蛋白翻译后修饰研究生高级生化.docx

1、蛋白翻译后修饰研究生高级生化蛋白翻译后修饰（齐以涛老师）上课老师没说重点1.蛋白的概念：由许多氨基酸通过肽键相连形成的高分子含氮化合物。2.蛋白后修饰概念和意义 （PPT4-5）3.蛋白后修饰种类1. 切除加工2. 糖基化3. 羟基化4. 甲基化5. 磷酸化6. 乙酰化7. 泛素化8. 类泛素化9. 200. 磷酸化修饰1.概念：磷酸化是通过蛋白质磷酸化激酶将ATP的磷酸基转移到蛋白的特定位点上的过程。大部分细胞过程实际上是被可逆的蛋白磷酸化所调控的，至少有30%的蛋白被磷酸化修饰2.作用位点：丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸是要紧的磷酸化氨基酸，大多数磷酸化蛋白质都有多个磷酸化位点，并且其磷酸化位点是

2、可变的。3.实例(MAPK途径)：割裂原活化的蛋白激酶（MAPK）、割裂原活化的蛋白激酶的激酶（ MAPKK）、割裂原活化的蛋白激酶的激酶之激酶（MAPKKK）。在真核细胞中，这3种类型的激酶组成一个MAPK级联系统（MAPK cascade），通过MAPKKK-MAPKK-MAPK逐级磷酸化，将外来信号级联放大并传递下去。具体进程如下： MAPKKK位于级联系统的最上游，能够通过胁迫信号感受器或信号分子的受体，或其本身就直接感受胞外信号刺激而发生磷酸化 MAPKKK磷酸化后变成活化状态，能够使MAPKK磷酸化 MAPKK始终存在于细胞质中，MAPKK磷酸化以后通过双重磷酸化作用将MAPK激活

3、 MAPK被磷酸化后有3种可能的去向：（1）停留在细胞质中，激活一系列其它的蛋白激酶（2）在细胞质中使细胞骨架成份磷酸化（3）进入细胞核，通过磷酸化转录因子，调控基因的表达4.功能和意义: 一：调剂酶蛋白及生理代谢1糖分解代谢中糖原磷酸化酶活性的调剂，被磷酸化的酶具有活性，去磷酸化的酶无活性2磷酸化或去磷酸化使胞内已存在酶的活性被激活或失活，调剂胞内活性酶的含量 二: 调剂转录因子活性转录因子通常包括DNA结合结构域和转录激活扣构域. 转录因子在转录激活扣构域或调控结构域发生磷酸化，直接阻碍其转录活性. c-Jun转录激活扣构域的两个丝氨酸残基磷酸化，正调控c-Jun的转录活性.三：调剂转录因

4、子核转位 TGF-b与其I型、II型受体结合，结合后的TGF-b I型受体识别R-Smad包括Smad2和Smad3，作用于C结尾的丝氨酸使其磷酸化而被激活，激活后的R-Smad与Smad4结合转入细胞核内，发挥转录调剂活性 NF-kB与其抑制因子IkB形成复合体时存在于胞质。当IkB磷酸化、泛素化后，与NF-kB解离后，NF-kB失去其抑制，得以转入核内，间接调剂基因转录活性。四：调剂转录因子与DNA结合活性 ATF/CREB家族成员ATF-1（activating transcription factor 1）和CREB（cAMP response element binging prot

5、ein）都能够与DNA序列TGACG结合。ATF-1在Ser残基上磷酸化能够增强其与DNA位点的结合，从而增强转录因子DNA结合活性 紫外线照射激活p53的DNA结合活性，要紧通过p38蛋白激酶磷酸化p53的Ser残基 c-Jun DNA结合结构域附件的3个氨基酸磷酸化，就不能与DNA结合。5.功能和意义总结： 蛋白质磷酸化是生物体内普遍存在的一种调剂方式，几乎涉及所有生理及病理进程 尤其对细胞因子、生长因子的信号转导及细胞生长、分化和凋亡有重要作用 包括细胞信号转导、肿瘤发生、新陈代谢、神经活动、肌肉收缩、细胞增殖、发育和分化，细胞骨架调控和细胞凋亡等。乙酰化修饰1.概念： 在乙酰化酶催化下

