Mindmap --- 蛋白质的运输和降解

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现代分子生物学 思维导图 — 蛋白质合成之。

  • 蛋白质的运输和降解
    • 蛋白质转运的类型
      • 共翻译转运（翻译运转同步机制）
        • 蛋白质在核糖体上合成，蛋白质的合成和运转是同时发生的（如分泌蛋白的转运）
        • 蛋白质定位信息存在于自身结构中，并通过与膜上特殊受体的相互作用得以表达
        • 信号序列在结合核糖体上合成后便与膜上特定受体相互作用，产生通道，允许这段多肽在延伸的同时穿过膜结构
      • 翻译后转运（翻译后运转机制）
        • 蛋白质在游离核糖体上合成，合成完毕从核糖体上释放后才发生运转（如线粒体、叶绿体蛋白）
        • 通过线粒体膜的蛋白在转运前以前体 形式存在，由成熟蛋白和位于 N 端的一 段前导肽组成。当前体过膜时，前导 肽被一种或两种多肽酶所水解，释放 成熟蛋白质
        • 蛋白质先由外膜上的 Tom 受体复合物 识别与 HSP70 或 MSF 等分子伴侣相结 合，通过 Tom 和 Tim 组成的膜通道进 入线粒体内腔。
        • 前导肽序列（基质定位信号）
          • 作用：将蛋白质定位在基质中
          • 特点
            • 约含有 20-80 个氨基酸残基
            • 富含带正电荷碱性氨基酸
            • 缺少带负电荷的酸性氨基酸
            • 羟基氨基酸（特别是丝氨酸）含量较高
            • 有形成两亲（既有亲水又有疏水部分）α- 螺旋结构的能力
    • 内质网（ER）
      • 粗面内质网（RER）
        • 表面附着核糖体，形态多为板层状排列的扁囊；网腔内含低电 子或中等电子密度的物质；多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内。
        • RER 的功能
          • 其上的核糖体参与蛋白质合成
          • 蛋白质折叠
          • 蛋白质修饰
          • 蛋白质运输
          • 脂类的合成
      • 滑面内质网（SER）
        • 膜表面无核糖体附着，形态多为分枝小管或小泡；多分布在一些特 化的细胞中。
        • SER 的功能
          • 脂类的合成
          • 糖原的分解
          • 解毒作用
          • 肌肉收缩（肌质网）
          • 盐酸的分泌、渗透压调节
      • 运入 ER 内腔的蛋白质都带有一个信号肽（Signal peptide）
        • 信号肽：引导新合成肽链转移到内质网的一段多肽
        • 该序列常常位于蛋白质的氨基末端，长度一般在 13-36 个残基之间
        • 一般带有 10-15 个疏水氨基酸
        • 常常在靠近该序列 N - 端疏水氨基酸区上游带有 1 个或者数个带正电荷的氨基酸
        • 在其 C - 末端靠近蛋白酶切割位点处常常带有数个极性氨基酸，离切割位点最近的那个氨基酸往往带有很短的侧链（Ala 或者 Gly）
      • 信号肽作用过程
        • 1、蛋白质合成起始首先合成信号肽
        • 2、SRP（信号识别因子）与信号肽结合，翻译暂停
        • 3、SRP 与 SRP 受体相结合，核糖体与膜相结合，翻译重新开始
        • 信号肽进入膜结构
        • 蛋白质过膜，信号肽被切除，翻译继续开始
        • 蛋白质完全过膜，核糖体解离
    • 蛋白质中的核定位序列一般不被切除
