2020-11-13 翻译后事件包括蛋白质折叠、修饰和易位

蛋白质的三维构象基本上是由其氨基酸序列决定的。

• 蛋白质折叠的两种机制:
  有些蛋白质能够自发地获得成熟的构象(自组装)。
  其他一些蛋白质的适当折叠是由其他蛋白质的活动，如伴侣和酶介导的。

自身组装依赖于肽表面的相互作用

• 通常是暴露的疏水侧链相互作用形成疏水核。
• 当一种新合成的蛋白质出现时，任何疏水性斑块在序列上很容易出现与另一个疏水斑块聚集。

伴侣蛋白是协助某些蛋白质折叠所必需的。

伴侣蛋白可以与新生多肽结合，仍在核糖体上被翻译的链来防止
N '端不正确的折叠和聚集，它们最终会从成熟蛋白质中释放出来。

molecular chaperones ( 分子伴侣)

在分子生物学中，分子伴侣是协助共价折叠或展开以及其它分子的组装或拆卸大分子的结构。大分子时有陪伴履行其正常的生物功能，并已正确地完成了折叠和/或组装的过程。主要是陪伴者蛋白质折叠。第一个被称为伴侣蛋白的蛋白质协助人类从折叠的组蛋白和DNA中组装核小体等等装配陪伴者，尤其是在细胞核中，与装配有关折叠成寡聚结构的亚基。

伴侣的一个主要功能是防止这两种新合成多肽链和聚集的亚基从聚集成无功能结构。正是因为这个原因，许多人，但绝不是所有人，热休克蛋白是因为聚合倾向增加蛋白质吗因压力而变性。在这种情况下，陪伴者不传达任何信息蛋白质折叠所需的额外空间信息。然而，一些非常具体的“空间陪伴”确实传达了独特的结构(空间)信息到蛋白质上，不能自发折叠。

伴侣素寡聚chaperonins寡聚环结构
陪伴子也可以帮助蛋白质通过细胞膜

• 伴侣可能是维持蛋白质处于未展开状态所必需的，这种状态更容易通过细胞膜

• 陪伴子也可以帮助蛋白质通过细胞膜。

• 蛋白质二硫键异构酶的作用
  催化二硫键的断裂和重新连接，导致成对二硫化合物之间的交换。这一过程发生在内质网

• 肽基脯氨酰异构酶催化肽键的异构化，包括顺式和反式构象之间的脯化。

蛋白质切割有三种类型

• 蛋氨酸从核糖体中出来后不久就被切断。然后，额外的化学基团(乙酰基、脂肪酸链)经常被加到N端。
• 许多蛋白通过氨基末端序列靶向到目的地，往往在到达后被移除。
• 有时是内部序列，也称为intein
  (蛋白质的内含子是从未成熟细胞上切下来的蛋白质。

信号肽被信号肽酶切断。

信号肽以新生细胞的易位为靶点
肽链穿过细菌的质膜或进入真核细胞的内质网。成熟肽中的一些信号肽在转位进入细胞器后被切断。

信号肽(有时又称为信号序列、靶向信号、定位信号、定位序列、转运肽、前导序列或前导肽)是大多数新合成的朝着分泌途径方向的蛋白质的n端存在的短肽(5-30个氨基酸长)。这些蛋白质包括那些驻留在某些细胞器(内质网，高尔基体)内，从细胞分泌，或插入大多数细胞膜的蛋白质。

蛋白质剪接是一个自催化过程。

Exteins是成熟蛋白中所代表的序列。Inteins是被移除的序列。

• 纯化后的蛋白可以在一个自催化反应中剪接这个序列。它不需要能量的输入。
• Intein由n端丝氨酸或半胱氨酸和c端天门冬酰胺组成
• 典型的intein在n端约有150个氨基酸，在c端约有50个氨基酸，这些氨基酸参与了蛋白剪接反应的催化
• 胰岛素是通过前体的两次裂解而形成的。

Glycosylation modification (糖基化修饰)

