Section2蛋白質的成熟和周轉MatureandTurn-overofProtein中心法則表述了遺傳信息從DNA，到RNA，最后翻譯成新生肽鏈的過程，但蛋白質肽鏈合成之后還需要經歷折疊、修飾、組裝以及分揀、運輸和在細胞內定位等過程，卻是中心法則未能描繪的內容，也是目前研究的熱點。一、蛋白質折疊、組裝和修飾；二、蛋白質分揀、投送、定位；三、蛋白質壽命和限制性降解體系

未折疊蛋白（U）快折疊中間體慢成熟蛋白（N）1。蛋白折疊的動力學：折疊的起始：自由能降低過程，為自發性折疊中間態：熔球態(moltenglobulestate)；前熔球態(pro-moltenglobulestate)

限速步驟：二硫鍵的形成；Pro的順反異構化過程2。蛋白折疊及裝配的熱力學——輔助因子：分子伴侶(molecularchaperones)；折疊酶（foldase）一、蛋白質折疊、組裝和修飾：新生肽鏈的剪切：

N-端信號肽的切除：信號肽酶前體激活：原肽切除新生肽鏈的自剪接：內含肽、外顯肽新生肽鏈翻譯后修飾：糖基化：N-連接、O-連接等脂質修飾：豆蔻酰化；異戊二烯化；棕櫚酰化；法尼基化糖基磷脂酰肌醇化：肽鏈C-端接上GPI錨鉤末端修飾：如N-端S、A、M乙酰基和甲酰基保護、環化、

E焦谷氨酸化；豆蔻酰化；C-端連接GPI等動態可逆修飾：如蛋白磷酸化、乙酰化、甲基化、泛肽化、ADP核糖基化等3。蛋白質剪切和修飾：二、蛋白質分揀、投送、定位：

蛋白質運送有三種形式：

跨膜運送、核孔運輸、囊泡運送2c2a2b進入內質網（一）蛋白質進入內質網：1.邊合成邊跨ER膜：細胞內相當部分的蛋白質，包括分泌蛋白、溶酶體蛋白、膜蛋白等，必須要先進入內質網(ER)。此類蛋白主要是由附著于ER上的核糖體合成，邊合成邊跨躍ER。1.1進入內質網的信號序列：新生肽鏈的信號肽1.2載體：SRP、SRP受體（SR）、ER上的轉位器、信號肽酶復合物（SPC）等。1.2.1SPR：SPR構成：

7SRNA+6條肽鏈（9、14、19、54、68、72kDa）功能：

p54:識別結合信號肽；介導與SR的結合

p68:高度堿性蛋白，與p72形成異二聚體；與SR的結合

p72：與p68形成異二聚體，是肽鏈轉位所必須的

p9/p14：形成異二聚體，與RNA末端結合；與核糖體作用，中止肽鏈跨膜前的合成

p19：幫助p54與7SRNA結合，其他功能不清。SPR結構P54亞基分為N、G、M三個結構域：N：位于N-端G：結合GTP，具GTP酶活性M：在C-端，因含多個Met而得名，易于形成兩親螺旋，提供與疏水信號肽結合位點P9和p14結構以及與RNA的結合

革蘭氏陰性菌和支原體SRP：其RNA為4.5S，只含有一個稱為Ffh的p48類似物。1.2.2SR(SRP受體）：SR的結構：是ER上的一個內在蛋白，由和兩個亞基構成：亞基：69kDa，含多個疏水區，其一帶大量正電荷，與

