代谢控制发酵—培训课件.ppt

（三）蛋白质（酶）的分泌 不论是原核还是真核生物，在细胞质内合成的蛋白质需定位于细胞的特定区域或者分泌出胞外。也就是说，基因表达不仅是把DNA转录成RNA，RNA翻译为蛋白质，还要实现把合成的蛋白质精确地输送或分泌到位。这是近年来分子生物学研究的一个十分活跃的领域。因为这不仅是一种基因表达调控的理论，而且与生物工程工业化生产有关，也就是说不仅要解决基因高效表达，还要解决其产物分泌；这是当前基因工程、生物工程急需解决的问题。 1、信号顺序被翻译为信号肽，信号肽一旦出现就会引导核糖体到膜上。 2、信号肽在膜上可识别一个或多个受体蛋白，通过氨基酸末端的碱性区与膜带负电荷的内面受体蛋白结合。 3、当新生肽正在跨越膜时，信号序列和其后的肽段折成两个短的螺旋酶，并曲成一个反向平行的螺旋发夹，该发夹结构可插入到疏水的脂质双层中。 4、蛋白质翻译时信号序列的疏水核心不断插入膜中，直至切点露出膜外侧为止，于是在膜中形成一个孔眼或隧道，一旦分泌蛋白的N端酶在膜内，后续合成的其它肽段部分将顺利利用膜中形成孔眼或通道顺利迈过膜。 5、新生肽链通过此孔眼被输出，当蛋白质部分或全部被输出后，信号肽就被一种特异蛋白酶（即信号肽酶）切割，该酶的切点是在信号肽和分泌蛋白之间。 6、转运完成时，受体蛋白即自由扩散入膜平面。 由此可见，疏水的信号肽对新生肽链跨越膜及固定在膜上，是起一个拐棍作用。没有信号肽及其穿膜转化，蛋白质就只能在膜内不能向外分泌。这种蛋白质分泌是在翻译的同时被输出的，称翻译同步分泌，还有翻译后分泌，即蛋白质在合成后才穿过膜，但也没通过信号肽的作用。 分泌的启动和抑制的调控，目前只知与一种称为信号识别颗粒(Signal recogention particle简称SRP)有关。其作用是能与核糖体结合，并停止蛋白质合成，它阻止翻译发生在肽链延长至约70氨基酸残基长度时，这个长度正好是信号肽完成从核糖体出来时的长度（跟随信号肽后的30～40个氨基酸残基，此时被埋在核糖体内）。SRP对翻译起负调节作用，由于SRP暂时中止这些分泌蛋白的翻译，能确保这些蛋白质未达到细胞膜或内膜之前不能完成翻译。这样在信号肽和SRP的共同作用下，使得这些分泌蛋白能及时完成转运和分泌，避免在细胞内积累。 二、代谢产物分泌的控制 前边我们已经在代谢产物分泌中谈到氨基酸、核苷酸、蛋白质等产物的分泌是通过改变膜的透性来实现的。本节主要环绕改变膜的透性改变的几种调节方式。 （一）膜脂质组成或含量 （二）改变细胞壁结构来提高膜透性 1、肽聚糖的合成，肽聚糖的重复基本单位是N-乙酰氨基葡萄糖，N-乙酰胞壁酸和肽链三部分组成 （1）UDP-GlcNAc的合成 （2）UDP-N-乙酰胞壁酸合成： （3）UDP-N-乙酰胞壁酸-五肽的合成 （4）组装和运载，N-乙酰胞壁酸-五肽和N-乙酰氨基葡萄糖是在细胞中合成的，在细胞膜上组装并被运送到细胞膜外组成新壁。这两个过程涉及一个非常重要的糖基载体脂（Glycosyl Carrier Lipid ）简称GCL；因为它参与G-菌脂多糖分子的侧链（即抗原决定部分）的合成，所以也称抗原载体脂（Antigen Carrier Lipid)简称ACL 。它是细菌萜醇，其结构式为含有11个异戊二烯单位。 分子式： 抗原载体脂（antigen carrier lipid ）简称ACL，存在于细胞膜上，它的长的非极性烃链插在脂肪质双分子层的非极性区，而分子的极性末端（磷酸根一端）则是游离状态，作为细胞质水相中的多糖装配单位的受体，并且象手臂一样把它共价结合着，已在细菌胞膜内侧形成的多糖单位转运到膜的外面，组成肽聚糖脂多糖等细胞表层的聚糖复合物。 （5）肽聚糖的交联 平行线形聚糖链之间的交联有两种方式： 1.即通过二氨基酸（DAP或LYS）残基上的氨基，与另一条聚糖链上的五肽上倒数第二个D—AIa的羧基之间形成肽链，同时放出一个D—AIa，而实现交联。 2.是通过肽桥实现交联，以通过“甘氨酸桥”交联为例，首先借助CRNA在Lys残基的a-氨基上逐个加上GLy，直到形成五聚甘氨酸，然后将这五肽（五聚甘氨酸）的末端氨基酸去置换另一条聚糖链的五肽末端的D-AIa，从而实现“甘氨酸桥”的交联，同时将末端D-AIa释出。 不管哪种交联，均需：羧肽（Carboxypeplidase）来催化末端D-Ala的离去；转肽酶（transpepticlsea）来催化交联。 2、抗生素的作用位点 （1）磷霉素是PEP的结构类似物 它能与UDP-N-乙酰氨基葡萄糖-3-烯醇式丙酮酸转移酶的一个半胱氨酸残基共价结合，干扰了UDP-N-乙酰胞壁酸合成。 （2）D