分子生物学提纲

第一章蛋白质的结构和功能构型：指在立体异构体中取代原子或基团在空间的取向。构型的改变涉及共价键的破裂和重建。构象(conformation)：指构成分子的原子和基团因为化学键的旋转而形成在三维空间上不同的排布、走向。构象的改变不涉及共价键的破裂，仅涉及氢键、疏水键等次级键的变化。一级结构：指多肽链中氨基酸的排列顺序。稳定因素：肽键二级结构：多肽链的某一段肽链中，邻近氨基酸残基之间，通过氢键形成的有规则重复的（α-螺旋和β-折叠）、部分有规则的（β-转角和Ω环）或无序结构的一种局部构象。二面角(构象角)连结两个相邻肽平面的Cα产生的角。二面角决定了两个相邻肽平面的空间相对位置。二级结构与一级结构的关系：各种氨基酸残基在不同的二级结构中出现的频率不同a.形成α-螺旋能力强的氨基酸有：Glu、Met、Ala、Leub.形成β-折叠能力强的氨基酸有：Val、Ile、Tyrc.形成β-转角能力强的氨基酸有：Pro、Gly、Asn、Asp、Ser；此外，多肽链中若存在连续酸性或碱性的氨基酸残基时，因同电相斥也影响构象的形成，所以，多肽链的R侧链的位置、大小、极性、荷电情况等，最终决定蛋白质二级结构的形成。超二级结构：相邻的几个二级结构相互作用形成有规则的组合体，是特殊的序列或结构的基本组成单元，又称为基序或模体。αα(EFhand;Leucinezipper)ββ、βαβ。结构域：超二级结构进一步组合折叠成半独立紧密的球状类型：1,平行α/β型2,反平行β-型3,全α-型4,小的不规则结构三级结构：在二级结构，超二级结构及结构域基础上，一级结构相隔较远的氨基酸残基以次级键相连，盘旋折叠成球状，形成包括主链和侧链在内所有原子和基团的特定空间排布。稳定因素：侧链R基团之间相互作用形成的各种非共价键，包括疏水键、氢键、离子键和范德华力等。四级结构：多亚基蛋白的各亚基的相对空间排布及亚基间的相互作用，维系力主要是疏水作用力、氢键和离子键等次级键。HB变性（denaturation）：物理化学因素使蛋白质的理化性质变化,生物学功能降低或丧失，其实质是破坏维系蛋白质空间构象的次级键，但不涉及肽键的断裂。复性：将蛋白质从结构不规则、无活性的状态，恢复到有唯一立体结构、有生物活性的状态的过程。同源蛋白质（homologusprotein）执行同一种功能的蛋白质在进化过程中可能来自同一祖先。分子病结构异常（镰刀状细胞贫血）;分子减少或缺失（蚕豆病）构象病折叠错误导至功能改变酵母双杂交系统其原理是当靶蛋白和诱饵蛋白特异结合后，诱饵蛋白结合于报道基因的启动子，启动报道基因在酵母细胞内的表达.第二章糖蛋白、蛋白聚糖及脂蛋白糖蛋白：蛋白质与糖类构成的共价复合物，含糖类较少，含糖量一般为2%~50%。蛋白聚糖：蛋白质与糖类构成的共价复合物，含糖类较多，含糖量一般为50%~90%。血脂：血浆中所含脂类统称血脂，包括甘油三酯TG,磷脂PL,胆固醇Ch及游离脂酸FFA。血浆中血脂与蛋白质结合以脂蛋白lipoprotein的形式进行运输。分为：CM,VLDL,IDL,LDL,HDL。脂蛋白中的蛋白质称为载脂蛋白apolipoprotein。CM：来源于食物脂肪，颗粒最大，密度最低，含TG最多，蛋白质含量最少，主要为apoB48.主要含有外源性甘油三酯，是运输外源性甘油三酯及胆固醇的主要形式。正常人血浆中的乳糜微粒空腹12小时后就被完全清除，不是动脉粥样硬化的主要危险因素，但容易诱发胰腺炎.VLDL：含TG也多，但蛋白质含量高于CM，主要为apoB100.是运输内源性甘油三酯的主要形式。正常人极低密度脂蛋白大部分代谢变成低密度脂蛋白。这类脂蛋白由于携带胆固醇数量相对较少，且它们的颗粒相对较大，不易透过血管内膜，因此，正常的极低密度脂蛋白没有致动脉硬化作用，像乳糜微粒一样也不是冠心病的主要危险因素，极低密度脂蛋白代谢产生的中密度脂蛋白具有致动脉硬化作用。VLDL在肝脏合成，利用来自脂库的脂肪酸作为合成材料，其中胆固醇来自CM残粒及肝自身合成的部分。