SRP的p68/p72作用。亞基：30kDa，與亞基1：1結合。SR功能：引導SPR和新生肽鏈正確結合到ER上；一旦結合完成，促使SRP解離1.2.3ER上的轉位器：新生肽鏈通過ER上的特定通道，跨膜轉運到ER腔內，這一通道，連同核糖體受體和信號肽受體在內，現統稱為轉位器（Translocon）在去污劑和脂質體中，分離出來的最小的轉位器為圓柱形的親水通道寡聚體，外徑=85?，內徑=20?，由SRP受體、Sec61復合物和一個轉位鏈相關膜蛋白（TRAM）組成。轉位器中部分蛋白的結構特征：1.3信號肽酶大多數新生肽鏈進入ER后，信號肽將由信號肽酶切除。真核細胞信號肽酶1.4新生肽鏈的轉位過程：部分內質網蛋白還可通過不依賴SPR的途徑，進入ER，尤其是酵母，比高等的真核細胞更多地使用該途徑。不依賴SRP的跨ER膜轉運是一種翻譯后運送方式。過程：肽鏈在細胞質合成后，以不完全折疊狀態與分子伴侶（如Hsp70等）結合，然后在Sec61p以及Ydilp（功能類似于DnaJ）的幫助下跨越ER膜。在ER腔內，再由Bip等其它分子伴侶幫助完成折疊。此運送方式具有方向性，因為，與ATP結合而尚未與底物結合的Bip，可以封閉ER轉位器的ER側。2。不依賴SRP的跨ER膜轉運：3。ER滯留信號：

3.1常見ER滯留信號：

BiP、grp94和蛋白質二硫鍵異構酶都是滯留在ER中的，在它們的C-末端有同樣的四肽KDEL。如果除去BiPC-端的KDEL四肽，BiP就被分泌；溶菌酶的C-端接上了這一四肽，也被保留在ER中，不再被分泌。這兩個實驗證明：KDEL四肽是將蛋白質滯留在ER中的一種信號。在酵母中也有類似的情況，只是四肽的序列為HDEL。

含有KDEL的蛋白質約十多個，它們的作用可能和BiP相同，起“質量監督”作用。使折疊不正確新生肽鏈和沒有裝配好的單體(亞基)不能通過ER，進入高爾基體ER膜蛋白分為I型和II型，I型肽鏈的N-端在ER腔內，而C-端在細胞質中；II型則相反。其中I型肽鏈的C-端有一個序列為KKXX或KXKXX的信號序列與定位方式有關。此外，腺病毒中有一種E19膜糖蛋白，它出現于病毒感染的早期，是I型ER膜整合蛋白，其細胞質內的肽段較短，C-端15肽是定位在ER上所必需的，如果除去這肽段中的8個氨基酸殘基，E19就被送到細胞表面。

這種滯留信號如何起作用？目前還不清楚，很可能是通過在細胞質內的肽段和微管等細胞骨架相互作用。3.2ER膜上滯留信號：1。高爾基體的轉運屬于囊泡轉運：高爾基體是肽鏈加工過程中不可或缺的細胞器。一種小的GTP結合蛋白——ras相關GTP結合蛋白（Rab）家族（約30種）引導高爾基體囊泡到達正確的目的地。Rab蛋白都是小分子的GTP酶，分子量大約都在200aa左右，差異在于C-端序列不同，并決定了它們在細胞內的分布特征。其中：Rab1定位在內質網和高爾基體；Rab2在近側高爾基體；Rab6在中間高爾基體；Rab9和10在遠側高爾基體等。（二）蛋白質在高爾基體內的分揀和定位：Ras：是原癌基因ras的編碼產物，分子量21kDa的一條肽鏈，作用機理類似Gα,故又稱P21蛋白或小G蛋白。幾乎1/3人類腫瘤中發現有Ras突變，它對細胞分化至關重要。Rab1Rab2Rab3Rab6Rab10Rab9Rab7Rab4Rab5Rab蛋白在胞漿中可將結合的GDP換成GTP，并結合到特定的出芽囊泡表面，促使其與正確受體融合后，將GTP水解為GDP，Rab-GDP復合體從囊泡上脫落，完成一個Rab循環。2。高爾基體中蛋白質的定位信號：位于肽鏈C-端的YQRL被認為是蛋白質定位于高爾基體的一個信號肽。3。高爾基體內蛋白質向胞外的分泌：肽鏈經ER進入高爾基體后，除了部分定位于ER和高爾基體外，其余的將被以囊泡形式進一步轉運到胞外或溶酶體等其它細胞器。囊泡的形式有兩種：籠形蛋白包被小泡（如：從高爾基體到溶酶體）非籠形蛋白包被小泡（如：從ER到高爾基體）

