分子生物学课程教学讲义朱玉贤(8)

2.切除信号肽。许多蛋白质都带有15-30个残基的signal peptides，负责指导蛋白质在细胞中的精确定位。 3.特定氨基酸的修饰。 4.氨基酸的糖苷化 5.氨基酸的异戊烯化（Addition of Isoprenyl Groups） 6.有些蛋白质还要与辅基(prosthetic groups)相结合； Cytochrome C只有与血红素（heme）相结合才有功能。此外，Acetyl-CoA羧化酶常与Biotin分子相结合。有些蛋白质必须经蛋白酶切割后才有功能。有些蛋白质只有在形成二硫键之后才有功能。四、蛋白质的运输和降解 1、绝大部分被运入ER内腔的蛋白质都带有一个Signal peptide。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，有三个特点：（1）一般带有10-15个疏水氨基酸；（2）常常在靠近该序列N-端疏水氨基酸区上游带有1个或数个带正电荷的氨基酸；（3）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Gly）。研究发现，信号肽把Ribosome牵引到ER上。蛋白质合成之初，一旦信号肽序列的N端暴露在核糖体外，该序列（包括核糖体）就迅速与SRP（signal recognition particle）相结合，诱发SRP与GTP相结合，停止新生肽的进一步延伸（此时新生肽一般长约70个残基左右）。受位于ER外膜上的SRP-receptor及ribosome-receptor的牵引，这个复合物（GTP-SRP-ribosome-mRNA-新生肽）立即向ER外膜靠拢，并通过peptide transport complex进入ER内腔。 5.Rough ER上的蛋白质常常通过运转载体将经过修饰的蛋白质送入高尔基体，再分别送到各个亚细胞位点。 6.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。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。细菌细胞内也存在类似的蛋白质运转系统。 7、蛋白质降解是一个有序的过程。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（称为Lon）来实现的。当细胞中存在有错误或半衰期很短的蛋白质时，该蛋白酶就被激活。每切除一个肽键要消耗两分子ATP。在真核生物中，蛋白质的降解需要Ubiquitin，一个有76个氨基酸残基组成极为保守的蛋白参与。与Ubiquitin相连的蛋白将被送到一个依赖于ATP的蛋白质降解系统（Proteasome，Mr. 1×106）。成熟多肽N-端第一个残基对蛋白质的稳定性有重要影响。五、DNA代谢无论是只含有一对染色体的原核细胞还是带有多对染色体的真核细胞，只有整个基因组得到了完整准确的复制，细胞分裂才能顺利发生。所以说，DNA复制的起始，标志了细胞进入一个新的周期。㈠、DNA复制根据反应阶段和所需的不同酶类，DNA的复制可被分为三个阶段，即复制起始、延伸和终止。每个DNA复制的独立单元被称为复制子（replicon），主要包括复制起始位点（Origine of replication）和终止位点（terminus）。原核生物的整个染色体上一般只有一个复制起始位点。大肠杆菌DNA的复制需要有20种左右的酶和蛋白质因子参与，整个DNA复制机器被称之为DNA replicase system或replisome。 Helicase，任何DNA在被复制前都必须解开双链，这个过程是由helicase来完成的，它可在ATP的作用下将DNA母链不断解开形成单链。 Topoisomerase，主要功能是消除DNA解链过程中所产生的扭曲力。 DNA结合蛋白，使新解链的DNA保持稳定结构。 Primases，为DNA复制提供RNA引物。 DNA polymerases，合成新生DNA链，切除RNA引物。 DNA Ligases，使新生DNA链上的缺口（3'-OH, 5'-p）生成磷酸二酯键。 1. DNA复制的起始大肠杆菌中的复制起始位点是Ori C，全长245Bp，该序列在所有细菌复制起始位点中都是保守的。 DNA复制起始中的主要步骤 a. 大约20个左右的DnaA蛋白首先与OriC中的4个9碱基重复区相结合； b. 识别并使3个13碱基串联重复区DNA形成开环结构； c. DnaB蛋白在DnaC的帮助下与未解链序列结合。每六个DnaB蛋白形成一组并与一条DNA母链结合，可在不同方向同时起始DNA的复制。当细胞中存在足够的SSB和DNA gyrase时，DnaB的解链效率非常高。整个DNA复制过程中，只有复制起始受细胞周期的严格调控。 "Once in each cell cycle。" DNA甲基化与DNA复制起始密切相关。OriC中有11个GATC回文结构（一般说来，256bp才应有一个GATC重复）。DNA子链被合成后，母链立即被甲基化（称为hemimethylated）。此时，oriC与细胞原生质膜相结合。只有当oriC被从膜上释放出来，子链被Dam甲基化后，才能有效地与DnaA蛋白结合，起始新一轮的DNA复制。复制起始可能还受ATP水解过程调控，因为DnaA只有与ATP相结合时才能与oriC区DNA相结合。 2. DNA子链的延伸主要包括两个不同但相互有联系的事件，即前导链和滞后链的合成。由DNA helicase解开双螺旋，由拓朴异构酶消除DNA链上的扭曲力，SSB结合使DNA单链稳定。前导链的合成：由DnaG（primase）在复制起始位点附近合成一个10-60 nt的RNA引物，然后由polII把dNTP加到该引物上。滞后链的合成：产生Okazaki fragments，消除RNA引物并由DNA pol I补上这一小段DNA序列，由DNA Ligase把两个片段相连。 3. DNA链的终止当子链延伸达到terminus region（ter，带有多个20bp序列）时，DNA复制就终止了。Ter有点像一个陷井（trap），使复制叉只能进入，不能出来。Ter的功能主要是由Ter-Tus复合物（ter utilization substance）来完成的。 4. 真核细胞DNA的复制比大肠杆菌更复杂真核生物的origin of replication被称为ARS-autonomously replicating sequences或者被称为replicators。Yeast replicators长约150dp，有多个保守重复区，共有约500个replicators分布于酵母的17条染色体中。㈡、DNA的损伤修复 1．错配修复（mismatch Repair）错配修复对DNA复制忠实性的贡献力达102-103，DNA子链中的错配几乎完全都被修正，充分反映了母链的重要性。 2. 碱基切除修复（Base-Excision Repair） DNA gylcosylases能特异性识别常见的DNA损伤（如胞嘧啶或腺嘌呤去氨酰化产物）并将受损害碱基切除。去掉碱基后的核苷酸被称为AP位点（apurinic or apyrimidinic）。细胞中最常见的Uracil Glycosylase就能特异性切除细胞中的去氨基胞嘧啶。 (责任编辑：泉水)

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