蛋白翻译后修饰(研究生高级生化)

..word教育资料蛋白翻译后修饰（齐以涛老师）上课老师没说重点1.蛋白的概念：由许多氨基酸通过肽键相连形成的高分子含氮化合物。2.蛋白后修饰概念和意义（PPT4-5）3.蛋白后修饰种类1.切除加工2.糖基化3.羟基化4.甲基化5.磷酸化6.乙酰化7.泛素化8.类泛素化9.…200.…磷酸化修饰1.概念：磷酸化是通过蛋白质磷酸化激酶将ATP的磷酸基转移到蛋白的特定位点上的过程。大部分细胞过程实际上是被可逆的蛋白磷酸化所调控的，至少有30%的蛋白被磷酸化修饰..word教育资料2.作用位点：丝氨酸、苏氨酸和酪氨酸是主要的磷酸化氨基酸，大多数磷酸化蛋白质都有多个磷酸化位点，并且其磷酸化位点是可变的。3.实例(MAPK途径)：分裂原活化的蛋白激酶（MAPK）、分裂原活化的蛋白激酶的激酶（MAPKK）、分裂原活化的蛋白激酶的激酶之激酶（MAPKKK）。在真核细胞中，这3种类型的激酶构成一个MAPK级联系统（MAPKcascade），通过MAPKKK-MAPKK-MAPK逐级磷酸化，将外来信号级联放大并传递下去。具体过程如下：•MAPKKK位于级联系统的最上游，能够通过胁迫信号感受器或者信号分子的受体，或者其本身就直接感受胞外信号刺激而发生磷酸化•MAPKKK磷酸化后变为活化状态，可以使MAPKK磷酸化•MAPKK始终存在于细胞质中，MAPKK磷酸化以后通过双重磷酸化作用将MAPK激活..word教育资料•MAPK被磷酸化后有3种可能的去向：（1）停留在细胞质中，激活一系列其它的蛋白激酶（2）在细胞质中使细胞骨架成分磷酸化（3）进入细胞核，通过磷酸化转录因子，调控基因的表达4.功能和意义:一：调节酶蛋白及生理代谢①糖分解代谢中糖原磷酸化酶活性的调节，被磷酸化的酶具有活性，去磷酸化的酶无活性②磷酸化或去磷酸化使胞内已存在酶的活性被激活或失活，调节胞内活性酶的含量二:调节转录因子活性转录因子通常包含DNA结合结构域和转录激活结构域.转录因子在转录激活结构域或调控结构域发生磷酸化，直接影响其转录活性.c-Jun转录激活结构域的两个丝氨酸残基磷酸化，正调控c-Jun的转录活性.三：调节转录因子核转位•TGF-b与其I型、II型受体结合，结合后的TGF-bI型受体识别R-Smad包括Smad2和Smad3，作用于C末端的丝氨酸使其磷酸化而被激活，激活后的R-Smad与Smad4结合转入细胞核内，发挥转录调节活性•NF-kB与其抑制因子IkB形成复合体时存在于胞质。当IkB磷酸..word教育资料化、泛素化后，与NF-kB解离后，NF-kB失去其抑制，得以转入核内，间接调节基因转录活性。四：调节转录因子与DNA结合活性•ATF/CREB家族成员ATF-1（activatingtranscriptionfactor1）和CREB（cAMPresponseelementbingingprotein）都可以与DNA序列TGACG结合。ATF-1在Ser残基上磷酸化可以增强其与DNA位点的结合，从而增强转录因子DNA结合活性•紫外线照射激活p53的DNA结合活性，主要通过p38蛋白激酶磷酸化p53的Ser残基•c-JunDNA结合结构域附件的3个氨基酸磷酸化，就不能与DNA结合。5.功能和意义总结：•蛋白质磷酸化是生物体内普遍存在的一种调节方式，几乎涉及所有生理及病理过程•尤其对细胞因子、生长因子的信号转导及细胞生长、分化和凋亡有重要作用•包括细胞信号转导、肿瘤发生、新陈代谢、神经活动、肌肉收缩、细胞增殖、发育和分化，细胞骨架调控和细胞凋亡等。乙酰化修饰1.概念：在乙酰化酶催化下将乙酰基团转移到底物蛋白质赖氨酸残基上的..word教育资料过程。其逆反应由蛋白质脱乙酰酶催化，称为蛋白质的脱乙酰化。首次发现组蛋白被乙酰化修饰。2.