《翻译水平的调节》PPT课件.ppt

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1、四、翻译水平的调节遗传密码的性质遗传密码的性质通过校正通过校正tRNA的方式的方式校正基因的碱校正基因的碱基缺失和插入基缺失和插入l为催化为催化DNA拓扑学异构体相互转变的酶之总称。催拓扑学异构体相互转变的酶之总称。催化化DNA链断开和结合的偶联反应，为了分析体外反链断开和结合的偶联反应，为了分析体外反应机制，用环状应机制，用环状DNA为底物。在闭环状双链为底物。在闭环状双链DNA的拓扑学转变中，要暂时的将的拓扑学转变中，要暂时的将DNA的一个链或两个的一个链或两个链切断，根据异构体化的方式而分为二个型。切断链切断，根据异构体化的方式而分为二个型。切断一个链而改变拓扑结构的称为一个链而改变拓扑

2、结构的称为型拓扑异构酶型拓扑异构酶（top-oisomerase），通过切断二个链来进行的），通过切断二个链来进行的称为称为型拓扑异构酶（型拓扑异构酶（topoisomerase）。属于）。属于型的拓扑异构酶，有大肠杆菌的型的拓扑异构酶，有大肠杆菌的蛋白（蛋白（-protein，由分子量，由分子量11万的单个多肽链所成）及各种真核细万的单个多肽链所成）及各种真核细胞中存在的切断胞中存在的切断-结合酶（结合酶（nicking-closingenzyme，分子量约，分子量约6万万5千千7万的及分子量约万的及分子量约10万的）。万的）。型拓扑异构酶，有存在于细菌中的型拓扑异构酶，有存在于细菌中的DN

3、A促旋酶、促旋酶、噬菌体噬菌体T4的拓扑异构酶的拓扑异构酶以及真核细胞中依赖以及真核细胞中依赖ATP的拓扑异构酶的拓扑异构酶等。等。l在在型拓扑异构酶中，型拓扑异构酶中，DNA促旋酶可单促旋酶可单独催化闭环状独催化闭环状DNA产生超螺旋，这是独产生超螺旋，这是独特的。特的。(一一)翻译内含子翻译内含子(translationalintron)lT4DNA拓扑异构酶在拓扑异构酶在ATP存在下，可使超螺旋存在下，可使超螺旋DNA变成松散的变成松散的DNA，其中有，其中有DNA双链的断双链的断裂，链的旋转，再缝合。全酶由三种亚基六个裂，链的旋转，再缝合。全酶由三种亚基六个蛋白质分子组成，分别由基因蛋

4、白质分子组成，分别由基因39、基因、基因52和基和基因因60编码。基因编码。基因39编码的亚基有编码的亚基有520个氨基酸，个氨基酸，ATP酶活性。基因酶活性。基因52编码的亚基有编码的亚基有441个氨基个氨基酸，松散酸，松散DNA超螺旋。基因超螺旋。基因60编码的亚基有编码的亚基有160个氨基酸，结合各亚基，协调功能。这三个氨基酸，结合各亚基，协调功能。这三个亚基的蛋白质顺序已分析清楚。已经获得基个亚基的蛋白质顺序已分析清楚。已经获得基因因39、52、60的的DNA克隆，并在大肠杆菌中克隆，并在大肠杆菌中高效表达蛋白质。高效表达蛋白质。lT4DNAtopoisomerase:anewATP-

5、dependentenzymeessentialforinitiationofT4bacteriophageDNAreplicationlNature281,456-461(11October1979)lLeroyF.Liu,Chung-ChengLiu&BruceM.AlbertslDepartmentofBiochemistryandBiophysics,UniversityofCalifornia,SanFrancisco,California94143lNucleotidesequenceofatypeIIDNAtopoisomerasegene.BacteriophageT4gene

6、39lNucleicAcidsResearch,1986,Vol.14,No.197751-7765lWaiMunHuanglDepartmentofCellular,ViralandMolecularBiology,UniversityofUtahMedicalCenterSaltLakeCity,UT84132,USAlThe52-proteinsubunitofT4DNAtopoisomeraseishomologoustothegyrA-proteinofgyrase.lNucleicAcidsRes.1986September25;14(18):73797390.lWMHuangl对

