，RF）參與原核生物翻譯的各種蛋白質(zhì)因子及其生物學功能種類生物學功能起始因子IF-1占據(jù)核糖體A位，防止A位結(jié)合其他tRNA IF-2促進fMet-tRNAfMet與小亞基結(jié)合 IF-3促進大、小亞基分離；提高P位對結(jié)合fMet-tRNAfMet的敏感性 延長因子

9、EF-Tu促進氨基酰-tRNA進入A位，結(jié)合并分解GTPEF-TsEF-Tu的調(diào)節(jié)亞基EF-G有轉(zhuǎn)位酶活性，促進mRNA-肽酰-tRNA由A位移至P位；促進tRNA卸載與釋放 釋放因子RF-1特異識別UAA、UAG，誘導轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ窻F-2特異識別UAA、UGA，誘導轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)變?yōu)轷ッ窻F-3具有GTP酶活性，介導RF-1及RF-2與核糖體的相互作用參與真核生物翻譯的各種蛋白質(zhì)因子及其生物學功能種類生物學功能起始因子eIF-1多功能因子，參與翻譯的多個步驟eIF-2促進Met-tRNAiMet與小亞基結(jié)合eIF-2B結(jié)合小亞基，促進大、小亞基分離 eIF-3結(jié)合小亞基，促進大、小亞基分離；介

10、導eIF-4F復合物-mRNA與小亞基結(jié)合 eIF-4AeIF-4F復合物成分；有RNA解螺旋酶活性，解除mRNA 5-端的發(fā)夾結(jié)構(gòu)，使其與小亞基結(jié)合 eIF-4B結(jié)合mRNA，促進mRNA掃描定位起始AUGeIF-4EeIF-4F復合物成分，識別結(jié)合mRNA 的5帽結(jié)構(gòu)eIF-4GeIF-4F復合物成分，結(jié)合eIF-4E、eIF-3和PABeIF-5促進各種起始因子從小亞基解離eIF-6促進大、小亞基分離延長因子eIF1-促進氨基酰-tRNA進入A位，結(jié)合分解GTP，相當于EF-TueIF1-調(diào)節(jié)亞基，相當于EF-TseIF-2有轉(zhuǎn)位酶活性，促進mRNA-肽酰-tRNA由A位移至P位，促進t

11、RNA卸載與釋放，相當于EF-G 釋放因子eRF識別所有終止密碼子，具有原核生物各類RF的功能第二節(jié)氨基酸與tRNA的連接 氨基酸與特異的tRNA結(jié)合形成氨基酰-tRNA的過程稱為氨基酸的活化。參與氨基酸的活化的酶：氨基酰-tRNA合成酶。反應過程一、氨基酰-tRNA合成酶識別特定氨基酸和tRNA氨基酸 + tRNA氨基酰- tRNAATP AMPPPi氨基酰-tRNA合成酶氨基酸與tRNA連接的專一性由氨基酰tRNA合成酶保證。氨基酰tRNA合成酶都具有高度專一性，既能識別特異的氨基酸，又能辨認應該結(jié)合該種氨基酸的tRNA分子。 氨基酸 ATP-E 氨基酰-AMP-E PPi 第一步反應第二

12、步反應氨基酰-AMP-E tRNA氨基酰-tRNA AMP E氨基酰tRNA合成酶還有校對活性（proofreading activity），能將錯誤結(jié)合的氨基酸水解釋放，即將任何錯誤的氨基酰-AMP-E復合物或氨基酰-tRNA的酯鍵水解，再換上與密碼子相對應的氨基酸，改正反應的任一步驟中出現(xiàn)的錯配，保證氨基酸和tRNA結(jié)合反應的誤差小于10-4。特性氨基酰-tRNA的表示方法丙氨酰-tRNA：Ala-tRNAAla精氨酰-tRNA：Arg-tRNAArg甲硫氨酰-tRNA： Met-tRNAMet各種氨基酸和對應的tRNA結(jié)合后形成的氨基酰-tRNA表示為：氨基酸的三字母縮寫-tRNA氨基酸