IDL：VLDL向LDL转化过程中的中间产物，与VLDL相比，Ch含量已明显增加,apoB100,apoC.含胆固醇及其酯最多，几乎只含apoB100.LDL:是富含胆固醇的脂蛋白，其胆固醇主要来自从CE转运的高密度脂蛋白中的胆固醇。目前认为血浆中LDL的来源有两条途径：①主要途径是由VLDL异化代谢转变而来；②次要途径是肝合成后直接分泌到血液中。LDL的降解是经LDL受体途径进行代谢，当低密度脂蛋白过量时，它携带的胆固醇便积存在动脉壁上，久了容易引起动脉硬化。因此低密度脂蛋白被称为“坏的胆固醇”。Lp(a):脂质成分类似于LDL,但多含一分子apo(a),直接由肝脏产生,不能转化为其他种类的脂蛋白.HDL：颗粒最小,蛋白质含量最多，apo主要为apoAI及apoAII.由于可输出胆固醇促进胆固醇的代谢，所以为动脉硬化预防因子。HDL主要由肝和小肠合成。肝合成的新生HDL以磷脂和ApoAⅠ为主。HDL可将蓄积于末梢组织的游离胆固醇与血液循环中脂蛋白或与某些大分子结合而运送到各组织细胞，主要是肝脏。实际上是胆固醇逆转（RCT），RCT促进组织细胞内胆固醇的清除，维持细胞内胆固醇量的相对衡定，从而限制动脉粥样硬化的发生发展，起到抗动脉粥样硬化作用。脂蛋白结构:甘油三酯及胆固醇酯构成内核;载脂蛋白、磷脂及胆固醇等兼性分子以单分子层借助其非极性的疏水基团与内核相连，而极性的亲水基团位于表面.脂蛋白的临床意义:CM可能与AS有关。VLDL水平升高是CHD的危险因子IDL一直被认为具有致AS作用。LDL是首要的致AS因子。经过氧化或其他化学修饰后的LDL,具有更强的致AS作用。HDL被认为是一种抗动脉粥样硬化的血浆脂蛋白,是冠心病的保护因子。脂蛋白受体：一类位于细胞膜上的糖蛋白，它们能以高亲和性的方式与其相应的脂蛋白配体相互作用，介导细胞对脂蛋白的摄取和代谢，从而进一步调节血浆脂蛋白和血脂的水平。功能a.参与脂蛋白代谢b.参与视黄酸和类固醇的内吞性摄取,如Megalinc.参与体内细胞信号的传递，如LRP、VLDL-R及apoE-R2。LDL受体家族、清道夫受体家族、脂解激活受体。LDL在内小体的酸性环境中与LDL受体分离1.含受体部分的小泡成再循环小泡，又回到细胞表面——LDL受体的再循环途径2.LDL被运送到溶酶体，并被溶酶体内的酶类分解，载脂蛋白（主要为apoB100）降解成氨基酸，胆固醇酯则被酸性酯酶水解为游离胆固醇。LDL受体的功能：1结合LDL或其它含apoB100或apoE的脂蛋白，内吞入细胞以获得脂类，主要为胆固醇250%LDL在肝脏经LDL受体途径降解3.影响LDL的生成速率以及VLDL代谢，并能在CM代谢中发挥作用LDLRVLDLR3LDLreceptorrelatedprotein(LRP)4.apoER-2血浆中的LDL还可被修饰，修饰的LDL如氧化修饰LDL(ox-LDL)可被清除细胞。即单核吞噬细胞系统中的巨噬细胞及血管内皮细胞清除。这两类细胞膜表面具有清道夫受体(scavengerreceptor,SR)，摄取清除血浆中的修饰LDL。ox-LDL引起动脉粥样硬化的机理：沉积在动脉粥样斑块上的脂质是来源于血浆中低密度脂蛋白(LDL)。胆固醇及其酯在血管壁内的聚集很可能与两条途径有关:一是依靠内皮细胞(和血管壁内的其他细胞)膜上的特异性受体进行的主动摄取;二是经过非受体途径被动性进入,如在严重内皮损伤时。血管壁内和动脉粥样硬化损伤处的所有主要细胞都能氧化LDL,产生氧化型LDL(Ox-LDL)。但是,在动脉样硬化的早期阶段,内皮细胞对LDL的轻度氧化可能是至关重要的。轻度氧化的LDL或微小修饰的LDL(mmLDL)在引起单核细胞、巨噬细胞聚集方面具有启动因子的作用。巨噬细胞吞噬了大量的Ox-LDL后就衍变成泡沫细胞，巨噬细胞或泡沫细胞内的脂质饱和后,无论破裂与否,都可释放大量的活性物质,加速病变的进展。泡沫细胞逐渐增多并融合，形成脂质条纹，继而发展为成熟的粥样斑块。Lp(a)的组成1.脂质成分与LDL相似含量:TG高于LDL，Ch低于LDL2.