7、基因对基因60的核苷酸序列分析后，难以排的核苷酸序列分析后，难以排出合适的阅读框架，与它表达产物蛋白出合适的阅读框架，与它表达产物蛋白质的氨基酸顺序对照，发现在第质的氨基酸顺序对照，发现在第46位甘位甘氨酸和第氨酸和第47位亮氨酸密码子之间，有位亮氨酸密码子之间，有50个核苷酸插入，其中紧跟第个核苷酸插入，其中紧跟第46位甘氨酸位甘氨酸密码的是一个终止密码密码的是一个终止密码TAG。DNA有义链有义链5GGCTAGCTC3mRNA5GGCUAGCTC3蛋白质序列蛋白质序列甘氨酸甘氨酸亮氨酸亮氨酸第第46位位第第47位位在细胞中，在细胞中，mRNA中是否也有这中是否也有这段插入序列？段插入序列？

8、l人人工工合合成成基基因因60编编码码区区的的30聚聚多多核核苷苷酸酸和和插插入入序序列列的的30聚聚多多核核苷苷酸酸作作为为两两种种探探针针，分分别别检检测测T4感感染染细细胞胞的的RNA，杂杂交交分分析析，两两种种探探针针完完全全给给出出相相同同的的杂杂交交图图谱谱一一条条带带，实实际际上上细细胞胞中中只只有有一一种种RNA，没没有有发发现现有有mRNA剪剪切切加加工工的的现现象象。对对细细胞胞中中基基因因60的的mRNA作作核核苷苷酸酸序序列列分分析析，都都发发现现有有50核苷酸插入序列的存在核苷酸插入序列的存在。RNA电泳电泳转转移移杂交分析杂交分析正极正极负极负极共三条带共三条带编码

9、区探针编码区探针插入序列探针插入序列探针DNA转录转录剪接剪接+无论哪种探针都只有一条相同的带，说无论哪种探针都只有一条相同的带，说明细胞中只有一种明细胞中只有一种RNA普遍性：普遍性：l1.将将50个个核核苷苷酸酸序序列列插插入入到到LacZ的的适适当当编编码码序序列列内内，在在翻翻译译过过程程中中，大大肠肠杆杆菌菌核核糖糖体体同同样样可可以以跳跳过过这这个个非非翻翻译译序序列列，产生完整的产生完整的半乳糖苷酶。半乳糖苷酶。l2.在酵母表达系统中，酵母核糖体也能在酵母表达系统中，酵母核糖体也能跳过这段序列，产生完整的蛋白质。跳过这段序列，产生完整的蛋白质。意义：意义：l设想在翻译水平上调控，

10、形成设想在翻译水平上调控，形成不同的二级结构。不同的二级结构。Evaluationofthemutationssuggests5requirementsforefficientribosomehopping:Aminoacidresidues17to32ofthenascentpeptideTerminationcodonrightaftercodon47Ashorthairpinatthetake-offsiteIdentitybetweencodons47and48A50ntspacingbetweencodons47and48lScience,Vol239,Issue4843,1005-

11、1012,1988lApersistentuntranslatedsequencewithinbacteriophageT4DNAtopoisomerasegene60lWMHuang,SZAo,SCasjens,ROrlandi,RZeikus,RWeiss,DWinge,andMFanglDepartmentofCellular,ViralandMolecularBiology,UniversityofUtahMedicalCenter,SaltLakeCity84132abstractlA50-nucleotideuntranslatedregionisshowntobepresentw

12、ithinthecodingsequenceofEscherichiacolibacteriophageT4gene60,whichencodesoneofthesubunitsforitstypeIIDNAtopoisomerase.ThisinterruptionispartofthetranscribedmessengerRNAandappearsnottoberemovedbeforetranslation.Thus,theusualcolinearitybetweenmessengerRNAandtheencodedproteinsequenceapparentlydoesnotex

13、istinthiscase.Theinterruptionisbracketedbyadirectrepeatoffivebasepairs.Amechanismisproposedinwhichfoldingoftheuntranslatedregionbringstogethercodonsseparatedbytheinterruptionsothattheelongatingribosomemayskipthe50nucleotidesduringtranslation.Thealternativepossibility,thattheproteinisefficientlytrans

14、latedfromaveryminorandundetectableformofprocessedmessengerRNA,seemsunlikely,buthasnotbeencompletelyruledout.（二）（二）microRNA（三）蛋白质合成过程的调节（三）蛋白质合成过程的调节1.珠蛋白合成调控珠蛋白合成调控-eIF2磷酸化对翻译磷酸化对翻译的调控的调控：l红细胞体积很小，直径只有红细胞体积很小，直径只有78m，形如圆盘，形如圆盘，中间下凹，边缘较厚。它具有弹性和可塑性，中间下凹，边缘较厚。它具有弹性和可塑性，在通过直径比它还小的毛细血管时，可以改变在通过直径比它还小的毛细血