高爾基體中的蛋白通過兩種方式分泌到胞外連續分泌：或固有分泌、組成型分泌，指通過轉運小泡/顆粒，非選擇性地將蛋白連續投送到細胞膜或分泌到胞外的分泌方式。例如：免疫球蛋白、白蛋白、大多數糖蛋白和間質蛋白等基體組成型分子。調節性分泌：指某些特殊的分泌細胞可以將一些分泌蛋白儲存于囊泡中，在特定的刺激下再分泌出去的分泌方式。一般調節性分泌的蛋白都屬于激素、酶原和神經遞質等具有特定生物活性的蛋白。調節性分泌囊泡中帶有色顆粒蛋白（chromogranin)和分泌顆粒素（secretogranin)兩種蛋白，在pH6.5和鈣離子濃度1mmol/L條件下(通常在TGN內），可彼此聚集，并選擇性介導蛋白質之間的相互聚集，聚集蛋白將進入調節性分泌囊泡，否則將被連續分泌。

高爾基體內蛋白的兩種分泌方式籠形蛋白（三）蛋白質向溶酶體的分揀和投送：溶酶體本身不能合成蛋白質，所有的酶都是輸入的，以補充這些酶的代謝更新以及細胞分裂時溶酶體的膨脹之用。同時這些溶酶體酶又不能流失到細胞外或細胞內的其它部位，以免產生有害的水解作用。進入溶酶體的蛋白大致可分為兩類：一類是溶酶體固有的蛋白，包括多達50種的可溶性水解酶和凝集素等。另一類是需要在溶酶體內被降解的蛋白。它們帶有不同的信號。1。溶酶體蛋白質進入的信號：溶酶體蛋白質絕大多數為水解酶類，因此它們的分揀信號明顯區別于其它蛋白，采用的是特殊的糖信號——Man-6-P。高爾基體膜的腔面一側存在著6-P-甘露糖的結合蛋白受體（P型動物凝集素——P-selectin)能夠特異結合N-寡糖末端帶有6個磷酸甘露糖的標記的溶酶體蛋白，并與其形成復合物。復合物從高爾基體上出芽并被引入籠形蛋白包被的囊泡中，形成早期內吞體，后者很快除去籠形蛋白后與晚期內吞體結合，內部PH降為5.5，導致復合物解體，磷酸化的酶與其受體分離。晚期內吞體分裂為小的轉運體，溶酶體酶失去磷酸基并被運送到溶酶體；而P-selectin被送回高爾基體循環使用。除了溶酶體酶以外，還有一些蛋白質也含有Man-6-P糖鏈，如甲狀腺球蛋白、某些病毒外殼的糖蛋白，可能Man-6-P受體還有鮮為人知的生物學意義。2。溶酶體膜蛋白的定位信號：定位于溶酶體膜上的蛋白信號是其某一肽段，而不是糖信號。例如I型溶酶體蛋白gp120：其在細胞質中的C-端的氨基酸殘基序列中的GY（Gly-Tyr)是其定位于溶酶體膜的關鍵，否則將被轉移到質膜上。溶酶體膜蛋白的C-端常具有和質膜蛋白類似的YXX和L（為疏水aa）序列，說明它們可能是利用相似的序列插入膜內，通過內吞體進入溶酶體的。3。待降解蛋白進入溶酶體信號：蛋白質降解是細胞內的重要事件，溶酶體是一個重要的承擔者。需要進入溶酶體降解的蛋白質具有的特定信號序列是：KFERQ或RIDKQ。細胞中帶有上述序列的蛋白質約占總量的1/3，新生蛋白質結構致密，該序列處于掩蔽狀態；而老化蛋白會出現結構變化而使KFERQ序列暴露，細胞質內Hsp70家族的prp73，能與帶有KFERQ序列的蛋白結合，并介導細胞質老化蛋白進入溶酶體。有實驗顯示：細胞中蛋白質選擇性進入哺乳動物溶酶體和酵母液泡，是在饑餓條件下誘導產生的。4。酵母中液泡蛋白的定位信號：酵母液泡與溶酶體有類似的功能，也存在大量的水解酶，包括羧肽酶Y（CPY）、蛋白酶A和B、二氨肽酶等，他們的定位信號不是Man-6-P，而是一些親水性的肽段介導。例如：CPY的定位與原肽區域內的肽段QRPL有關，進入液泡后，該序列將因為相應的原肽被切除而激活。（四）線粒體蛋白質的分揀和投送線粒體90％以上的蛋白質是先在細胞質內以前體形式合成，再通過特定方式投送入線粒體的。（折疊和解折疊）

