分子与合成生物学

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1、天津大学化工学院Differentlevelsofproteinproductionregulation分子与合成生物学论文专业：制药工程班级：一班学号：3010207307姓名：申海蛟2012/11/75题目：Differentlevelsofproteinproductionregulation一、引言一切生命活动都离不开蛋白质，蛋白质是生命活动的承担者。蛋白质的作用主要有以下几点：1、结构蛋白：是构成细胞和生物体结构的重要物质，如肌肉、头发等的成分；2、催化作用：绝大多数酶的本质是蛋白质；3、

2、运输作用：具有运输载体的功能，如血红蛋白能运输氧；4、信息传递作用：调节机体的生命活动，如胰岛素等激素；5、免疫功能：如人体内的抗体。不同的蛋白质有不同的作用，蛋白质如此繁多的功能让人体内的蛋白质数以十万计，而构成蛋白质的氨基酸只有20种，那么如此之多的蛋白质究竟是怎么来的，这就是本文主要讨论的内容。二、正文右图为中心法则的解析图，清楚地表现了DNA、RNA和蛋白质三者之间的联系。由图可知，蛋白质的合成受RNA控制，RNA的数量决定了蛋白质的数量，而RNA则是由DNA转录而来，所以说，基因的多样性决

3、定了蛋白质的多样性，但同时，蛋白质又对基因的表达有调控作用，从而形成一个相互制约的系统维持人体的平衡。5上图是由DNA到有活性的蛋白质的具体流程图，需要表达的基因在调控子的作用下转录出相关mRNA在核糖体内合成多肽链，多肽链需要经过修饰才能具有活性，以下将详细讲述蛋白质修饰的相关内容。1、蛋白质的折叠蛋白质的基本单位为氨基酸，而蛋白质的一级结构指的就是其氨基酸序列，蛋白质会由所含氨基酸残基的亲水性、疏水性、带正电、带负电等等特性通过残基间的相互作用而折叠成一立体的三级结构。虽然蛋白质可在短时间中从一

4、级结构折叠至立体结构，研究者却无法在短时间中从氨基酸序列计算出蛋白质结构，甚至无法得到准确的三维结构。因此，研究蛋白质折叠的过程，可以说是破译“第二遗传密码”——折叠密码（foldingcode）的过程。蛋白质折叠机制的理论模型框架模型假设蛋白质的局部构象依赖于局部的氨基酸序列。在多肽链折叠过程的起始阶段，先迅速形成不稳定的二级结构单元；称为“flickeringcluster”，随后这些二级结构靠近接触，从而形成稳定的二级结构框架；最后，二级结构框架相互拼接，肽链逐渐紧缩，形成了蛋白质的三级结构。

5、这个模型认为即使是一个小分子的蛋白也可以一部分一部分的进行折叠，其间形成的亚结构域是折叠中间体的重要结构。疏水塌缩模型在疏水塌缩模型中，疏水作用力被认为是在蛋白质折叠过程中起决定性作用的力的因素。在形成任何二级结构和三级结构之前首先发生很快的非特异性的疏水塌缩。扩散-碰撞-粘合机制该模型认为蛋白质的折叠起始于伸展肽链上的几个位点，在这些位点上生成不稳定的二级结构单元或者疏水簇，主要依靠局部序列的进程或中程（3-4个残基）相互作用来维系。它们以非特异性布朗运动的方式扩散、碰撞、相互黏附，导致大的结构生

6、成并因此而增加了稳定性。进一步的碰撞形成具有疏水核心和二级结构的类熔球态中间体的球状结构。球形中间体调整为致密的、无活性的类似天然结构的高度有序熔球态结构。最后无活性的高度有序熔球态转变为完整的有活力的天然态。成核-凝聚-生长模型根据这种模型，肽链中的某一区域可以形成“折叠晶核”，以它们为核心，整个肽链继续折叠进而获得天然构象。所谓“晶核”实际上是由一些特殊的氨基酸残基形成的类似于天然态相互作用的网络结构，这些残基间不是以非特异的疏水作用维系的，而是由特异的相互作用使这些残基形成了紧密堆积。晶核的形

7、成是折叠起始阶段限速步骤。拼版模型此模型的中心思想就是多肽链可以沿多条不同的途径进行折叠，在沿每条途径折叠的过程中都是天然结构越来越多，最终都能形成天然构象，而且沿每条途径的折叠速度都较快，与单一途径折叠方式相比，多肽链速度较快，另一方面，外界生理生化环境的微小变化或突变等因素可能会给单一折叠途径造成较大的影响，而对具有多条途径的折叠方式而言，这些变化可能给某条折叠途径带来影响，但不会影响另外的折叠途径，因而不会从总体上干扰多5肽链的折叠，除非这些因素造成的变化太大以至于从根本上影响多肽链的折叠。格

8、点模型格点模型（也简称HP模型），最早是由Dill等人1989年提出的。格点模型可分为二维模型和三维模型两类。二维格点模型就是在平面空间中产生正交的单位长度的网格，每个氨基酸分子按在序列中排序的先后顺序依次放置到这些网格交叉点上，在序列中相邻的氨基酸分子放置在格点中时也必须相邻，即相邻氨基酸分子在格点模型中的距离为1。但是需要注意的是，网格中的每个交叉点最多只能放置一个氨基酸分子，如果序列中的某个氨基酸分子已经放置在此位置上，则后序的氨基酸分子就不可以再放置在这个格点