15、管时，可以改变形状，通过后仍恢复原形。形状，通过后仍恢复原形。正常成熟的红细胞没有细胞核，也没有高尔基正常成熟的红细胞没有细胞核，也没有高尔基体和线粒体等细胞器，但它仍具有代谢功能。体和线粒体等细胞器，但它仍具有代谢功能。红细胞内充满着丰富的血红蛋白，血红蛋白约红细胞内充满着丰富的血红蛋白，血红蛋白约占细胞重量的占细胞重量的32，水占，水占64，其余，其余4为脂为脂质、糖类和各种电解质。质、糖类和各种电解质。哺乳动物网织哺乳动物网织红细胞蛋白质合红细胞蛋白质合成调控研究得较成调控研究得较为详细。为详细。网织红网织红细胞是红细胞成细胞是红细胞成熟前发育的最后熟前发育的最后阶段，由它合成阶段，由它

16、合成的蛋白质的蛋白质90以以上是珠蛋白上是珠蛋白。珠蛋白珠蛋白铁卟啉铁卟啉血红素血红素血红蛋白血红蛋白血红素与珠蛋白的合成血红素与珠蛋白的合成以平行速度进行，如完整细以平行速度进行，如完整细胞中缺铁或网织红细胞内缺胞中缺铁或网织红细胞内缺血红素，合成蛋白质的速度血红素，合成蛋白质的速度下降到原来的下降到原来的10。l血血红红素素缺缺乏乏造造成成的的影影响响是是生生成成了了一一个个抑抑制制物物血血红红素素调调控控阻阻遏遏物物(HCR)。分分子子量量80,000-90,000，含含有有蛋蛋白白激激酶酶的的性性质质，可可磷磷酰酰化化eIF-2，80S起起始始复复合合物物不不能能形形成成，加加入入外外

17、源源的的eIF-2或或HCR抗抗体体可可克克服服HCR的的影影响响。有有一一种种专专一一性性的磷酸酶可以催化这个逆反应。的磷酸酶可以催化这个逆反应。2.酵母酵母eIF-2的磷酸化对的磷酸化对GCN4mRNA翻译起始的激活作用翻译起始的激活作用l啤酒酵母的啤酒酵母的GCN4是一个转录因子，是一个转录因子，它能特异地结合与许多氨基酸合成它能特异地结合与许多氨基酸合成酶基因的启动子酶基因的启动子TGACTC上，诱导上，诱导基因的转录。基因的转录。lGCN4蛋白质合成量的增多是由于蛋白质合成量的增多是由于GCN4mRNA在翻译时被激活。在翻译时被激活。l上游的上游的AUG起始密码子的存在抑起始密码子的

18、存在抑制下游制下游ORF的翻译的翻译l在在eIF-2正常水平时，上游的每个正常水平时，上游的每个ORF都能进行翻译，都能进行翻译，GCN4的翻译的翻译几率较少几率较少l在氨基酸饥饿的条件下，磷酸化的在氨基酸饥饿的条件下，磷酸化的eIF-2增多，活化的增多，活化的eIF-2减少，翻译减少，翻译起始复合物的再循环必然受到限制。起始复合物的再循环必然受到限制。翻译完翻译完uORF1后的核糖体迅速滑过后的核糖体迅速滑过其它其它uORF，到达，到达GCN4-ORF开始开始翻译，逃避了其它翻译，逃避了其它uORF的抑制。的抑制。五、翻译后水平的调节l（一）蛋白质的成熟（一）蛋白质的成熟l1.多余序列的切除

19、多余序列的切除胰岛素原的激活胰岛素原的激活2.蛋白质内含子蛋白质内含子Inteinl蛋白质内含子是蛋白质中的一段蛋白质内含子是蛋白质中的一段多肽链，靠自我剪切的方式从前多肽链，靠自我剪切的方式从前体蛋白中分离出来，同时两端以体蛋白中分离出来，同时两端以肽键的方式相连。肽键的方式相连。特征序列特征序列 lA、B、C、D、E、F、G六个保守六个保守的的motiflSer类型类型自我剪切过程自我剪切过程 lCys类型类型用途l构建表达载体，产生蛋白质。构建表达载体，产生蛋白质。lNEWENGLANDBioLabsINC.lIMPACT-CNSystem（二）蛋白质高级结构的正确形成（二）蛋白质高级结

20、构的正确形成:分子伴侣分子伴侣 1.Anfinsen的牛胰核的牛胰核糖核酸酶糖核酸酶变性复性变性复性试验试验RNaseA50年代末完成全序列测定的第一个年代末完成全序列测定的第一个蛋白质，蛋白质，124个氨基酸，个氨基酸，MW12600，4对二硫键。在对二硫键。在8mol/L尿素，尿素，-巯基乙醇巯基乙醇存在时，二硫键被破坏，变为松散结构。存在时，二硫键被破坏，变为松散结构。透析，除去尿素和透析，除去尿素和-巯基乙醇，再加入巯基乙醇，再加入氧化剂，则重新恢复构象。氧化剂，则重新恢复构象。蛋白质自组装蛋白质自组装(Selfassembly)假假说说l第一阶段是成核（第一阶段是成核（nucleat