1。線粒體蛋白的投送：線粒體的蛋白質是在核糖體上合成之后，在分子伴侶Hsp70、MSF等的幫助下，識別線粒體表面受體，并以近似伸展狀態跨越線粒體膜孔道。其中Hsp70和MSF的機制不同：Hsp70直接與Tom20/22接觸，然后與外膜孔道Tom40作用，使蛋白在內外膜接觸點跨膜；而MSF則先與Tom31/70結合，然后再轉給Tom20/22。接觸點處外膜的孔道是Tom20/22誘導的Tom40，而內膜孔道是Tim44結合的Tim23/17。MSFMSFMSF1a1b3b23a452。有三類不同的線粒體蛋白以不同的方式被轉送：2.1P類蛋白：是可溶性的、定位于基質或內外膜間隙的線粒體蛋白。它們的前體的N-端具有信號肽段，稱為前序列(presequence)，也曾被稱為導肽（leadingpeptide）。定位于基質的蛋白：屬其中一個亞類。如啤酒酵母中的細胞色素氧化酶的亞基IV（COXIV）。定位于內、外膜的間隙的蛋白：是另一亞類，除了有前序列，緊接著還有一段被認為是分揀信號的疏水的肽段。如細胞色素C1、細胞色素b2、F0ATP酶的亞基9等。分揀信號在蛋白質正確定位后也被切除。P類蛋白質的前序列特征：都富含酸性殘基和帶羥基的氨基酸，傾向形成兩親螺旋。在兩親螺旋的一個側面集中了肽段的所有正電荷。這樣的兩親螺旋具有一定的膜活性，易于插入脂雙層中，并給脂雙層一定的擾動。

線粒體P類蛋白的定位：2.2A類蛋白質：是定位在外膜或內膜上的線粒體蛋白，如ADP-ATP的載體(AAC)、孔蛋白(porin)等。沒有前序列，分揀信號存在于肽鏈內部，可能是空間構象中的某一區域，構成這一區域的肽段分散在整個肽鏈不同地方。這類蛋白質中存在多個可以穿越膜的肽段，在受體和第一個穿越膜的肽段結合后，就進一步促使了其余的肽段定位在膜上，加快了整個轉送過程。

2.3C類蛋白質：線粒體C類蛋白即細胞色素C。

它和前兩類不同，成熟的蛋白質含有血紅素，而前體蛋白質是脫輔基的蛋白質。在線粒體的外膜上有一些和前體高度親和的結合位點，只要有脫輔基前體中的l-38這段肽鏈，就能使肽鏈自發的插入并進入人造的膜，肽鏈其它部分都和轉送活性無關。前體肽鏈的N-端，在前體通過線粒體外膜的過程或隨后就和血紅素發生共價的結合，由存在于外膜內側的細胞色素血紅素裂合酶催化，這一結合有利于整個肽鏈穿越線粒體外膜。如果缺少這個裂合酶，前體的進入就會變得很慢。因此認為外膜上的受體和這裂合酶很接近，很可能以某種方式與它偶聯。

線粒體C類（a）和A類（b）蛋白的轉運：（五）葉綠體蛋白質的分揀和投送植物葉綠體的結構類似于線粒體，但更為復雜。一些進入葉綠體類囊體膜的蛋白，采用與進入線粒體內外抹間隙的P類蛋白相似的機制：具有2-3個信號肽序列；在內外膜接觸點處穿膜；進入基質后切除導向基質序列，然后再利用第二段信號肽進入類囊體腔。但是蛋白進入類囊體膜的受體可能不相同。例如質藍素和一種金屬結合蛋白進入類囊體膜時，各有特點：

不同蛋白質進入類囊體腔的示意圖前體蛋白Toc75通道基質蛋白類囊體膜蛋白multipletransmembranehelicesinasinglepolypeptidehaveonlyonetransmembranehelix;theamino-terminaldomainisoutsidethecellintypeIproteinsandinsideintypeII.transmembranedomainsofseveraldifferentpolypeptidesassembletoformachannelthroughthemembrane.TypeVproteinsareheldtothebilayerprimarilybycovalentlylinkedlipids；andtypeVIproteinshavebothtransmembranehelicesandlipid(GPI)anchors.（六）蛋白質在質膜上的定位