13、的三字母縮寫 例如：二、肽鏈合成的起始需要特殊的起始氨基酰-tRNAtRNAiMet與甲硫氨酸結(jié)合后形成Met-tRNAiMet，可以在mRNA的起始密碼子AUG處就位，參與形成翻譯起始復合物。起始密碼子只能辨認Met-tRNAiMet。tRNAMet和甲硫氨酸結(jié)合后生成Met-tRNAMet，必要時進入核蛋白體，為延長中的肽鏈添加甲硫氨酸。 起始氨基酰-tRNA: Met-tRNAiMet 參與肽鏈延長的甲硫氨酰-tRNA：Met-tRNAMet真核生物具有起始功能的tRNAfMet與甲硫氨酸結(jié)合后，甲硫氨酸很快被甲酰化為N-甲酰甲硫氨酸(N-formyl methionine, fMet)

14、，于是形成N-甲酰甲硫氨酰-tRNA(fMet-tRNAfMet)，可以在mRNA的起始密碼子AUG處就位，參與形成翻譯起始復合物。起始密碼子只能辨認fMet-tRNAfMet。 原核生物起始氨基酰-tRNA: fMet-tRNAfMet fMet-tRNAfMet的生成是一碳化合物轉(zhuǎn)移和利用的過程之一，反應由轉(zhuǎn)甲酰基酶催化，甲酰基從N10-甲酰四氫葉酸轉(zhuǎn)移到甲硫氨酸的-氨基上。 第三節(jié)肽鏈的生物合成過程The biosynthesis process of peptide chain翻譯過程包括起始（initiation）、延長（elongation）和終止（termination）三個階段

15、。真核生物的肽鏈合成過程與原核生物的肽鏈合成過程基本相似，只是反應更復雜、涉及的蛋白質(zhì)因子更多。 （一）原核生物翻譯起始復合物的形成 指mRNA和起始氨基酰-tRNA分別與核糖體結(jié)合而形成翻譯起始復合物的過程。1. 核糖體大小亞基分離；2. 核糖體小亞基結(jié)合于mRNA的起始密碼子附近；3. fMet-tRNAfMet結(jié)合在核糖體P位 ； 4. 核糖體大亞基結(jié)合形成起始復合物。一、翻譯起始復合物的裝配啟動肽鏈合成（a）起始復合物的裝配過程；（b）rRNA識別mRNA的核糖體結(jié)合位點，保證翻譯起始在起始密碼子處 IF-3IF-11.核糖體大小亞基分離AUG53IF-3IF-12. 核糖體小亞基結(jié)合

16、于mRNA的起始密碼子附近 原核生物mRNA在核糖體小亞基上的準確定位和結(jié)合涉及兩種機制在各種mRNA起始AUG上游約813核苷酸部位，存在一段由49個核苷酸組成的一致序列，富含嘌呤堿基，如-AGGAGG-，稱為Shine-Dalgarno序列(S-D序列)，又稱核糖體結(jié)合位點(ribosomal binding site, RBS)。一條多順反子mRNA序列上的每個基因編碼序列均擁有各自的S-D序列和起始AUG。S-D序列小亞基中的16S-rRNA 3-端有一富含嘧啶堿基的短序列，如-UCCUCC-，通過與S-D序列堿基互補而使mRNA與小亞基結(jié)合。mRNA上鄰近RBS下游，還有一段短核苷酸

17、序列，可被小亞基蛋白rpS-1識別并結(jié)合。通過上述RNA-RNA、RNA-蛋白質(zhì)相互作用，小亞基可以準確定位mRNA上的起始AUG。IF-3IF-1IF-2GTP3. fMet-tRNAfMet結(jié)合在核糖體P位AUG53IF-3IF-1IF-2GTPGDPPi4.核糖體大亞基結(jié)合形成起始復合物AUG53IF-3IF-1AUG53IF-2GTPIF-2-GTPGDPPi起始復合物形成過程（二）真核生物翻譯起始復合物的形成1. 核糖體大小亞基分離；2. Met-tRNAiMet定位結(jié)合于小亞基P位； 3. mRNA與核糖體小亞基定位結(jié)合；4. 核糖體大亞基結(jié)合。真核生物翻譯起始復合物的裝配 翻譯起

