Mindmap --- 蛋白质的运输和降解

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