第4章 细胞内蛋白折叠


可能考点:

  • 参与折叠的辅助蛋白
  • 二硫键异构酶
  • 脯氨酰顺-反异构酶
  • GroEL/GroES
  • 试述体外蛋白质重折叠与细胞内新生肽链折叠的差别


辅助蛋白

1 酶:蛋白质二硫键异构酶,脯氨酰顺-反异构酶

这些酶催化特殊的异构化反应步骤,从而限制了某些蛋白质的折叠速度

2 分子伴侣:

它们可稳定未折叠的或部分折叠的结构,限制不合适的分子内或分子间相互作用


二硫键异构酶

有催化二硫键的链间交换使多肽链间的二硫键达到正确配对的功能

生物学意义:

促进蛋白质的正确折叠;增强蛋白质稳定性;防止蛋白质错误折叠与聚集;参与抗氧化和内质网应激反应


脯氨酰顺-反异构酶

蛋白质折叠过程中,肽键通常以trans反式构象为主,但某些氨基酸,尤其是脯氨酸(Proline)后肽键,可以以cis顺式构象或反式构象存在。

脯氨酰顺-反异构酶能加速肽键中脯氨酰顺式和反式构象之间的互变通过降低能垒,使异构化过程从自发的低效状态转变为高效催化状态,从而促进蛋白质正确折叠。

生物学意义:

加速蛋白质折叠:通过催化脯氨酸肽键的顺-反异构化,加快蛋白质达到其正确构象。


分子伴侣

分子伴侣是一类帮助蛋白质正确折叠、防止错误折叠和聚集的蛋白质。它们不会直接构成蛋白质的最终结构,而是通过结合和释放底物蛋白提供折叠帮助


Hsp60蛋白

Hsp60 是一个由两个对称环组成的桶状多聚体,每个环包含 7 个亚基。每个环都有一个中心的腔,该腔可容纳下一个分子量为90KD的球状蛋白,Hsp60 蛋白与ATP 结合并具有弱的ATP 酶活性,起着稳定折叠中间物的作用。因此可以阻止错误折叠的发生和错误结构的形成,指导多肽链按正确的路线装配。

GroEL/GroES模型:

GroEL 是 Hsp60 的主要多聚体,负责提供折叠腔体。

GroES 是 Hsp10 的同源蛋白,GroES是一个七聚体的帽状结构,作为盖帽关闭 GroEL 腔体,提供封闭环境。

过程:

  1. 未折叠或部分折叠的蛋白质进入GroEL的折叠腔室
  2. ATP结合使GroEL发生构象变化,GroES结合封闭腔室
  3. 折叠在腔室内发生,避免错误折叠
  4. ATP水解驱动GroES解离,释放已折叠蛋白质
  5. 如果蛋白质未完全折叠,重复步骤

(来源于GPT)


试述体外蛋白质重折叠与细胞内新生肽链折叠的差别

在离体情况,用变性和复性对蛋白质去折叠和折叠过程进行大量研究:

  1. 离体实验无法准确模拟细胞内新生肽链的折叠过程;在离体条件下,蛋白质浓度以及物理化学环境与细胞内的条件存在差异
  2. 在离体的再折叠实验中,整个肽链参与折叠过程,而在活体中,肽链一旦在核糖体上合成完成,或者刚从细胞膜上脱落,新生肽链的N端就会立即开始折叠
  3. 在细胞内,许多蛋白质是作为均一或不均一的复合物开始组装的;而在离体条件下,复合物的形成可能会受到限制,发生的效率较低
  4. 细胞内有多种因子、辅因子、辅基以及分子伴侣等,它们共同作用并通过特定的胞内环境影响蛋白质的折叠过程。