21、ion)。由于挤压效应。由于挤压效应或疏水作用，多肽链中的一些小肽段迅速行成或疏水作用，多肽链中的一些小肽段迅速行成螺旋，作为进一步折叠的核心，称为核区。螺旋，作为进一步折叠的核心，称为核区。l第二阶段是折卷（第二阶段是折卷（collapse)。已成为核的结构，。已成为核的结构，随后散落成为较大的超二级结构单元的集合体，随后散落成为较大的超二级结构单元的集合体，包括一些包括一些-折叠片和折叠片和-转角的形成。转角的形成。l第三阶段是凝集（第三阶段是凝集（condensation)。上述集合体。上述集合体在原子水平上凝集，形成致密的三级结构。在原子水平上凝集，形成致密的三级结构。“这个实验出色地

22、证明了蛋白这个实验出色地证明了蛋白质的功能取决于特定的天然质的功能取决于特定的天然构象，而规定其构象所需要构象，而规定其构象所需要的信息包含在它的氨基酸序的信息包含在它的氨基酸序列中。列中。”摘自基础生物化学摘自基础生物化学（高等教育出版社，（高等教育出版社，2001.7)lChristianB.Anfinsen(USA)因此获得因此获得1972年诺贝尔生理或医学奖。年诺贝尔生理或医学奖。问题：问题：特例特例：RNase的超稳定性。的超稳定性。蛋白质的合成过程：蛋白质的合成过程：蛋白质合成中，首先合成蛋白质合成中，首先合成N端，再向端，再向C端延端延伸。在水相中，亲水的力量迫使多肽链疏水的基伸

23、。在水相中，亲水的力量迫使多肽链疏水的基团聚集于内部，亲水基团位于外部。新生肽键的团聚集于内部，亲水基团位于外部。新生肽键的折叠在合成早期业已开始，随肽键的延伸同时进折叠在合成早期业已开始，随肽键的延伸同时进行折叠，形成某种结构。这与一条变形伸展的完行折叠，形成某种结构。这与一条变形伸展的完整肽键的重折叠的情况是完全不同的。整肽键的重折叠的情况是完全不同的。发现过程发现过程2.Molecularchaperone的发现过程及定义的发现过程及定义 1962年，意大利生物学家在研年，意大利生物学家在研究果蝇究果蝇(Drosophila)的发育时，发现的发育时，发现:当培养果蝇的温度从正常的当培养果

24、蝇的温度从正常的25上上升到升到32时，幼虫时，幼虫(larvae)细胞中细胞中的一些巨型染色体上的新的位点变得的一些巨型染色体上的新的位点变得异常活跃。研究表明，温度的升高促异常活跃。研究表明，温度的升高促使一些新基因的表达。这就是使一些新基因的表达。这就是热激反热激反应（应（heat-shock response)的发现。的发现。l l定义定义定义定义lThemolecularchaperoneconcept.EllisRJ.DepartmentofBiologicalSciences,UniversityofWarwick,Coventry,UK.Molecularchaperonesa

25、reaubiquitousfamilyofcellularproteinswhichmediatethecorrectfoldingofotherpolypeptides,andinsomecasestheirassemblyintooligomericstructures,butwhicharenotcomponentsofthosefinalstructures.一一类类相相互互之之间间没没有有关关系系的的蛋蛋白白质质。它它们们的的功功能能是是帮帮助助多多肽肽结结构构的的其其它它物物质质在在体体内内进进行行正正确确的的非非共共价价的的组组装装，并并且且不不是是组组装装完完成成的的结结构构在

26、在发发挥挥其其正正常常的的生生物物功功能能的组成部分。的组成部分。中国科学院生物物理研究所的王志珍院士中国科学院生物物理研究所的王志珍院士l分子伴侣帮助新生肽链正确折叠分子伴侣帮助新生肽链正确折叠-助人为乐的分子伴侣太太很快出现助人为乐的分子伴侣太太很快出现在需要她尽力而为的场所（新生肽在需要她尽力而为的场所（新生肽链的折叠，越膜，应激反应等情况）链的折叠，越膜，应激反应等情况），她主动去发现她应该帮助的正在，她主动去发现她应该帮助的正在成长的新生肽姑娘（识别折叠中间成长的新生肽姑娘（识别折叠中间物），热情地伸出友谊之手（相互物），热情地伸出友谊之手（相互作用和结合），并发出警戒之言作用和结合