18、始復合物形成后，核糖體從mRNA的5端向3端移動，依據(jù)密碼子順序，從N端開始向C端合成多肽鏈。 二、在核糖體上重復進行的三步反應延長肽鏈1. 進位(positioning)/注冊(registration)2. 成肽(peptide bond formation)3. 轉(zhuǎn)位(translocation) 肽鏈延長在核糖體上連續(xù)循環(huán)式進行，又稱為核糖體循環(huán)(ribosomal cycle)，包括以下三步：每輪循環(huán)使多肽鏈增加一個氨基酸殘基。1. 進位（entrance） 又稱注冊(registration)，是指一個氨基酰-tRNA按照mRNA模板的指令進入并結(jié)合到核糖體A位的過程。2.成肽 成

19、肽是指肽基轉(zhuǎn)移酶（轉(zhuǎn)肽酶）催化兩個氨基酸間肽鍵形成的反應。 3. 轉(zhuǎn)位指的是核糖體沿著mRNA的移位。移位的結(jié)果是： 成肽后位于P 位的tRNA所攜帶的氨基酸或肽在反應中交給了A位上的氨基酸，空載的tRNA從核糖體直接脫落； 成肽后位于A位的帶有合成中的肽鏈的tRNA（肽酰-tRNA）轉(zhuǎn)到了P位上； A位得以空出，且準確定位在mRNA的下一個密碼子，以接受一個新的對應的氨基酰tRNA進位。 轉(zhuǎn)位需要延長因子參與。真核生物肽鏈延長過程肽鏈上每增加一個氨基酸殘基，就需要經(jīng)過一次進位、成肽和轉(zhuǎn)位反應。如此往復，直到核糖體的A位對應到了mRNA的終止密碼子上。終止密碼子不被任何氨基酰-tRNA識別，只

20、有釋放因子RF能識別終止密碼子而進入A位，這一識別過程需要水解GTP。 三、終止密碼子和釋放因子導致肽鏈合成停止原核生物有3種RFRF1識別UAA或UAG，RF2識別UAA或UGA，RF3則與GTP結(jié)合并使其水解，協(xié)助RF1與RF2與核糖體結(jié)合。真核生物僅有eRF一種釋放因子，所有3種終止密碼子均可被eRF識別。真核生物中肽鏈合成完成后的水解釋放過程尚未完全了解。 多聚核糖體的形成可以使蛋白質(zhì)生物合成以高速度、高效率進行。多聚核糖體(polysome) 1條mRNA模板鏈都可附著10100個核蛋白體，這些核糖體依次結(jié)合起始密碼子并沿53方向讀碼移動，同時進行肽鏈合成，這種mRNA與多個核糖體形

21、成的聚合物稱為多聚核糖體(polysome) 。 多聚核糖體電鏡下的多聚核糖體第四節(jié)肽鏈生物合成后的加工和靶向輸送新生多肽鏈不具備蛋白質(zhì)的生物學活性，必須經(jīng)過復雜的加工過程才能轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂刑烊粯?gòu)象的功能蛋白質(zhì)，這一加工過程稱為翻譯后加工(post-translational processing)。蛋白質(zhì)合成后還需要被輸送到合適的亞細胞部位才能行使各自的生物學功能。其中，有的蛋白質(zhì)駐留于細胞液，有的被運輸?shù)郊毎骰蜩偳度爰毎ぃ€有的被分泌到細胞外。蛋白質(zhì)合成后在細胞內(nèi)被定向輸送到其發(fā)揮作用部位的過程稱為蛋白質(zhì)的靶向輸送（protein targeting）或蛋白質(zhì)分選（protein sort