蛋白质apoB100和apo(a)以二硫键相连Lp(a)致As的机制Lp(a)与纤溶酶原结构同源1.Lp(a)与纤溶酶原竞争底物的结合部位Lp(a)中的apo(a)与纤溶酶原竞争同一底物纤维蛋白或纤维蛋白原，但由于apo(a)不具备酶的活性，导致其不能溶解或分解与其结合的纤维蛋白，相反它还促进或有利于纤维蛋白沉着于血管壁，参与血栓形成，继而启动As的发生和发展。2.Lp(a)竞争性抑制纤溶酶原与细胞纤溶酶原受体的结合纤溶酶原受体的主要作用是加速纤溶酶原的活化，促进血栓的溶解，保护纤溶酶不被抑制。但由于Lp(a)的分子结构与纤溶酶原极为相似，因此它能与纤溶酶原竞争纤溶酶原受体，从而抑制血栓的溶解，促进血栓的形成。非编码RNA（Non-CodingRNA），指的是不被翻译成蛋白质的RNA，如tRNA,rRNA等，这些RNA不被翻译成蛋白质，但是其中有一些会参与蛋白质翻译过程。miRNA是在真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码RNA，其大小长约20~25个核苷酸。成熟的miRNAs是由较长的初级转录物经过一系列核酸酶的剪切加工而产生的，随后组装进RNA诱导的沉默复合体，通过碱基互补配对的方式识别靶mRNA，并根据互补程度的不同指导沉默复合体降解靶mRNA或者阻遏靶mRNA的翻译。第九章染色质与基因表达调控表观遗传学：是研究表观遗传变异的遗传学分支学科。表观遗传变异是指，在基因的DNA序列没有发生改变的情况下，基因功能发生了可遗传的变化，并最终导致了表型的变化。它是不符合孟德尔遗传规律的遗传。表观遗传学的意义：DNA或相关蛋白的修饰，，而不是DNA序列的变化来决定表型。常染色质碱性染料着色浅而均一，DNA复制较早，对核酸酶敏感，富含基因、转录调节蛋白和乙酰组蛋白，核小体阵列不规则，压缩程度低。异染色质碱性染料着色深而不均，DNA复制晚而慢，对核酸酶不敏感，所含基因、转录调节蛋白甚少，富含高度重复序列，核小体阵列规则，高度压缩。重建复合物：为多蛋白巨型分子，分离纯化时辅基或结合的蛋白质共沉淀；具解旋酶基序或结构域，能直接在DNA模板区引入负超螺旋，对染色质结构极具影响；有ATP依赖性ATPase活性，靠ATP供能而调节核小体结构；有些亚基具有组蛋白修饰酶活性，体外促核小体重定位或解体。无论基因复制、修复和转录调节，均需染色质重建复合物不断沿着核小体DNA滑动，实施其对核小体减压缩/压缩和靶基因DNA元件开/关的调控，以应答内外环境各种信号及其需求。核小体：是真核染色质的基本结构单位，包含核心颗粒、接头DNA和组蛋白H1以及非组蛋白。组蛋白密码：核小体核心组蛋白N-端尾区，具细胞信息潜在的储存功能，是提供表型遗传信息的丰富来源，此信息可传递至子代；尾区位点修饰及其组合，构成一套限定染色质局部转录状态的密码。染色质化学修饰与基因表达核染色质化学修饰是指其组成（DNA、RNA、组蛋白和非组蛋白）分子加入/去除某个化学基团的反应。1.染色质DNA甲基化/去甲基化，甲基化促使基因沉默，对胚胎发育、细胞增殖和分化、基因表达等调节，表型遗传和肿瘤发生都具有十分重要的意义。恶性肿瘤伴DNA甲基化总水平降低、多种癌基因伴低甲基化及其转录激活，或多种抑癌基因伴高甲基化及其转录抑制。2.染色质组蛋白甲基化/去甲基化主要发生在H3H4赖氨酸残基上，甲基化——促进异染色质的形成。3.染色质组蛋白乙酰化（基因表达）/去乙酰化（基因关闭）HAT/HDAC4.染色质磷酸化/去磷酸化主要发生在丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸羟基上，与负电荷磷酸基团结合，诱导分子构象改变，增加分子间排斥力或吸引力，产生特有的生物学效应。5.染色质泛素化/去泛素化影响蛋白质/蛋白质相互作用、DNA定位、转录激活/阻遏、降解/稳定等。很多重要靶基因上游的调节蛋白具泛素连接酶活性，尤其很多真核RNA聚合酶相关转录因子的活性受E3