I型：C端在胞質，N-端或在胞外，或者在細胞器前面一側。IIIIIIIVVVI1。穿膜蛋白質肽段的定位情況：不同穿膜蛋白在膜上的定位過程：C端帶較多正電荷—I型N端帶較多正電荷—II型存在多個穿膜信號，奇數疏水肽段為起始，偶數為終止信號蛋白質的膜定位依賴于肽鏈內部的一段或多個疏水序列，根據序列存在的部位、數量不同，蛋白將以不同形式折疊于膜上。存在多個穿膜信號時，疏水肽段中出現順序為奇數的疏水肽段為起始信號，偶數則為終止信號。幾乎所有的膜蛋白最初都是在內質網膜內定位的，然后通過小泡轉運，在Ran蛋白家族的引導下到達預定的細胞器或質膜，最后融合到需要的膜部位。2。利用GPI錨鉤定位的蛋白：此類蛋白一般在C-端存在疏水的GPI化信號序列，并借此序列插在膜中，在GPI轉酰肽酶作用下，在信號序列末端切斷肽鏈并轉移到已合成的GPI錨鉤上。3。利用脂肪鏈定位：相當一部分膜上蛋白是利用各種脂肪鏈修飾定位在膜上脂肪鏈修飾方式何特征為：豆蔻酰化：修飾部位一般在N-端的Gly上，修飾或定位序列為MGXXS/T/G。異戊二烯化和甲酯化：修飾部位一般在肽鏈的C-端倒數第四位的Cys上，被接上異戊二烯后，C-端三肽被切除，異戊二烯化的Cys羧基還將被甲酯化。棕櫚酰化：一般是真核細胞或病毒中的蛋白，發生在蛋白質C-端或N-端的Cys上。并且相當一部分是雙重脂質化：C-端附近的S-棕櫚酰化和異戊二烯化；或N-端附近S-棕櫚酰化和N-豆蔻酰化，個別為N-端附近S-棕櫚酰化和N-棕櫚酰化。4。原核細胞中蛋白質的膜定位：原核細胞中蛋白質的膜定位情況與真核不同：新生肽鏈的信號肽傾向于轉變為結構，插入膜中則成為螺旋：穿膜復合物原核細胞沒有內膜系統，但革蘭氏陰性菌有內外兩層膜，定位于外膜(OM)的蛋白質可能以三種不同方式定位：A:在細胞質中合成的蛋白，先形成轉運小泡，進入內外膜之間的周質后，再與外膜融合并定位其上；B：先穿越內膜到周質，再定位于外膜；C：直接通過內外膜結合部（Bayer氏斑），定位于外膜。（七）蛋白質的核定位：1.蛋白質進入核內的信號和定位：分子量小于40kDa（至少不大于65kDa）、直徑小于23nm的蛋白質可以擴散的方式進入核內，遷移速度與大小成反比；組蛋白的進入需要專門受體介導；其它大分子量蛋白進入需要有特定的核定位序列（NLS）

核孔復合物（NPC）：NPC是核運輸的孔道，總分子量約125MDa，外徑120nm，核孔有效直徑和長度都是50nm左右。一些核孔蛋白的特征是富含Phe和Gly，序列為FXFG或GLFG，稱FG重復序列，是輸入蛋白的亞基等轉運受體的結合位點。

NLS的基本特征10個aa左右；富含堿性aa（尤其是Lys）和親水aa；末端常包含一個Pro或Gly，如PKKKRKV（SV40病毒大T抗原）、PKKARED或VSRKRPR（多瘤病毒T抗原）；提示該序列不一定位于末端，通常應位于蛋白表面或球蛋白的轉角處。

輸入蛋白（importin）：是蛋白質輸入的載體由和兩個亞基構成的異二聚體，亞基識別入核蛋白的NLS，亞基識別核孔胞質側纖毛，以及核孔蛋白。入孔時的停靠位點是：大鼠：核孔蛋白p62/p54/p52酵母：Nup1和Nsp1入核的過程：