27、），并发出警戒之言不！不！别往哪儿走！不！不！别往哪儿走！，防止她，防止她们误入歧途掉进不可自拔的死亡深们误入歧途掉进不可自拔的死亡深渊（防止错误的相互作用导致的无渊（防止错误的相互作用导致的无效折叠和不可逆聚集），从而帮助效折叠和不可逆聚集），从而帮助她们沿着朝向正确目标的光明大道她们沿着朝向正确目标的光明大道前进（有利于有效折叠成功能蛋白前进（有利于有效折叠成功能蛋白的正确折叠途径）。新生肽姑娘健的正确折叠途径）。新生肽姑娘健康地成长（正确折叠）。折叠好的康地成长（正确折叠）。折叠好的蛋白质小姐愉快地，昂首阔步地准蛋白质小姐愉快地，昂首阔步地准备去做自己的贡献（折叠成特定的备去做自己的贡献

28、（折叠成特定的空间构并获得生物活性的功能蛋白）空间构并获得生物活性的功能蛋白）。3.分子伴侣的种类分子伴侣的种类a.分子内分子伴侣分子内分子伴侣intramolecularchaperone体内体内许许多蛋白多蛋白质质都以前都以前导肽导肽的前体形的前体形式合成，前式合成，前导肽导肽在蛋白在蛋白质质折叠中具有分折叠中具有分子子伴伴侣侣的功能。的功能。b.分子伴侣分子伴侣分子伴侣的分类和分布分子伴侣的分类和分布分子伴侣的分类和分布分子伴侣的分类和分布分类种属细胞内的定位核质蛋白家族Nucleoplasmin真核生物细胞核基质ProteinXLNO-38真核生物细胞核基质NuleoplasminS真

29、核生物细胞核基质Hsp70Hsp70(Hsp40、Hsp24)所有生物细胞质和细胞骨架，热休克后移至细胞核及核仁质膜上；哺乳动物线粒体DnaK(DnaJ、GrpE)大肠杆菌细胞质Ssa1-4SsB1SsC1SsD1酵母细胞质和线粒体Bip哺乳动物内质网Hsp60家族GroEL(GroES)大肠杆菌细胞质Cpn60(cpn10)真核细胞线粒体和叶绿体基质RBP植物叶绿体分类种属细胞内的定位TCP-1家族TF55古细菌细胞质Tric(TCP-1）真核生物细胞质Hsp90家族Hsp90哺乳动物细胞质Hsp83,Hsp87酵母和果蝇细胞质Grp94哺乳动物内质网Hsp100家族Hsp104酵母细胞质和

30、核、核仁中ClpX大肠杆菌细胞质1)伴侣素家族（伴侣素家族（chaperonin,Cpn）Cpn 家族是具有独特的双层家族是具有独特的双层 7-9 元环状结构的寡聚蛋白元环状结构的寡聚蛋白（Hemminngwen 1988;Cheng 1989），它们以依赖），它们以依赖 ATP 的方式促进体内正常和应急条件下的蛋白质折叠。的方式促进体内正常和应急条件下的蛋白质折叠。Cpns 又分为两组：又分为两组：GroEL(Hsp60)家族和家族和 TriC 家族。家族。GroEL 型的型的 Cpns 存在于真细菌、线粒体和叶绿体中，由存在于真细菌、线粒体和叶绿体中，由双层双层 7 个亚基组成的圆环组成，

31、每个亚基分子量约为个亚基组成的圆环组成，每个亚基分子量约为 60Ku。它们在体内与一种辅助因子，如。它们在体内与一种辅助因子，如 E.coli 中的中的 GroES，协，协同作用以帮助蛋白折叠。除了叶绿体中的类似物外，这些蛋同作用以帮助蛋白折叠。除了叶绿体中的类似物外，这些蛋白是应急反应诱导的。人们对白是应急反应诱导的。人们对 GroEL 和和 GroES 的结构、功的结构、功能及其作用机制做了十分详尽的研究。能及其作用机制做了十分详尽的研究。TRiC 型（型（TCP-1 环环状复合物）存在于古细菌和真核细胞质中，由双层状复合物）存在于古细菌和真核细胞质中，由双层 8 或或 9 元元环组成，亚

32、基分子量约为环组成，亚基分子量约为 55K，与小鼠中，与小鼠中 TCP-1 尾复合蛋尾复合蛋白（白（TCP-1 tail complex protein）有同源性。这种）有同源性。这种 Cpn 没有类似没有类似 GroES 的辅助因子，而且只有古细菌中的成员有的辅助因子，而且只有古细菌中的成员有应急诱导性；应急诱导性；The structure of E.coli GroEL heat shock protein(hsp).There are 14 subunits of the GroEL.Attached to the apical domain is the GroES.The apic

