分子生物学 第 4 章 第 3 节：蛋白质的转运、修饰与降解

4.3.1 蛋白质转运机制

• 蛋白质转运分类

  1. 共翻译转运（翻译转运同步机制）：某个蛋白质的合成和转运是同时发生的 适用于在 rER上合成的蛋白质

  2. 翻译后转运机制：蛋白质从核糖体上释放后才发生转运 适用于在胞质中合成的蛋白质

信号肽假说

• 蛋白质定位的信息存在于该蛋白质自身结构中，并通过与膜上特殊受体的相互作用得以表达

• 蛋白质跨膜转运信号也是由 mRNA 编码的

• 信号序列：在起始密码子后的一段编码疏水性氨基酸序列的 RNA 区域

• 信号序列在结合核糖体 （附着于 rER 上） 上合成后便与膜上特定受体相互作用，产生通道，允许这段多肽在延长的同时穿过膜结构 （共翻译转运）

细胞生物学相关部分将会进一步论述信号肽假说

• 绝大部分被转运入内质网内腔的蛋白质都带有一个信号肽，该序列长城长位于蛋白质的氨基端 （N 端） ，长度一般为 13-36 个残基

• 信号肽特点如下：

  1. 一般带有 10-15 个疏水性氨基酸

  2. 在靠近该序列 N 端常常有 1 个或数个带正电荷的氨基酸 （酸性氨基酸，如 Glu、Asp）

  3. 在靠近蛋白酶切割位点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 Gly）

4.3.2 蛋白质的降解

• 泛素化：泛素分子在泛素激活酶E1、结合酶E2、连接酶E3等的作用下，对靶蛋白进行特异性修饰的过程 （三个酶的级联反应）

• 在泛素化修饰介导的蛋白质降解过程中，泛素 C 端 Gly 残基通过酰胺键 （肽键） 与底物蛋白 Lys 残基的 ε 氨基共价结合

• 蛋白质分子的一个位点上可结合单个或多个泛素分子

• 蛋白质降解场所：蛋白酶体proteasome

  • 蛋白酶体沉降系数：26 S

4.3.3 蛋白质的修饰

• 蛋白质的 SUMO 化修饰 （小泛素化修饰，SUMOylation）

  • 定义：把小泛素相关修饰物 （small ubiquitin-related modifier，SUMO） 转移到底物的 Lys 残基上，稳定靶蛋白，使其免受降解的过程

  • SUMO 化修饰影响蛋白质亚细胞定位和蛋白质构象，广泛参与细胞内蛋白质相互作用、DNA 结合、信号转导、核质转运、转录因子激活等重要过程

• 蛋白质的 NEDD 化修饰 （NEDDylation）

  • 定义：NEDD 8 在体内固有酶簇作用下被共价结合到底物蛋白上，参与蛋白质翻译后修饰的过程

  • NEDD 化修饰不会引起蛋白质的降解，主要通过该种修饰来调节蛋白质的功能

  • NEDD 化可能参与细胞增值分化、细胞发育、细胞周期、信号转导等重要生命过程的调控，NEDD 化异常会导致人类的神经退行性疾病和癌症

第四章 完