Pr-NLS

轉運復合物轉運Pr-β亞基停泊在NPC纖毛上

轉運Pr-亞基

纖毛擺動

核質

Ran-GTP

轉運復合物解離

Pr釋放

NPC纖毛NPC

Ran為Ras相關核蛋白，是小的GTP酶。Ran-GDP幫助蛋白入核；Ran-GTP介導空載亞基出核。

細胞核內也有部分物質需要被輸出核外，包括核酸分子、非蛋白類分子、蛋白質等。核輸出蛋白質存在一些特定的出核序列（NES），多數是含有Leu的模體，還要依賴輸出蛋白(exportin)的幫助。從核內輸出到細胞質的核酸（包括tRNA、微小RNA前體和小螺旋RNA等）也具有出核信號，當與輸出蛋白結合后，在GDP-Ran的幫助下，完成通過核孔的過程。核孔不僅是物質運輸的通道，也參與基因表達、細胞凋亡和分泌等過程，使通過調節NPC成分（Nup153、CAN和Nup38）的磷酸化/去磷酸化，或被胱天蛋白酶降解等實現的。2。核輸出信號及其有關蛋白：（八）蛋白質在過氧化體內的定位過氧化體是除去細胞過氧化氫的細胞器，此外一些脂質、固醇、嘌呤也在此降解。進入過氧化體的肽鏈，其C-端有特定序列，經常是SKL，尤其其中的Leu是不可取代的。進入過氧化體的蛋白在核糖體合成之后，先折疊成為天然構象，其C-端的SKL信號肽被過氧化體靶向序列1受體（PTS1R）專一性識別和結合，并將蛋白質牽引到過氧化體膜，與膜上的受體Pex14p結合，復合物進入細胞器內。隨后復合物解離，結合蛋白PTS1R返回細胞質，循環使用。除了Pex14p外，還有至少21種與過氧化體定位相關的蛋白，Pex1p-22p.蛋白質在

過氧化氫體

內的定位（九）蛋白質在細胞質內的滯留信號迄今為止，對何種序列決定了蛋白質滯留在細胞質內還知之甚少。有兩種看法：一是：不含任何信號序列的蛋白合成后留在胞質；二是：相當多的細胞質滯留蛋白其N-端是被酰化的，但酰化是否為細胞質滯留信號，還有待進一步確定。

（十）蛋白質由胞外進入細胞內的途徑1。胞吞作用的不同途徑：1.1胞吞作用（endocytosis):細胞攝入大分子的作用吞噬作用（phagocytosis）：被吞物較大胞吞作用吞飲作用（pinocytosis）：被吞物較小吞飲作用又有4種方式：形成籠形蛋白包被小泡（CV）；一般小窩；無外被小泡或小窩（NCV）；巨胞飲體研究較多的是籠形蛋白包被方式。循環內吞體內吞載體小泡（或多層小泡體）早期內吞體晚期內吞體12341.2.1轉鐵蛋白受體介導的內吞特點：為受體介導形成籠形蛋白包被小泡受體隨后釋放回細胞表面脫鐵轉鐵蛋白亦被釋放和循環使用。1.2進入細胞后的內吞體還

可經4種不同的方式處理：1.2.2LDL受體介導的內吞特點：為受體介導形成籠形蛋白包被小泡受體隨后釋放回細胞表面（受體中存在FDNPVY序列負責受體的聚集和內化）籠形蛋白1.2.3重新定位方式特點：1.為受體介導2.內吞后，受體和配體一起被運到質膜的特定部位，是配體重新定位的過程。1.2.3生長因子類受體介導的內吞特點：受體和配體結合是信號轉導的過程；內吞后，受體和配體共同進入溶酶體，并均被降解。2。內吞后的分揀信號：細胞進入內吞體-溶酶體途徑的信號也有不同，大體分為4類：（1）含Tyr模體：NPXY和YXX（2）含雙Leu型模體：D/EXXXL/I和DXXLL（3）其它信號模體：多數為TGN和內吞體之間的往返蛋白（4）泛肽信號：參與內吞時其63號Lys可被多泛肽化；在蛋白體內降解時是在第48號Lys上。蛋白自身固有信號標記信號AP：銜接蛋白，指能識別泛肽并與之結合的蛋白。不同類型的AP蛋白都具有：3個相似的亞基、和；一個各自特有的亞基（AP2）、（AP1）、（AP3）和（AP4）。這些AP蛋白都和籠形蛋白相作用，以便打包和投送。三、蛋白質壽命和限制性降解體系（一）蛋白質降解的基本概念：生物體內蛋白質的降解是重要的生理生化過程。蛋白質降解包含的內容是多方面的，包括：（1）食物的消化（2）細胞內蛋白質的新陳代謝（老化蛋白的降解）（3）合成或加工過程中的“次品”的處理——質量控制（4）作為功能調節的蛋白質限制性降解（二）蛋白質的壽命及相關規則：細胞內絕大多是蛋白質的降解服從一級反應動力學。蛋白質半衰期介于幾十秒到百余天之間，多數在70-80天，但并不是恒定的，而是與細胞的生理狀態相關。N-端規則：蛋白質的壽命與蛋白質的N-端殘基性質有相關性。N-端aa為：D、R、L、K和F：半衰期為2-3分鐘；A、G、M和V：半衰期超過10hr(原核)；超過20hr(真核）PEST假設：含該序列的蛋白質，在細胞中會很快被降解