33、al region is also capable of polypeptide binding.The lower region,(circled,bottom)is concerned with ATP binding.GroEL/GroES 复合体的高级结构l2)应激蛋白应激蛋白70家族家族(Stress-70family)l又称为热休克蛋白又称为热休克蛋白70家族（家族（Hsp70family），是一类分子量约），是一类分子量约70Ku的高度保守的高度保守的的ATP酶，广泛地存在于原核和真核细胞中，酶，广泛地存在于原核和真核细胞中，包括大肠杆菌胞浆中的包括大肠杆菌胞浆中的DnaK/Dn

34、aJ，高等生，高等生物内质网中的物内质网中的Bip、Hsc1、Hsc2、Hsc4或或hsc70，胞浆中的，胞浆中的Hsp70、Hsp68和和Ssal4p，线，线粒体中的粒体中的Ssclp、Hsp70等。在细胞应急和非等。在细胞应急和非应急条件下的蛋白质代谢，如蛋白质的从头应急条件下的蛋白质代谢，如蛋白质的从头折叠（折叠（denovoproteinfolding)、跨膜运输、跨膜运输、错误折叠多肽的降解及其调控过程中有重要错误折叠多肽的降解及其调控过程中有重要的作用。在体内，的作用。在体内，Hsp70家族成员的主要功能家族成员的主要功能是以是以ATP依赖的方式结合未折叠多肽链的疏依赖的方式结合未

35、折叠多肽链的疏水区以稳定蛋白质的未折叠状态，再通过有水区以稳定蛋白质的未折叠状态，再通过有控制的释放帮助其折叠（控制的释放帮助其折叠（Hartl1996）。）。l3)应激蛋白应激蛋白90家族家族(Stress-90family)l即热休克蛋白即热休克蛋白90家族（家族（Hsp90family），分子量在），分子量在90Ku左右，包括大肠杆菌胞浆中的左右，包括大肠杆菌胞浆中的HtpG，酵母胞浆中，酵母胞浆中的的Hsp83与与Hsc83，果蝇胞浆中的，果蝇胞浆中的Hsp83，以及哺乳类胞，以及哺乳类胞浆中的浆中的Hsp90与内质网中的与内质网中的Grp94（Erp90或内质网素或内质网素endop

36、lasmin）等。）等。Hsp90可以与胞浆中的类固醇激素受可以与胞浆中的类固醇激素受体结合，封闭受体的体结合，封闭受体的DNA结合域，阻碍其对基因转录调结合域，阻碍其对基因转录调控区的激活作用，使之保持在天然的非活性状态，但控区的激活作用，使之保持在天然的非活性状态，但hsp90的结合也使受体保持着对激素配体的高亲和力。的结合也使受体保持着对激素配体的高亲和力。hsp90还与还与Ras信号途径中许多信号分子的折叠与组装密信号途径中许多信号分子的折叠与组装密切相关，主要是切相关，主要是hsp90的结合与解离，介导了这些分子的结合与解离，介导了这些分子在非活性形式与活性形式间的转化。如转化型酪氨

37、酸激在非活性形式与活性形式间的转化。如转化型酪氨酸激酶酶pp60v-src或在一定条件下，从或在一定条件下，从hsp90等与之形成的复等与之形成的复合物中释放，才能转位至胞膜，行使激酶的活性功能。合物中释放，才能转位至胞膜，行使激酶的活性功能。Casein(CKII)和和el/f-2a是两种丝氨酸是两种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，苏氨酸蛋白激酶，其中其中Casein(CKII)与细胞生长和细胞周期有关，与细胞生长和细胞周期有关，el/f-2a激酶则调节蛋白质合成，两者均可与激酶则调节蛋白质合成，两者均可与hsp90及其他分子及其他分子伴侣形成复合物。除伴侣形成复合物。除hsp90以外，其他分子伴侣

38、如以外，其他分子伴侣如hsp70,PPIs等都影响了受体分子的激活过程。等都影响了受体分子的激活过程。l4)其他种类的分子伴侣其他种类的分子伴侣l包括核质素、包括核质素、T受体结合蛋白受体结合蛋白(TRAP)、大、大肠杆菌的肠杆菌的SecB和触发因子（和触发因子（triggerfactor）及）及PapD、噬菌体编码的支架蛋白（、噬菌体编码的支架蛋白（scaffoldingproteins）等。分子伴侣不仅与胞内蛋白的折）等。分子伴侣不仅与胞内蛋白的折叠与组装密切相关，影响到蛋白质的转运、叠与组装密切相关，影响到蛋白质的转运、定位或分泌；而且与信号转导中的信号分子定位或分泌；而且与信号转导中的