意义和功能；一：刺激DNA转录•组蛋白N端包裹于DNA外使DNA无法暴露，乙酰化后组蛋白与DNA结合减弱，DNA得以暴露，从而刺激DNA的转录二：调节转录因子与DNA结合活性•1.刺激转录因子与DNA结合:p53,E2F1,GATA1和EKLF(erythroidkruppellikefactor)的乙酰化位点靠近其DNA结合结构域•2.阻止转录因子与DNA结合:HMG1(highmobilitygroup1)乙酰化的赖氨酸残基位于DNA结合结构域内。三：调节蛋白质间相互作用•1.TCF(T-cellspecifictranscriptionfactor)与其共刺激因子armadillo的结合可被TCF的乙酰化干扰•2.核受体的乙酰化影响其与共刺激因子ACTR(activatorofthethyroidandretinoicacidreceptor)的结合。四：影响蛋白质稳定性•E2F1乙酰化延长其半衰期•a-微管蛋白乙酰化影响微管稳定性五．组蛋白乙酰化..word教育资料•组蛋白低乙酰化，由于组蛋白N末端富含正电荷的氨基酸，与带负电的DNA靠静电招募结合紧密，因此转录因子很难与DNA的启动区域结合，基因表达被抑制•组蛋白乙酰化时，乙酰化中和了组蛋白赖氨酸和精氨酸残基的正电荷，降低了与DNA相互作用的能力，转录因子可以很容易的与DNA的启动子区域结合，介导基因表达。六．乙酰化与疾病•组蛋白乙酰化酶p300/CBP(CREBbindingprotein)广泛参与涉及白血病的染色体移位，导致多种包含HAT（Histoneacetyltransferase）活性的融合蛋白产生，与白血病的发生发展密切相关•组蛋白去乙酰基酶亦通过多种机制参与癌症进程•多聚谷氨酰胺疾病是一种神经退行性遗传病，是由致病基因CAG重复片段的扩大引起的。在扩大的多谷氨酰胺诱导的疾病中，蛋白的乙酰化和去乙酰化的失衡是一个关键的过程。泛素化修饰1.概念：泛素化是一种高度保守的翻译后水平的蛋白质修饰过程，可以将泛素共价结合到目的底物蛋白质的赖氨酸残基上。也是一种可逆性的过程，可由去泛素化酶将泛素从蛋白质上除去。•泛素由76个氨基酸组成，高度保守，普遍存在于真核细胞内，..word教育资料故名泛素•共价结合泛素的蛋白质能被蛋白酶识别并降解，这是细胞内短寿命蛋白和一些异常蛋白降解的普遍途径•与消化道内进行的蛋白质水解不同，从泛素与蛋白的结合到将蛋白水解成小的肽段，整个水解过程需要能量参与•20世纪70年代中期，首次从牛胸腺中分理出泛素•1977年，H.Busch首次发现泛素可以共价结合在H2A上，形成H2A单泛素化2.泛素化（泛素化介导的蛋白质降解途径）过程：(图示如下)•泛素-蛋白酶系统存在于所有真核生物细胞的调控系统，需要三种酶的参与：激活酶E1、结合酶E2和连接酶E3•在ATP酶作用下，E1在其半胱氨酸（Cys）和泛素羧基端的甘氨酸（Gly）之间形成巯酯键（thiolesterbond），即E1-SH-Ub，激活泛素•在E2酶作用下，泛素从E1转移到E2，同样以巯酯键的方式结合（E2-SH-Ub）•E3可特异性识别底物蛋白质，并与之结合。与此同时，E2将激活的泛素直接转移到E3结合的底物上，经过多次重复，多个泛素之间通过K48相互连接，在底物上形成多泛素链（polyubiquitinchain）。•26S蛋白酶体可以特异性识别多泛素化的蛋白质，并将之完全水解为小多肽片段..word教育资料•去泛素酶可以重新回收泛素3.功能和意义:一．介导蛋白质降解•调节细胞周期：Cdc34是E2酶，cyclinA,cyclinB,cyclinE,p21和p27可被泛素化修饰降解•与DNA修复、肿瘤和凋亡有关：p53降解受泛素介导的蛋白酶解调节，mdm2是其E3酶。•与免疫炎症反应有关：①NF-kB与其抑制蛋白IkB结合，无活性状态存在于胞浆内。