一些氨基酸脫羧酶中的PETS模體定位（三）蛋白質的降解場所和降解體系：1。溶酶體和組織蛋白酶（cathepsin)：1.1溶酶體降解：胞外蛋白：血漿蛋白、激素蛋白、質膜上的受體蛋白等，幾乎都是通過胞吞方式進入溶酶體降解。自體吞噬(autophgy):內部組分吞噬非選擇性分泌自噬(crinophy):過剩分泌顆粒降解胞內蛋白

選擇性：由KFERQ信號介導，在營養充足細胞中此途徑關閉，只用非選擇途徑。

溶酶體主要降解胞外和質膜蛋白，正常情況下在胞內蛋白質周轉過程中不起作用。1.2組織蛋白酶：溶酶體內的蛋白酶通常被稱為組織蛋白酶，但這些酶類也可能存在于其它組織中。包括兩類：酸性蛋白酶：包括組織蛋白酶D和E等。

D型分布較廣，多數以水溶形式存在于溶酶體，只有20%為膜結合型；E是二硫鍵結合的二聚體糖蛋白，42kDa，僅存在于淋巴樣組織、腸胃道、血細胞，溶酶體內極少，不同組織中糖鏈結構不同。巰基蛋白酶：包括組織蛋白酶B（二肽羧肽酶）、H（氨肽酶）、L和S（內肽酶）等。多數分子量為24-35kDa，且分布較廣，但組織蛋白酶S僅存于與II類MHC有關的抗原提呈細胞。2。細胞質中的蛋白酶和有關體系：2.1蛋白體和細胞質內依賴于ATP的蛋白酶泛肽-蛋白連接酶（E1）（E2）（E3）(proteasome)真核26S蛋白體結構：有蓋的中空圓桶，11×16?19S帽含有6種不同的ATP酶，特異地識別被泛肽連接的蛋白；20S核心中的兩個亞基環是蛋白降解的場所；環內徑較小，因此只有松散的肽鏈才能進入。19S帽環環環

原核細胞蛋白酶體系：在原核細胞中也存在20S蛋白酶體，如古細菌中，其結構和大小均類似于真核。但與19S帽結構對應的是PAN。細菌中的HsIUV和CIpAP沒有歸屬蛋白體，但也是細胞質中依賴于ATP的蛋白酶體系。

HsIUV

由HsIV和HsIU兩部分購成：HsIV是6聚體，兩個六聚體構成了中間蛋白水解區室，活性中心是Thr；而HsIU是7聚體，類似于真核的環相似，具有ATP酶活性。大腸桿菌CIpAP的CIpA（X）對應于HsIU，具有ATP酶活性；CIpP對應于HsIV，具有蛋白酶活性（中心為Ser）FteH是另一類需要ATP的微生物蛋白酶，為膜結合型，需要Zn2+，降解膜蛋白和一些噬菌體中與融原性有關的調節蛋白時起重要作用。2.2細胞質中依賴于鈣離子的蛋白酶胞質中依賴于鈣離子的蛋白酶為需鈣蛋白酶（calpain)特征：一是可與鈣調蛋白結合；二是富含PETS序列分類：遍在型類：可被低濃度Ca2+激活（微摩爾級）需鈣蛋白酶m類：需高濃度Ca2+激活（毫摩爾級）組織特異型：骨骼肌（p94）、胃（nCL-2）等果蠅、線蟲、血吸蟲和一些曲霉中也發現類似組織特異姓的需鈣蛋白，都是單鏈蛋白酶，只有催化活性無調節鏈。2.3三邊帽蛋白酶（tricon)

