11蛋白质降解与氨基酸代谢

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1、11蛋白质的降解与氨基酸代谢Chapter11MetabolismofAminoAcids11蛋白质的降解与氨基酸代谢一、蛋白质的降解二、氨基酸的分解代谢三、氨基酸的合成代谢（1）选择：异常蛋白、正常调节蛋白和酶。（2）意义：清除异常蛋白；细胞对代谢进行调控的一种方式。（3）蛋白质的周转速度：体内蛋白质处于不断降解和合成的动态平衡。一、蛋白质的降解(一）细胞内蛋白质降解周转速度用半寿期（t1/2）表示。成人每天有总体蛋白1%～2%被降解、更新。人血浆蛋白t1/2约10d，肝脏的t1/2约1～8d，结缔组织t1/2约180d，许多关键性

2、的调节酶的t1/2均很短。（4）选择性降解的特点居于重要代谢调控位点的酶或调节蛋白，降解速度快（短寿蛋白多是调节蛋白或调节酶）。“持家蛋白”的降解速度慢（长寿蛋白多是持家蛋白）。蛋白质的降解速度受到细胞营养及激素状态的调节，营养缺乏，周转速度加快。真核生物中蛋白质的降解有两条途径不依赖ATP利用组织蛋白酶(cathepsin)降解外源性蛋白、膜蛋白和长寿命的细胞内蛋白②依赖泛素(ubiquitin)的降解过程①溶酶体内降解过程依赖ATP降解异常蛋白和短寿命蛋白（二）蛋白质降解反应机制最初的一些研究发现，蛋白质的降解不需要能量，不过，20

3、世纪50年代科学家却发现，同样的蛋白质在细胞外降解不需要能量，而在细胞内降解却需要能量。20世纪70年代末80年代初，阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和欧文·罗斯进行了一系列研究，提出泛素调节的蛋白质降解过程2004年诺贝尔化学奖“通过发现蛋白质管理系统，阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和美国科学家欧文·罗斯让我们从分子的层面上来理解细胞控制一些非常重要的生化过程成为了可能，这些重要的生化过程包括：细胞循环、脱氧核糖核酸（DNA）修复、基因复制和新生蛋白质的质量控制等。像这类有关受控蛋白质死亡的新知识还有助于解释免疫系统是如何工作的，而

4、免疫系统的某些缺陷将导致各种各样的疾病，包括某种形式的癌症。”生物体内存在着两类蛋白质降解过程，一种是不需要能量的，这一过程只需要蛋白质降解酶参与；另一种则需要能量，它是一种高效率、指向性很强的降解过程。被称为泛素的多肽就像标签一样，被贴上标签的蛋白质就会被运送到细胞内的“垃圾处理厂”，在那里被降解。泛素76个氨基酸的小分子蛋白(8.5kD)普遍存在于真核生物而得名一级结构高度保守（酵母与人只差3个氨基酸）1.泛素化(ubiquitination)泛素与选择性被降解蛋白质形成共价连接，并使其激活。2.蛋白酶体(proteasome)对泛

5、肽化蛋白质的降解泛素介导的蛋白质降解过程细胞中存在着E1、E2和E3三种酶，它们各有分工。E1负责激活泛素分子。泛素分子被激活后就被运送到E2上，E2负责把泛素分子绑在需要降解的蛋白质上。E3具有辨认指定蛋白质的功能。　　当E2携带着泛素分子在E3的指引下接近指定蛋白质时，E2就把泛素分子绑在指定蛋白质上。这一过程不断重复，指定蛋白质上就被绑的泛素分子达到一定数量后，指定蛋白质就被运送到细胞内的一种称为蛋白酶体的结构中。泛素化过程E1：泛素活化酶，需要ATP能量E2：泛素携带蛋白E3：泛素蛋白连接酶泛素CO-O+HS-E1ATPAM

6、P+PPi泛素COSE1HS-E2HS-E1泛素COSE2泛素COSE1被降解蛋白质HS-E2泛素COSE2泛素CNH被降解蛋白质OE3转移到ε-赖氨酸的ε-氨基上，形成一个异肽键蛋白质降解的泛素途径E1-S-E1-SHE2-S-E1-SHE2-SHE2-SHATPAMP+PPiE3多泛肽化蛋白ATP26S蛋白酶体20S蛋白酶体ATP19S调节亚基去折叠水解E1：泛肽激活酶E2：泛肽载体蛋白E3：泛肽-蛋白质连接酶（ubiquitin）蛋白酶体是一个桶状结构，通常一个人体细胞中含有3万个蛋白酶体，经过它的处理，蛋白质就被切成由7至9个氨

7、基酸组成的短链。这一过程需要消耗能量。泛素调节的蛋白质降解过程如同一位重要的质量监督员，通过它的严格把关，通常有30％新合成的蛋白质没有通过质检，而被销毁。蛋白质降解的N-末端规则N-endrule:天然蛋白被选定为降解蛋白质具有一定的结构特征，被称为N-末端规则。N-Asp,Arg,Leu,Lys,Phe残基的蛋白质半衰期——2，3分钟N-Ala,Gly,Met,Ser,Val原核——10h,真核——20h（二）外源蛋白酶促降解蛋白质的营养功能1.是构成组织细胞的重要成分,并维持组织细胞的生长、修补和更新。2.转变为生理活性分子，参与

8、多种重要的生理活动及物质代谢的调控催化（酶）、免疫（抗原及抗体）、运动（肌肉）、物质转运（载体）、凝血（凝血系统）、调节代谢（激素）等。3.氧化供能：4.1kcal(17.19kj)/g。人体每日18%能量