6、将乙酰基团转移到底物蛋白质赖氨酸残基上的进程。其逆反映由蛋白质脱乙酰酶催化，称为蛋白质的脱乙酰化。第一次发觉组蛋白被乙酰化修饰。2.意义和功能；一：刺激DNA转录 组蛋白N端包裹于DNA外使DNA无法暴露，乙酰化后组蛋白与DNA结合减弱，DNA得以暴露，从而刺激DNA的转录二：调剂转录因子与DNA结合活性 1.刺激转录因子与DNA结合:p53, E2F1, GATA1和EKLF(erythroid kruppel like factor)的乙酰化位点靠近其DNA结合结构域 2.阻止转录因子与DNA结合: HMG1(high mobility group 1)乙酰化的赖氨酸残基位于DNA结合结构

7、域内。三：调剂蛋白质间彼此作用 (T-cell specific transcription factor)与其共刺激因子armadillo的结合可被TCF的乙酰化干扰 2. 核受体的乙酰化阻碍其与共刺激因子ACTR(activator of the thyroid and retinoicacid receptor)的结合。四：阻碍蛋白质稳固性 E2F1乙酰化延长其半衰期 a-微管蛋白乙酰化阻碍微管稳固性五组蛋白乙酰化 组蛋白低乙酰化，由于组蛋白N结尾富含正电荷的氨基酸，与带负电的DNA靠静电招募结合紧密，因此转录因子很难与DNA的启动区域结合，基因表达被抑制 组蛋白乙酰化时，乙酰化中和了组

8、蛋白赖氨酸和精氨酸残基的正电荷，降低了与DNA彼此作用的能力，转录因子能够很容易的与DNA的启动子区域结合，介导基因表达。六乙酰化与疾病 组蛋白乙酰化酶p300/CBP(CREB binding protein)普遍参与涉及白血病的染色体移位，致使多种包括HAT（Histone acetyltransferase）活性的融合蛋白产生，与白血病的发生进展紧密相关 组蛋白去乙酰基酶亦通过量种机制参与癌症进程 多聚谷氨酰胺疾病是一种神经退行性遗传病，是由致病基因CAG重复片段的扩大引发的。在扩大的多谷氨酰胺诱导的疾病中，蛋白的乙酰化和去乙酰化的失衡是一个关键的进程。泛素化修饰1.概念： 泛素化是一种

9、高度保守的翻译后水平的蛋白质修饰进程，能够将泛素共价结合到目的底物蛋白质的赖氨酸残基上。也是一种可逆性的进程，可由去泛素化酶将泛素从蛋白质上除去。 泛素由76个氨基酸组成，高度保守，普遍存在于真核细胞内，故名泛素 共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶识别并降解，这是细胞内短寿命蛋白和一些异样蛋白降解的普遍途径 与消化道内进行的蛋白质水解不同，从泛素与蛋白的结合到将蛋白水解成小的肽段，整个水解进程需要能量参与 20世纪70年代中期，第一次从牛胸腺中分理出泛素 1977年，第一次发觉泛素能够共价结合在H2A上，形成H2A单泛素化2.泛素化（泛素化介导的蛋白质降解途径）进程：(图示如下) 泛素-蛋白酶系统

10、存在于所有真核生物细胞的调控系统，需要三种酶的参与：激活酶E一、结合酶E2和连接酶E3 在ATP酶作用下，E1在其半胱氨酸（Cys）和泛素羧基端的甘氨酸（Gly）之间形成巯酯键（thiol ester bond），即E1-SH-Ub，激活泛素 在E2酶作用下，泛素从E1转移到E2，一样以巯酯键的方式结合（E2-SH-Ub） E3可特异性识别底物蛋白质，并与之结合。与此同时，E2将激活的泛素直接转移到E3结合的底物上，通过量次重复，多个泛素之间通过K48彼此连接，在底物上形成多泛素链（polyubiquitin chain）。 26S蛋白酶体能够特异性识别多泛素化的蛋白质，并将之完全水解为小多肽