39、信号分子的活性状态与活性行为相关连，具有重要的的活性状态与活性行为相关连，具有重要的生理意义（生理意义（Bohen1995,Pratt1997）。）。c.酶酶1)肽基脯氨酸顺反异构酶肽基脯氨酸顺反异构酶Peptidylprolylisomerases(PPIases)acceleratecis-transisomerizationofProresiduesduringproteinfolding.2)蛋白质二硫键异构酶蛋白质二硫键异构酶?真核生物的真核生物的PDI主要位于内质网，细主要位于内质网，细菌中的类似物是菌中的类似物是Dsb家族，位于细菌外家族，位于细菌外周质（周质（periplasm

40、），通过催化巯基与二），通过催化巯基与二硫键的交换反应，从而催化蛋白质二硫硫键的交换反应，从而催化蛋白质二硫键的形成、还原（断裂）或重排（异构键的形成、还原（断裂）或重排（异构化）。在蛋白质折叠过程中，主要催化化）。在蛋白质折叠过程中，主要催化含有二硫键的膜蛋白或分泌蛋白的正确含有二硫键的膜蛋白或分泌蛋白的正确折叠。折叠。4.分子伴侣的作用机制分子伴侣的作用机制 lExample：lChaperoneringsinproteinfoldinganddegradationlArthurL.Horwich,EilikaU.Weber-Ban,andDanielFinleylPNASVol.96,I

41、ssue20,11033-11040,September28,1999返回Protein folding within the ER 5.分子伴侣的功能分子伴侣的功能蛋白质和新生肽的折叠模型蛋白质和新生肽的折叠模型新生肽链新生肽链未折叠肽链未折叠肽链复合物复合物中介中介降解产物降解产物正常功能正常功能的蛋白质的蛋白质Aggregates无效的错无效的错误折叠误折叠正确折叠正确折叠释放伴侣分释放伴侣分子并折叠子并折叠被降解被降解识别并结合识别并结合分子伴侣分子伴侣由于许多蛋白质的高级结构的形成需要分子由于许多蛋白质的高级结构的形成需要分子伴侣，所以其生物学功能广泛。伴侣，所以其生物学功能广泛。a

42、.-crystallin眼睛晶状体的主要结构蛋白，与其它晶状体眼睛晶状体的主要结构蛋白，与其它晶状体蛋白结合以防止它们老化和沉淀，保持晶状体澄蛋白结合以防止它们老化和沉淀，保持晶状体澄清和必要的折光度。清和必要的折光度。b.Hsp60.Hsp70帮助蛋白质进入线粒体。帮助蛋白质进入线粒体。c.SecBE.coli中维持新生肽的疏松状态使其可以穿过质中维持新生肽的疏松状态使其可以穿过质膜而运输。膜而运输。d.PapD位于细菌间质中，与位于细菌间质中，与P鞭毛蛋白亚基结合防止它鞭毛蛋白亚基结合防止它们在周质中聚合，从而促进正确组装们在周质中聚合，从而促进正确组装P鞭毛。鞭毛。e.Rb.视网膜母细胞

43、瘤抑制基因是某些转录因子的分视网膜母细胞瘤抑制基因是某些转录因子的分子伴侣。子伴侣。l疯牛病、老年性痴呆症、囊性纤维疯牛病、老年性痴呆症、囊性纤维病变、家族性高胆固醇症、家族性病变、家族性高胆固醇症、家族性淀粉样蛋白症、某些肿瘤、白内障淀粉样蛋白症、某些肿瘤、白内障等等都是等等都是“折叠病折叠病”。Prion蛋白质合成：蛋白质氨基酸蛋白质合成：蛋白质氨基酸第二十一种蛋白质氨基酸：第二十一种蛋白质氨基酸：硒代半胱氨酸硒代半胱氨酸Selenocysteine（Sec）Severalenzymes(forexample,glutathioneperoxidase谷胱甘肽过氧化酶谷胱甘肽过氧化酶(GS

44、HPx),tetraikiodothyronine5deiodinaseandformatedehydrogenase)containtheunusualaminoacid由由UGA编编码码Sec，在动物在动物(猫、牛猫、牛和鼠等和鼠等)和大肠杆和大肠杆菌中发现菌中发现l甲状腺分泌甲状腺甲状腺分泌甲状腺激素，调控体内各激素，调控体内各种化学反应的速度种化学反应的速度（代谢速率）。甲（代谢速率）。甲状腺通过两种方式状腺通过两种方式影响机体代谢率：影响机体代谢率：刺激几乎所有组织刺激几乎所有组织合成蛋白质；增加合成蛋白质；增加细胞耗氧量，细胞细胞耗氧量，细胞负担加重，器官代负担加重，器官代谢加快。

