[理学]分子生物学 第五章 蛋白质的生物合成.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * 参考（机制） a.蛋白质变性肽链或经HSP70初步折叠新生肽链到HSP60空腔，并与ATP结合。 b.HSP10聚合体对称与HSP60桶状结构上下口结合，使其封闭，促使构象改变。 c.ATP水解释能，HSP60复合物构象周期性改变，HSP10盖子解离，折叠后肽链释放。 d.重复以上步骤。 分子伴侣的特点 ①同类分子伴侣基因在所有生物内的进化是保守的。 ②许多基因不仅在受到胁迫的细胞中表达，而且在正常未受胁迫的细胞中也表达。 ③分子伴侣在行使功能是需要水解ATP以改变构象、释放底物和进行再循环。 ④能识别暴露的未折叠或部分变性蛋白质的结构域，能与多种不同的多肽相互作用，影响折叠的速度和动力学。 一般来说，分子伴侣的特异性不高，但一些分子内分子伴侣具有高度专一性，称为“私有分子伴侣”。 分子伴侣的作用机制 实际上就是它与靶蛋白识别、结合和解离的机制。 它的功能是识别新生肽段折叠过程中暴露的错误结构，并与之结合成复合物，从而阻止不正确的非折叠途径，促进折叠向正确方向进行。 此时，分子伴侣能与多肽片段结合，保持肽链成伸展状态，防止其错误折叠，然后再释放多肽片段，使其正确折叠。 在正确折叠产物中，分子伴侣与之分离，不参与正确折叠产物的功能活动。 在识别机制上，一般的分子伴侣识别特异性不高。 分子伴侣识别非天然构象，而不会理会天然的构象。 在天然分子中，巯水残基多半位于分子的内部而形成疏水核，去折叠后就可能暴露出来。 在新生肽段的折叠过程中，会暂时使疏水表面显露出来，因此认为分子伴侣通过识别暴露于表面的疏水基团而识别错误折叠的多肽。 在结合机制上，分子伴侣以多聚体形式形成中空的非对称笼状结构，靶蛋白位于中间腔内部可不受环境干扰进行折叠。 当蛋白质完成折叠后，分子伴侣在ATP提供能量的条件下，从分子伴侣与靶蛋白的复合体上解离下来。 伴侣蛋白不仅能促进新生肽链的正确折叠，也能介导变性蛋白的肽链重新折叠，恢复其天然构象。 伴侣分子在新生肽链的折叠中并未加快折叠反应速度，而是通过防止或清除肽链的错误折叠，增加功能性蛋白质折叠产率。 分子伴侣介导的蛋白质折叠是对“新生肽链可自行折叠”概念的重大修正。 同时分子伴侣具有的生物学功能是： ①胁迫保护。 防止蛋白质在胁迫条件下变性和不可逆聚集而失去功能，介导逆境消退后的正确折叠。 在胁迫条件下，Hsp70从细胞质进入核内，防止核酸蛋白质因高温而失活；同时，当胁迫解除后，帮助核酸蛋白质重新组装。 ②转运蛋白。 在ATP存在时，细胞质Hsp70能与前体蛋白互相作用，防止因过早形成折叠构象而妨碍多肽链跨越ER和高尔基体膜等。 ③调节基因表达和DNA复制。 RepA蛋白与λ噬菌体P1复制起始区的特异性结合，是DNA复制起始的前体。 但是，初生的REpA蛋白极易形成无活性的二聚体或RepA-Dnaj复合体，与DNA的亲和性很弱。 当有Dnak和ATP存在时，无活性RepA同源或异源二聚体迅速解聚成为有活性的单体，ATP水解是RepA构象发生变化，与DNA的亲和力大大提高，有利DNA的复制。 此外，Hsp60家族的GroEL由于促进了nif基因转录激活因子nifA的正确折叠，从而形成影响了整个nif操纵子的转录水平。 分子伴侣还可以通过影响RNA聚合酶的构象调控基因转录，Dnak具有防止该蛋白受热失活，促进其在热激解除后迅速解聚和活化的功能。 ④组建细胞骨架。 TriC是由8个对称单体构成的、含有两个堆积环的锥形颗粒。 当细胞内缺乏ATP时，肌动蛋白主要TriC形成二聚体。 当存在ATP时，有活性的肌动蛋白单体释放比组装成丝状体； 当ATP和GTP同时存在时，TriC能在没有任何辅助伴侣的帮助下，促进肌动蛋白有效地折叠成微管蛋白。 蛋白质二硫异构酶（PDI）