• 许多蛋白质，尤其是真核生物中的蛋白质，通过添加碳水化合物进行修饰，这一过程称为糖基化
• 糖基化发生在内质网和高尔基体。
• glycoproteins, 糖蛋白通常分泌或定位于细胞表面。
  糖蛋白根据碳水合物的附着位置可分为n -连接型和烯烃型。
• 糖基化修饰:仅在某些特定的位点
  n -链糖基化从ER开始
• 聚在脂质载体上的寡糖(内质网中的多酚磷酸)，作为一个常见的14糖单元转移到一个接受天门冬酰胺多肽的残留物。
• 在内质网和高尔基体中，n -连接糖基化可能发生进一步的修饰
• 每次添加一种糖形成糖基化反应。
  低聚糖通常由少数碳水化合物残基组成。

真核细胞中脂质或糖脂的附着

真核细胞中的某些蛋白质是通过脂类的附着而被修饰的。这种修饰常常以蛋白质为靶点，将其锚定在质膜上。这发生在平滑ER中。

• 一些蛋白质被添加糖脂
• 在将蛋白质锚定在细胞外表面方面起着重要作用
  肉豆蔻酸附着在生长中的多肽链的氨基末端
  初始蛋氨酸被去除，甘氨酸留在N端。然后加入肉豆蔻酸(一种14碳脂肪酸)。

蛋白质磷酸化

• 蛋白质磷酸化是可逆的
  蛋白质磷酸化和去磷酸化是细胞信号转导系统中的重要活动。蛋白质磷酸化由蛋白激酶催化。蛋白质脱磷酸化是由蛋白质磷酸酶催化的
• 激酶将ATP中的磷酸基转移到丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基侧链的羟基上
• 胞浆蛋白激酶是最常见的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。它们是细胞中绝大多数磷酸化事件的罪魁祸首。质膜上发现受体蛋白激酶。大多数具有蛋白激酶活性的受体是蛋白酪氨酸激酶。
• 信号通过一系列激酶传递到一个转录因子。

蛋白质的降解

两种机制: 选择性或非选择性
泛素-蛋白酶体途径:真核细胞中蛋白质选择性降解的主要途径。泛素被用作标记物靶细胞质和核蛋白快速蛋白质水解。蛋白质的降解涉及两个方面阶段:首先蛋白被泛素定位;然后它被一个大的复合物水解
溶酶体蛋白水解:非选择性蛋白水解

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泛素:76 aa;在所有真核细胞中高度保守;它可以重复使用。它是蛋白质被降解的标志。
泛素化系统还涉及其他三个组成部分:
a. E1(泛素激活酶，在所有细胞中都存在)与泛素相连。b. E2(泛素连接酶，特异，一个大家族)将泛素从E1转移到底物。
c. E3(泛素结合酶，特异，一个大家族)与底物蛋白结合。

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泛素被用作蛋白质降解的标志

蛋白酶降解有泛素标记的胞质蛋白。
真核生物的20S蛋白酶体由7个不同的a亚单位和7个不同的b亚单位组成。它有a-b-b-a环的一般结构。

• 蛋白质进入自噬体的摄取似乎是非选择性的;它最终导致长寿命细胞质蛋白的缓慢降解。(ii)但某些蛋白可作为应对细胞饥饿的一种选择性摄取。这些蛋白具有相同的Lys-Phe-GluArg-Gln序列。在这里，Hsp70伴侣是多肽运输到溶酶体膜中所必需的。

蛋白质的定位

蛋白质内在信号决定了它们在细胞中的转运和定位。
蛋白质分选(靶向)的方向是不同类型的蛋白质进入或在特定的细胞器之间转运。

蛋白质的转运

蛋白质易位描述的是蛋白质穿过细胞膜的运动。它通过信号序列/肽来指导。在细胞膜上需要一种特殊的蛋白质装置。
内质网、线粒体和叶绿体都含有蛋白质结构
它们的膜允许蛋白质通过而不接触周围的疏水性脂质。