是迄今為止所發現的最大的蛋白體系，但結構很復雜，而且特異。底物和產物：蛋白酶體降解的產物一般為3-25aa的小肽，tricon以蛋白體降解后的寡肽為自己的底物，將其進一步降解為2-4個氨基酸大小的小肽。亞基結構：這類酶的亞基一般由1071個氨基酸殘基構成，分為5個結構域：6和7結構域（螺旋漿狀結構）；C1結構域（螺旋捆）；C2（夾心結構）和PDZ結構域組裝：亞基先形成二聚體，3個二聚體形成一個720kDa的六聚體，酶的活性中心在六聚體的中心；六聚體還可進一步組裝成大小和形狀都與病毒顆粒類似的二十面體，外徑55nm，內徑37nm。六聚體俯視圖六聚體側視圖亞基(單體)結構（7為底物入口)（6為產物出口)活性中心一個二聚體二十面體結構

Tricon的催化特性：屬于Ser蛋白家族，活性中心基團包括His746和Ser965；活性中心位于六聚體的中心部位，7是底物的入口，6是產物的出口。

Tricon還可以和其它因子結合，包括F1、F2和F3。

F1是由293個氨基酸構成的脯氨酰亞氨基肽酶，可從N-端開始切除Pro和其它疏水氨基酸（Gly和Tyr除外）；F2和F3為金屬肽酶，底物專一性與F1相反，催化帶電荷氨基酸水解。其結果作用是將tricon降解產物2-4肽，繼續降解為游離氨基酸，供細胞再利用。2.4胱天蛋白酶（caspase)家族

胱天蛋白酶是Cys依賴性Asp專一性蛋白酶（Cysteine-dependantAsp–specificprotease,caspase）的簡稱。（活性中心必需Cys，作用位點為Asp專一性的）。此類蛋白酶與細胞程序性死亡（programmedcelldeath，PCD）密切相關，轉入多種細胞株，均可引起細胞凋亡，因而目前備受關注。目前發現的胱天蛋白酶不少于10種，依功能可被分為：（1）激活細胞因子的：胱天蛋白酶1、4、5；（2）引發凋亡（起始）的：胱天蛋白酶2、8、9，10；（3）凋亡執行的：胱天蛋白酶3、6、7；人胱天蛋白酶原包括N-端肽、大亞基和小亞基以及兩個連接區大亞基的His237和Cys285為活性中心兩必需氨基酸，Cys285附近的序列非常保守，基本都是QACR/Q/G；Asp297是使活化的胱天蛋白酶切位點；而Asp316可被其它酶切斷裂而激活酶原；執行凋亡的酶如胱天蛋白酶3、6、7的N端肽非常短；而起始型的如胱天蛋白酶8和10的N端肽具有死亡效應物結合域，可以各種引發凋亡的上游分子結合；而其它胱天蛋白酶的N-端肽具有胱天蛋白酶募集結構域（CARD），便于激活復合物的組裝N-端肽大亞基小亞基His237Cys285Asp297Asp3163。其它細胞器中蛋白質的酶降解：3.1細胞器中的蛋白酶線粒體和葉綠體中也存在特定的蛋白酶，用于降解被自由基破壞的蛋白和沒有參與組裝的游離蛋白質亞基，保持細胞器蛋白平衡。此外還有一些基質金屬蛋白酶，切除來自細胞質的新生肽鏈中的前肽。3.2無蛋白酶細胞器中蛋白質的降解無蛋白酶的細胞器，例如內質網，是通過將蛋白逆向運出細胞器再降解（如ERAD），或進入高爾基體后，以轉運小泡形式送到溶酶體或液泡降解。（四）蛋白質限制性酶解的生物學意義：蛋白質限制性酶解的廣泛存在于細胞內、細胞表面