      • 蛋白质的核定位是通过多个蛋白的共同 作用来实现的。核运转因子 Importin (α,β 亚基) 的作用有点像 SRP 受体。NLS 蛋白 - Importin 复合物停留在核孔上，并在 Ran-GTPase 的作用下通过核孔。
    • 蛋白质降解是有一个有序的过程
      • 在大肠杆菌中，许多蛋白质的降解是通过一个依赖于 ATP 的蛋白酶（Lon）来实现的。
      • 在大肠杆菌中，当细胞中存在有错误或半衰期很短的蛋白质时，蛋白酶 Lon 就被激活，每切除一个肽键要消耗两个分子 ATP
      • 在真核生物中，蛋白质的降解需要泛蛋白（Ubiquitin），一个由 76 个氨基酸残基组成极为保守的蛋白参与，与 Ubiauitin 相连的蛋白将被送到一个依赖于 ATP 的蛋白质降解系统
    • 成熟多肽 N - 端第一个残基对蛋白质的稳定性有重要影响
      • 即将影响蛋白质的降解速度
蛋白质的运输和降解蛋白质转运的类型共翻译转运（翻译运转同步机制）蛋白质在核糖体上合成，蛋白质的合成和运转是同时发生的（如分泌蛋白的转运）蛋白质定位信息存在于自身结构中，并通过与膜上特殊受体的相互作用得以表达信号序列在结合核糖体上合成后便与膜上特定受体相互作用，产生通道，允许这段多肽在延伸的同时穿过膜结构翻译后转运（翻译后运转机制）蛋白质在游离核糖体上合成，合成完毕从核糖体上释放后才发生运转（如线粒体、叶绿体蛋白）通过线粒体膜的蛋白在转运前以前体 形式存在,由成熟蛋白和位于N端的一 段前导肽组成。当前体过膜时,前导 肽被一种或两种多肽酶所水解,释放 成熟蛋白质蛋白质先由外膜上的Tom受体复合物 识别与HSP70或MSF等分子伴侣相结 合,通过Tom和Tim组成的膜通道进 入线粒体内腔。前导肽序列（基质定位信号）作用：将蛋白质定位在基质中特点约含有20-80个氨基酸残基富含带正电荷碱性氨基酸缺少带负电荷的酸性氨基酸羟基氨基酸（特别是丝氨酸）含量较高有形成两亲（既有亲水又有疏水部分）α-螺旋结构的能力内质网（ER）粗面内质网（RER）表面附着核糖体，形态多为板层状排列的扁囊;网腔内含低电 子或中等电子密度的物质;多分布在分泌活动旺盛或分化较完善的细胞内。RER的功能其上的核糖体参与蛋白质合成蛋白质折叠蛋白质修饰蛋白质运输脂类的合成滑面内质网（SER）膜表面无核糖体附着，形态多为分枝小管或小泡;多分布在一些特 化的细胞中。SER的功能脂类的合成糖原的分解解毒作用肌肉收缩（肌质网）盐酸的分泌、渗透压调节运入ER内腔的蛋白质都带有一个信号肽（Signal peptide）信号肽：引导新合成肽链转移到内质网的一段多肽该序列常常位于蛋白质的氨基末端，长度一般在13-36个残基之间一般带有10-15个疏水氨基酸常常在靠近该序列N-端疏水氨基酸区上游带有1个或者数个带正电荷的氨基酸在其C-末端靠近蛋白酶切割位点处常常带有数个极性氨基酸，离切割位点最近的那个氨基酸往往带有很短的侧链（Ala或者Gly）信号肽作用过程1、蛋白质合成起始首先合成信号肽2、SRP（信号识别因子）与信号肽结合，翻译暂停3、SRP与SRP受体相结合，核糖体与膜相结合，翻译重新开始信号肽进入膜结构蛋白质过膜，信号肽被切除，翻译继续开始蛋白质完全过膜，核糖体解离蛋白质中的核定位序列一般不被切除蛋白质的核定位是通过多个蛋白的共同 作用来实现的。核运转因子Importin (α,β亚基)的作用有点像SRP受体。NLS 蛋白-Importin复合物停留在核孔上, 并在Ran-GTPase的作用下通过核孔。蛋白质降解是有一个有序的过程在大肠杆菌中，许多蛋白质的降解是通过一个依赖于ATP的蛋白酶（Lon）来实现的。在大肠杆菌中，当细胞中存在有错误或半衰期很短的蛋白质时，蛋白酶Lon就被激活，每切除一个肽键要消耗两个分子ATP在真核生物中，蛋白质的降解需要泛蛋白（Ubiquitin），一个由76个氨基酸残基组成极为保守的蛋白参与，与Ubiauitin相连的蛋白将被送到一个依赖于ATP的蛋白质降解系统成熟多肽N-端第一个残基对蛋白质的稳定性有重要影响即将影响蛋白质的降解速度