22、ing）。一、肽鏈折疊為功能構(gòu)象需要分子伴侶蛋白質(zhì)在合成時，還未折疊的肽段有許多疏水基團暴露在外，具有分子內(nèi)或分子間聚集的傾向，使蛋白質(zhì)不能形成正確空間構(gòu)象。這種結(jié)構(gòu)混亂的肽鏈集合體產(chǎn)生過多對細胞有致命的影響。實際上，細胞中大多數(shù)天然蛋白質(zhì)折疊都不是自發(fā)完成的，其折疊過程需要其他酶或蛋白質(zhì)的輔助，這些輔助性蛋白質(zhì)可以指導新生肽鏈按特定方式正確折疊，它們被稱為分子伴侶（molecular chaperone）。分子伴侶的主要作用是： 封閉待折疊肽鏈暴露的疏水區(qū)段； 創(chuàng)建一個隔離的環(huán)境，可以使肽鏈的折疊互不干擾； 促進肽鏈折疊和去聚集； 遇到應激刺激，使已折疊的蛋白質(zhì)去折疊。 細胞內(nèi)分子伴侶可分為

23、兩大類 一類為核糖體結(jié)合性分子伴侶，包括觸發(fā)因子和新生鏈相關(guān)復合物； 另一類為非核糖體結(jié)合性分子伴侶，包括熱激蛋白、伴侶蛋白等。 1. 熱激蛋白(heat shock protein, HSP)熱休克蛋白屬于應激反應性蛋白質(zhì)，高溫應激可誘導該蛋白質(zhì)合成。熱休克蛋白可促進需要折疊的多肽折疊為有天然空間構(gòu)象的蛋白質(zhì)。 熱休克蛋白包括HSP70、HSP40和GrpE三族。它有兩個主要功能域：一個是存在于N-端的高度保守的ATP酶結(jié)構(gòu)域，能結(jié)合和水解ATP；另一個是存在于C-端的肽鏈結(jié)合結(jié)構(gòu)域。蛋白質(zhì)的折疊需要這兩個結(jié)構(gòu)域的相互作用。 大腸桿菌的HSP70 (DnaK)ATP酶肽鏈結(jié)合結(jié)構(gòu)域H2NEE

24、VD-COOHGrp E結(jié)合部位DnaJ/HSP40結(jié)合部位大腸桿菌的HSP40 (Dna J)可激活Dna K中的ATP酶，生成穩(wěn)定的Dna J -Dna K-ADP-被折疊蛋白質(zhì)復合物，以利于Dna K發(fā)揮分子伴侶作用。在ATP存在的情況下，Dna J和Dna K的相互作用能抑制蛋白質(zhì)的聚集。Grp E，核苷酸交換因子，與Dna K的ATP酶結(jié)構(gòu)域結(jié)合，使Dna K的構(gòu)象發(fā)生改變、ADP從復合物中釋放出來并由ATP代替ADP，從而控制Dna K的ATP酶活性。在蛋白質(zhì)的折疊過程中，HSP70還需2個輔助因子HSP40和Grp E。HSP70 輔助肽鏈折疊 人類細胞中HSP蛋白質(zhì)家族可存在于

25、胞漿、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔、線粒體、胞核等部位涉及多種細胞保護功能：如使線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)保持未折疊狀態(tài)而轉(zhuǎn)運、跨膜，再折疊成功能構(gòu)象；通過類似上述機制，避免或消除蛋白質(zhì)變性后因疏水基團暴露而發(fā)生的不可逆聚集，以利于清除變性或錯誤折疊的多肽中間物等。伴侶蛋白（chaperonin）是分子伴侶的另一家族，如大腸桿菌的Gro EL和Gro ES（真核細胞中同源物為HSP60和HSP10）等家族。其主要作用是為非自發(fā)性折疊蛋白質(zhì)提供能折疊形成天然空間構(gòu)象的微環(huán)境。 2. 伴侶蛋白Gro EL和Gro ES 當待折疊肽鏈進入Gro EL的桶狀空腔后，Gro ES可作為“蓋子”瞬時封閉Gro EL空腔出口。封閉后