45、谢加快。l甲状腺激素存在方式甲状腺激素存在方式有两种：一种是甲状有两种：一种是甲状腺素（腺素（T4），在甲状），在甲状腺内产生，存在时间腺内产生，存在时间短，对机体代谢率影短，对机体代谢率影响响较小。较小。T4在肝脏在肝脏及其他脏器转化为有及其他脏器转化为有代谢活性的另一种形代谢活性的另一种形式甲状腺激素，叫三式甲状腺激素，叫三碘甲状腺原氨酸碘甲状腺原氨酸（T3）。约）。约80有活有活性的激素在性的激素在T4的转化的转化过程中产生，剩余过程中产生，剩余20由甲状腺自身产生。由甲状腺自身产生。T4的脱碘反应是由脱碘酶的催化的脱碘反应是由脱碘酶的催化完成完成 lI型脱碘酶型脱碘酶的的cDNA序序列

46、和蛋白一列和蛋白一级结构级结构三种脱碘酶都是含硒酶三种脱碘酶都是含硒酶 脱碘机理脱碘机理第二十二种蛋白质氨基酸：第二十二种蛋白质氨基酸：l甲烷菌分解甲氨甲烷菌分解甲氨(CH3NH2)，而产生甲烷，而产生甲烷。lOctober16,2002lIdentificationofthe22ndgenetically-encodedaminoacidinamethanogenmethyltransferaselG.Srinivasan,T.K.Ferguson,C.M.James,B.Hao,W.Gong,J.Krzycki,andM.ChanOhioStateUniversity,Columbus,O

47、hio甲胺甲基转移酶甲胺甲基转移酶lProteinshavelongbeenknowntobecomposedofonly20buildingblocks,calledaminoacids.Butabout25yearsago,scientistsdiscoveredanadditional,21staminoacid,calledselenocysteine.Now,twogroupsofresearchersledbybiochemistMichaelChanandmicrobiologistJosephKrzycki,bothofTheOhioStateUniversityinColum

48、bus,haveidentifiedthe22ndaminoacidinanenzyme,calledmethyltransferase,whichbreaksdownmethylamine(CH3NH2)inmethane(CH4)-producingmicrobescalledmethanogens,leadingtotheproductionofmethane.Thescientistscallthisnewaminoacidpyrrolysine.吡咯赖氨酸：吡咯赖氨酸：Pyl密码子为密码子为UAGl吡咯赖氨酸在产甲烷菌的甲胺甲基转移酶中发吡咯赖氨酸在产甲烷菌的甲胺甲基转移酶中发现现,

49、是目前已知的第是目前已知的第22种参与蛋白质生物合成种参与蛋白质生物合成的氨基酸的氨基酸,与标准氨基酸不同的是与标准氨基酸不同的是,它由终止密它由终止密码子码子UAG的有义编码形成的有义编码形成.与之对应的在产甲与之对应的在产甲烷菌中也含有特异的吡咯赖氨酰烷菌中也含有特异的吡咯赖氨酰-tRNA合成酶合成酶(PylRS)和吡咯赖氨酸和吡咯赖氨酸tRNA(tRNAPPy1).tRNAPy1具有不同于经典具有不同于经典tRNA的特殊结构的特殊结构.产甲烷菌通过直接途径和间产甲烷菌通过直接途径和间接途径这两种途径生成吡咯赖氨酰接途径这两种途径生成吡咯赖氨酰-tRNAPy1(Pyl-tRNAPy1),它

50、还可能通过它还可能通过mRNA上的特殊结构以及其他还未发现的机制上的特殊结构以及其他还未发现的机制,控制控制UAG编码成为终止密码子或者吡咯赖氨酸。编码成为终止密码子或者吡咯赖氨酸。相关基因相关基因lpylT：编码了一特殊的：编码了一特殊的tRNACUA。pylS：编码一种合成酶：编码一种合成酶(LysRS)，能将赖氨酸结合到，能将赖氨酸结合到tRNACUA上形成赖氨酸氨酰上形成赖氨酸氨酰-tRNACUA。pylB和和pylC：赖氨酸氨酰：赖氨酸氨酰-tRNACUA被修饰为吡咯赖被修饰为吡咯赖氨酸氨酰氨酸氨酰-tRNACUA。l翻译时吡咯赖氨酸氨酰翻译时吡咯赖氨酸氨酰-tRNACUA携带的吡咯