感染或收到某种信号，IkB被泛素化降解，NF-kB进入核内激活靶基因③泛素为MHC-I类分子提供多肽，提呈给T淋巴细胞抗病毒感染•调节基因转录水平：（PPT33-35）①影响转录因子在细胞内定位：②控制转录共刺激因子活性：..word教育资料③3.调整转录因子蛋白水平：二．泛素化的非蛋白酶解功能•K63泛素化的蛋白质与细胞表面受体的胞吞、DNA损伤后修复、核糖体功能、应激反应及蛋白激酶的激活有关•组蛋白H2A的单泛素化与基因转录激活有关，并不导致其降4.功能和意义总结：•Cellsarecontinuallybuildingproteins,usingthemforasingletask,andthendiscardingthem•Signalingorcontrollingproteins(eg.transcriptionregulatorsandthecyclins)-leadverybrieflives,carryingtheirmessagesandthenbeingthrownaway•Specializedenzymes-builtjustwhentheyareneeded,allowingcellstokeepupwiththeirminute-by-minutesyntheticneeds•Theapproachmayseemwasteful,butitallowseachcelltorespondquicklytoconstantlychangingrequirements.SUMOylation（SUMO化修饰）1.概念：SUMO（小泛素样修饰）：是泛素和泛素样的家族成员。SUMO的氨基酸序列和空间结构高..word教育资料度相似，与泛酸具有相同的功能。共有四个成员，分别为SUMO1-4。2.SUMO化修饰（PPT44）和去SUMO化修饰（PPT47）过程：3.SUMO连接酶E3的种类和底物(PPT45)4.SENP(SUMO特异性蛋白酶)特征和种类PPT46SENP是去SUMO化酶5.SUMO修饰的蛋白（底物）:PPT506.SUMO和Ubiquitin异同（PPT51）：这两种蛋白质具有非常相似的二级和三级结构。泛素和SUMO1的比对表明只有18％的氨基酸序列是相同的。与泛素系统不同，SUMO系统主要针对底物蛋白的蛋白酶，SUMO1缀合有不同的细胞功能。..word教育资料7.SUMO化的功能（PPT56表格）PPT52-588.SENP2的作用一．SENP2在肌肉的发生中的作用•SENP2去SUMO化修饰MEF2A，在骨骼肌中促进肌肉生成抑制素的表达并且抑制肌细胞的生成。•SENP2在调节肌肉生成抑制素以诱导肌细胞生成中发挥关键作用•SENP2是骨骼肌再生的潜在的治疗靶标。二．SENP2对于神经元的功能至关重要多种蛋白修饰•各种翻译后修饰的过程不是孤立存在的，在很多细胞活动中，需要各种翻译后修饰的蛋白共同作用•同一个蛋白可以拥有一种以上的后修饰过程•各种翻译后修饰形式相互影响和协调..word教育资料翻译后修饰的蛋白质组学•由于蛋白质翻译后修饰并不是直接由基因决定的，研究蛋白质翻译后修饰对蛋白组学的研究具有更重要的意义，因此诞生了翻译后修饰的蛋白质组学•蛋白质翻译后修饰在体内是一个动态的变化过程，有效探明细胞和组织内蛋白质修饰谱的“翻译后修饰蛋白质组学”成为当今功能蛋白质组学研究的重要内容•翻译后修饰的蛋白质组学研究，不仅有助于理解翻译后修饰在生命过程中的重要意义，还对未来的药物开发提供了极大的保证。蛋白质翻译后修饰•蛋白质的翻译后修饰是蛋白质行使正常生理功能所必需的，蛋白质翻译后修饰过程使蛋白质结构更为复杂，功能更为完善，调节更为精细，作用更为专一..word教育资料•理解调控翻译后修饰过程因素，有利于在分子水平上揭示细胞过程和蛋白质网络的功能，最终可以指导针对分子的更准确的药物控制