26、的桶狀空腔提供了能完成該肽鏈折疊的微環(huán)境。Gro EL-Gro ES復合物除了分子伴侶協(xié)助肽鏈折疊以外，一些對于蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)形成至關(guān)重要的氨基酸殘基（如半胱氨酸、脯氨酸等）的正確折疊還需要酶促反應。這些可催化蛋白質(zhì)功能構(gòu)象形成所必需的酶稱為異構(gòu)酶（isomerase），也稱為折疊酶（foldase）。 蛋白質(zhì)二硫化物異構(gòu)酶多肽鏈內(nèi)或肽鏈之間二硫鍵的正確形成對穩(wěn)定分泌型蛋白質(zhì)、膜蛋白質(zhì)等的天然構(gòu)象十分重要，這一過程主要在細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進行。二硫鍵異構(gòu)酶在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔活性很高，可在較大區(qū)段肽鏈中催化錯配二硫鍵斷裂并形成正確二硫鍵連接，最終使蛋白質(zhì)形成熱力學最穩(wěn)定的天然構(gòu)象。肽酰-脯氨酰順反異構(gòu)酶 多肽鏈

27、中肽酰-脯氨酸間形成的肽鍵有順反兩種異構(gòu)體，空間構(gòu)象有明顯差別。肽酰-脯氨酰順反異構(gòu)酶可促進上述順反兩種異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)換。肽酰-脯氨酰順反異構(gòu)酶是蛋白質(zhì)三維構(gòu)象形成的限速酶，在肽鏈合成需形成順式構(gòu)型時，可使多肽在各脯氨酸彎折處形成準確折疊。 二、肽鏈的肽鍵水解生成活性蛋白質(zhì)或功能肽（一）合成后肽鏈的末端被水解加工新生肽鏈的N端的甲硫氨酸殘基，在肽鏈離開核糖體后，大部分即由特異的蛋白水解酶切除。 例：鴉片促黑皮質(zhì)素原(POMC)的水解修飾（二）肽鏈中肽鍵水解產(chǎn)生多種功能肽 三、肽鏈中氨基酸殘基的化學修飾增加蛋白質(zhì)功能多樣性常見的化學修飾種類發(fā)生修飾的主要氨基酸殘基磷酸化絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸N-

28、糖基化天冬酰胺O-糖基化絲氨酸、蘇氨酸羥基化脯氨酸 賴氨酸甲基化賴氨酸、精氨酸、組氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酸乙酰化賴氨酸、絲氨酸硒化半胱氨酸四、亞基聚合形成功能性蛋白質(zhì)復合物結(jié)合蛋白質(zhì)合成后都需要結(jié)合相應輔基，才能成為具有功能活性的天然蛋白質(zhì)。 具有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)由兩條以上的肽鏈通過非共價鍵聚合，形成寡聚體(oligomer)。通過非共價鍵亞基聚合形成具有四級結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)輔基連接后形成完整的結(jié)合蛋白質(zhì)五、蛋白質(zhì)合成后被靶向輸送至細胞特定部位 蛋白質(zhì)在核蛋白體上合成后，必須分選出來，定向輸送到一個合適的部位才能行使各自的生物學功能。蛋白質(zhì)的靶向輸送與翻譯后修飾過程同步進行。 所有靶向輸送

29、的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中存在分選信號，主要是N末端特異氨基酸序列，可引導蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到細胞的適當靶部位，這類序列稱為信號序列(signal sequence)。信號序列是決定蛋白質(zhì)靶向輸送特性的最重要元件，提示指導蛋白質(zhì)靶向輸送的信息存在于蛋白質(zhì)自身的一級結(jié)構(gòu)中。 靶向輸送的蛋白質(zhì)N-端存在信號序列蛋白種類信號序列結(jié)構(gòu)特點 分泌蛋白和質(zhì)膜蛋白信號肽1530個氨基酸，位于N-端，中間為疏水性氨基酸 核蛋白核定位信號48個氨基酸組成，位于內(nèi)部，含Pro、Lys和Arg，典型序列為K-K/R-X-K/R 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號C-端的Lys-Asp-Glu-Leu （KDEL） 核基因組編碼的線粒體蛋白線粒體