• 信号肽酶是内质网膜内的一种酶，当蛋白质移位时，它专门去除蛋白质的信号序列。
• 信号识别粒子(SRP)是一种核糖核蛋白复合体(蛋白质和rna)，在翻译过程中识别信号序列并引导核糖体进入易位通道
• 信号序列与SRP(信号识别粒子)结合。信号- srp结合导致蛋白质合成暂停。当SRP与膜上的SRP受体结合时，蛋白质合成就开始了。信号序列由位于细胞膜“内部”面的信号肽酶从转运蛋白中分离出来
• Peroxisomes (过氧化物酶
  体 )在它们的细胞膜上也有蛋白质结构，但底物蛋白质并不直接与它们结合。

反向易位:把蛋白质送到细胞质进行降解
反向易位利用转位子将未折叠的蛋白质从内质网发送到细胞质，在那里它被降解。蛋白质是必需的，但其机制尚不清楚

跨膜蛋白是如何插入细胞膜的

• 跨膜蛋白(整合膜蛋白)横跨脂质双分子层。

• 跨膜区(transmembrane domain)是蛋白质跨越膜双层的一部分。它是疏水的，在许多情况下包含一个疏水区域(通常由20- 25个疏水氨基酸和/或不带电氨基酸组成，形成一个a-螺旋)。亲水区域暴露在其中一个或者膜的两边。

• 定位是在蛋白质插入内质网时确定的

• 跨膜蛋白可以以不同的方向进入细胞膜

• 锚序列决定蛋白质的方向

• I型蛋白插入:信号序列为n端。的位置。锚信号决定何时转移蛋白质的含量就停止了，当锚序列生根时在膜中，n端结构域位于腔内，而c端结构域面向胞质。

• II型蛋白质:这些蛋白质在n端没有可分裂的前导序列。相反，信号序列与锚序列相结合。联合信号锚序列不能通过。相反，它停留在细胞膜上，而剩下的生长中的多肽继续循环进入内质网

• 多个跨膜蛋白末端的方向取决于跨膜段的奇数或偶数个数

翻译后膜插入依赖于前导序列

• 线粒体和叶绿体只能合成它们的部分蛋白质。大多数细胞器蛋白是在胞浆中由与合成胞浆蛋白相同的游离核糖体合成的。然后它们必须被导入细胞器
• 许多通过翻译后过程进入线粒体或叶绿体的蛋白质具有负责细胞器外膜初步识别的前导序列。
• 蛋白质穿过细胞膜，前导分子被细胞器一侧的蛋白酶所切割。
• 前导序列启动前体与细胞器膜之间的相互作用
• 导入线粒体和叶绿体的蛋白质前体通常同时含有疏水氨基酸和碱性氨基酸
• 酵母细胞色素c氧化酶亚基IV的前导序列由25个中性氨基酸和碱性氨基酸组成。前12个氨基酸足以将任何附着的多肽运输到线粒体基质
• 多级蛋白序列信号决定了蛋白的多级定位
• 前导序列的n端部分将蛋白质定位到线粒体基质或叶绿体腔内
• 相邻序列可以控制进一步靶向到膜或膜间空间。
• 这些序列依次从蛋白质上被切断
• 线粒体的外膜和内膜都有蛋白质转运的受体。外膜的识别可能导致通过这两个受体运输到基质中，在那里前导子被切割。如果它有一个膜状的信号，它可以再出口。
• 酵母细胞色素c1的前导细胞包含一个n末端区域，该区域将蛋白质定位到线粒体，随后是一个区域，该区域将(剪切)蛋白质定位到内膜。先导被两个卵裂事件除去。

蛋白质通过核孔移动

• 核孔是大型的对称结构
• 核定位信号(NLS)
  这是进入核孔的门票
• NLS可以被载体蛋白识别
• 输入蛋白是一种转运受体，它结合细胞质中的货物分子并转运到细胞核中。
• 蛋白质进入细胞核后，输入蛋白被释放出来。
• 有些蛋白质进入细胞核需要snRNA
  核出口信号(NES):走出核孔的通行证
• NES(核输出信号):通常由一个~10个氨基酸序列组成。不同蛋白质的NES序列的唯一共同特征是保守的亮氨酸模式
• 输出蛋白是一种转运受体，它结合它们的货物并与细胞核中的RanGTP结合。三聚体复合物穿过核膜进入细胞质，GTP结合Ran的水解导致货物的释放。