[生物学]酶学-2011-3.ppt

这一过程也可能有作为蛋白伴侣的热休克蛋白(Hsp)(Mcb0302,)参与，线粒体膜上一 般均有识别前体蛋白中信号肽段的受体，肽链全部进入线粒体后，还有一个重新折叠及亚基聚合过程。Hsp70(A0213501)在重折叠过程中起重要作用，并且Hsp类蛋白和前体蛋白的结合，还可促进前体蛋白进入线粒体、信号肽和前序列的切除以及将蛋白质投送到正确部位。 细胞核膜虽有核孔，但只允许较小分子的蛋白质进入核内，而投送到核内的蛋白质也依赖于存在于肽链中段的核投送信号，不同核蛋白的信号也缺乏同源性，其共同之处是富有碱性和亲水氨基酸，其N或C端常有Pro或Gly，它们常位于分子表面。 过氧化体中一些酶蛋的的C端常含SerLysLeu(SKL)三肽，可能是过氧化体的投送信号，其中Lys可被Arg或His取代而不影响投送，但Leu是十分必需的。 * * 第二节?酶的细胞生物学 一、酶在亚细胞器中的定位 细胞内不同功能的酶往往被互相分隔(compartmentalization)，定位于不同的亚细胞器中，而参与同一代谢通路的酶又组成酶系而常常定位于同一亚细胞结构中。但某些物质的代谢也可在两个或更多的亚细胞器中顺序进行。 如糖酵解和糖异生酶系主要在胞液中，而丙酮酸的有氧氧化则在线粒体中进行。脂肪酸在胞液中激活成脂酰CoA后也进入线粒体β氧化；而脂肪酸的合成则由线粒体提供的乙酰CoA在胞液中进行。 类脂质如胆固醇和磷脂的代谢酶类很多定位于光面内质网。氨基酸分解代谢和相互转变一般在胞液，而鸟氨酸循环则起始于线粒体而主要在胞液中完成尿素的合成。但由氨基酸合成蛋白质必须在核糖体的粗面内质网上进行。 与ATP合成偶联的生物氧化酶系存在于线粒体中，而与生理解毒相关的氧化、还原、结合等过程则在内质网上进行。DNA的复制和转录部分定位于细胞核，但线粒体也有少量活力。 此外，参与糖复合物（糖脂、糖蛋白中聚糖）合成的糖链加工酶除少数在内质网外，主要存在于高尔基体，负责细胞内消化的各种蛋白酶和酯酶则主要集中在溶酶体，而和H2O2生成分解有关的超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶则定位于过氧化体。（图、标志酶） 二、酶在细胞内的分拣和投送 各种不同功能的酶在细胞内互相分离，各得其所，对物质代谢在细胞内有条不紊地进行有十分重要的意义，然而，酶蛋白是几乎集中在粗面内质网上合成。 这些合成后的酶蛋白是怎样被分拣(sorting)和投送(trafficking))到各种亚细胞器中去的问题就成为近代细胞生物学和酶学互相结合研究的前沿课题。 已有大量的实验提示，酶蛋白分拣、投送的信号主要存在于酶蛋白的结构中，因此这一酶的细胞生物学问题实际上也是酶的结构和功能的关系问题。 （一）酶分子的氨基酸序列在酶蛋 白分拣中的作用 分泌性蛋白质都在其N端有一长短不等的信号肽，约10余个至30余个氨基酸残基。不同蛋白质信号肽的同源性很少，但都富有疏水性AA残基，并在N端有碱性氨基酸，这段在核糖体上首先合成的信号肽能在信号颗粒（SRP）信号肽识别体(Mcb1703)参与下， 插入由脂类组成的内质网膜中，膜上还可能有信号肽的受体参与这一过程，并使核糖体-mRNA复合物贴近内质网膜。 随着肽链的延长，新生肽链不断地插入内质网膜，使之形成一线性通道，使整个新生肽链进入内质网腔，此时完成历史使命的信号肽被内质网膜上的蛋白水解酶切割下来，切去信号肽的酶蛋白则随着内质网膜形成微泡， 向高尔基体移动并通过融入高尔基体等过程进入高尔基体，再通过高尔基体形成的分泌小泡或颗粒与细胞膜融合后借胞吐作用(exocytosis) 分泌至胞外(Mcb0502) (,Mcb2401n) 。 实验证明，如用蛋白质工程法使某一分泌性蛋白（包括酶）的信号肽序列缺失或突变，可使该蛋白的分泌受阻。 有时信号肽不一定在内质网膜腔内被切除，而保留信号肽的酶蛋白可继续穿越内质网腔而进入其他亚细胞结构，如高尔基体或细胞膜。 定位于细胞膜上蛋白质的转运一般也需要信号肽，并在信号肽的C端有一段不被切除的序列，一般为跨膜序列，对蛋白质定位于膜上起重要作用。 糖基化对一些膜蛋白的转运也是必需的，因缺乏糖基化的蛋白可因肽链折叠失常、空间构象改变或亚基不能聚合等原因而聚积在内质网中，并和一种免疫球蛋白重链结合蛋白(Bip)结合而被降解。 此外蛋白质的糖基化尚可起屏障保护作用，避免蛋白质在细胞内降解。在蛋白定位于膜上之前，还有切除信号肽和定向（N端或C端在膜外）的问题，具体细节还不清楚。 定位于膜结构上的一些蛋白质，其跨膜结构域中的疏水氨基酸不但有利于蛋白质固定在脂质膜上，还带有蛋白质投送到哪类膜结构的信号。以定位于高尔基体的α2，6唾液酸转移酶（α