30、導肽2035個氨基酸，位于N-端 溶酶體蛋白溶酶體靶向信號甘露糖-6-磷酸（Man-6-P） 蛋白細胞亞組分分選信號 細胞內(nèi)分泌型蛋白質(zhì)的合成與轉(zhuǎn)運同時發(fā)生。它們的N-端都有信號肽（signal peptide）結(jié)構(gòu)，由數(shù)十個氨基酸殘基組成。 （一）分泌型蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)加工轉(zhuǎn)運信號肽有以下共性：N-端含1個或幾個帶正電荷的堿性氨基酸殘基，如賴氨酸、精氨酸；中段為疏水核心區(qū)，主要含疏水的中性氨基酸，如亮氨酸、異亮氨酸等；C-端加工區(qū)由一些極性相對較大、側(cè)鏈較短的氨基酸（如甘氨酸、丙氨酸、絲氨酸）組成，緊接著是被信號肽酶(signal peptidase)裂解的位點 。信號序列引導蛋白質(zhì)進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)

31、質(zhì)網(wǎng)中含有多種幫助新生肽鏈折疊成天然構(gòu)型的蛋白質(zhì)，如分子伴侶等。與分泌型蛋白質(zhì)一樣，需要停留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中執(zhí)行功能的蛋白質(zhì)先經(jīng)粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的附著核糖體合成并進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，然后隨囊泡輸送到高爾基復合體。（二）定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)C-端含有滯留信號序列（三）大部分線粒體蛋白質(zhì)在細胞液合成后靶向輸入線粒體 線粒體雖然含有DNA、核糖體、mRNA及tRNA等，可以進行蛋白質(zhì)的生物合成，但絕大部分線粒體蛋白質(zhì)是由核基因組編碼、在胞液中的游離核蛋白體上合成后釋放、靶向輸送到線粒體中的。真核細胞線粒體蛋白質(zhì)的靶向輸送（四）質(zhì)膜蛋白質(zhì)由囊泡靶向轉(zhuǎn)運至細胞膜質(zhì)膜蛋白質(zhì)合成時在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的跨膜機制與分泌型蛋白質(zhì)的跨

32、膜機制相似，但是，質(zhì)膜蛋白質(zhì)的肽鏈并不完全進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，而是錨定在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。不同類型的跨膜蛋白質(zhì)以不同的形式錨定于膜上。 囊泡形成和轉(zhuǎn)運。帶陰影的字母為堿性氨基酸殘基，帶下劃線的部分為疏水性氨基酸區(qū)域 （五）細胞核蛋白質(zhì)由核輸入因子運載經(jīng)核孔入核 第五節(jié)蛋白質(zhì)生物合成的干擾和抑制Interference and Inhibition of Protein Biosynthesis蛋白質(zhì)生物合成是很多天然抗生素和某些毒素的作用靶點。抗生素等就是通過阻斷真核、原核生物蛋白質(zhì)翻譯體系某組分功能、干擾和抑制蛋白質(zhì)生物合成過程而起作用的。 可針對蛋白質(zhì)生物合成必需的關(guān)鍵組分作為研究新抗菌藥物的作用靶點。同時盡量利用真核、原核生物蛋白質(zhì)合成體系的任何差異，以設計、篩選僅對病原微生物特效而不損害人體的藥物。 一、許多抗生素通過抑制蛋白質(zhì)生物合成發(fā)揮作用抗生素(antibiotics)是一類由某些真菌、細菌等微生物產(chǎn)生的藥物，有抑制其他微生物生長或殺死其他微生物的能力，對宿主無毒性的抗生素可用于預防和治療人、動物和植物的感染性疾病。影響翻譯起始的抗生素影響翻譯延長的抗生素 干擾進位的抗生素引起讀碼錯誤的抗生素 影響肽鍵形成的抗生素 影響轉(zhuǎn)位的抗生素 抗生素 作用位點 作用原理應用 伊短菌素 原核、真核核蛋白體小亞基 阻礙翻譯起始復合物的形成抗病毒藥四