11、片段 去泛素酶能够从头回收泛素3.功能和意义:一介导蛋白质降解 调剂细胞周期：Cdc34是E2酶，cyclinA, cyclinB,cyclinE, p21和p27可被泛素化修饰降解 与DNA修复、肿瘤和凋亡有关：p53降解受泛素介导的蛋白酶解调剂，mdm2是其E3酶。 与免疫炎症反映有关：NF-kB与其抑制蛋白IkB结合，无活性状态存在于胞浆内。感染或收到某种信号，IkB被泛素化降解，NF-kB进入核内激活靶基因3泛素为MHC-I类分子提供多肽，提呈给T淋巴细胞抗病毒感染 调剂基因转录水平：（PPT 33-35）1阻碍转录因子在细胞内定位：2操纵转录共刺激因子活性：33. 调整转录因子蛋白水

12、平：二泛素化的非蛋白酶解功能 K63泛素化的蛋白质与细胞表面受体的胞吞、DNA损伤后修复、核糖体功能、应激反映及蛋白激酶的激活有关 组蛋白H2A的单泛素化与基因转录激活有关，并非致使其降4.功能和意义总结： Cells are continually building proteins, using them for asingle task, and then discarding them Signaling or controlling proteins (eg. transcription regulators and the cyclins) - lead very brief li

13、ves, carrying their messages and then being thrown away Specialized enzymes - built just when they are needed,allowing cells to keep up with their minute-by-minute synthetic needs The approach may seem wasteful, but it allows each cell to respond quickly to constantly changing requirements.SUMOylati

14、on（SUMO化修饰）1.概念：SUMO（小泛素样修饰）：是泛素和泛素样的家族成员。SUMO的氨基酸序列和空间结构高度相似，与泛酸具有相同的功能。共有四个成员，别离为SUMO1-4。化修饰（PPT44）和去SUMO化修饰（PPT 47）进程： 连接酶 E3的种类和底物 (PPT 45)(SUMO特异性蛋白酶)特点和种类 PPT 46 SENP是去SUMO化酶修饰的蛋白（底物）:PPT 50 和 Ubiquitin异同 （PPT 51）：这两种蛋白质具有超级相似的二级和三级结构。泛素和SUMO1的比对表明只有18的氨基酸序列是相同的。与泛素系统不同，SUMO系统要紧针对底物蛋白的蛋白酶，SUMO

15、1缀合有不同的细胞功能。化的功能 （PPT 56 表格） PPT 52-58的作用一SENP2在肌肉的发生 中的作用SENP2去SUMO化修饰MEF2A，在骨骼肌中增进肌肉生成抑制素的表达而且抑制肌细胞的生成。SENP2在调剂肌肉生成抑制素以诱导肌细胞生成中发挥关键作用SENP2是骨骼肌再生的潜在的医治靶标。二SENP2关于神经元的功能相当重要 多种蛋白修饰 各类翻译后修饰的进程不是孤立存在的，在很多细胞活动中，需要各类翻译后修饰的蛋白一起作用 同一个蛋白能够拥有一种以上的后修饰进程 各类翻译后修饰形式彼此阻碍和和谐 翻译后修饰的蛋白质组学 由于蛋白质翻译后修饰并非是直接由基因决定的，研究蛋白

16、质翻译后修饰对蛋白组学的研究具有更重要的意义，因此诞生了翻译后修饰的蛋白质组学 蛋白质翻译后修饰在体内是一个动态的转变进程，有效探明细胞和组织内蛋白质修饰谱的“翻译后修饰蛋白质组学”成为现今功能蛋白质组学研究的重要内容 翻译后修饰的蛋白质组学研究，不仅有助于明白得翻译后修饰在生命进程中的重要意义，还对以后的药物开发提供了极大的保证。蛋白质翻译后修饰 蛋白质的翻译后修饰是蛋白质行使正常生理功能所必需的，蛋白质翻译后修饰进程使蛋白质结构更为复杂，功能更为完善，调剂更为精细，作用更为专一 明白得调控翻译后修饰进程因素，有利于在分子水平上揭露细胞进程和蛋白质网络的功能，最终能够指导针对分子的更准确的药物操纵