泛素蛋白酶体

泛素—蛋白酶体途径代谢异常与2型糖尿病发生的关系

随着社会的进步发展，人们生活水平的提高，糖尿病(diabetes mellitus,DM) 的发病率逐年增高。据统计2011年全球糖尿病患者总数约 3.66 亿[1]，到2030 年患病人数预计将达到 5.52 亿，这其中 85%～90%为 2 型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)，而中国、印度和美国为世界糖尿病三大国[2]。T2DM以及其相应带来的并发症已成为严重威胁人类机体健康的主要慢性病之一，不仅给患者身心带来巨大困扰，而且增加了患者家庭乃至社会的医疗负担。T2DM主要表现为胰岛素抵抗和胰岛素分泌缺陷而非胰岛B细胞自身免疫破坏。然而其确切发病机制尚未明确。近年来，人们发现在肥胖、糖尿病等众多机体代谢紊乱情况下，胰岛素靶器官中泛素-蛋白酶体系统（Ubiquitin-Proteasome System, UPS）活性明显上调，并且表现出相应的病理表现[3]，UPS在T2DM及其并发症的发生、发展过程中起了重要作用。现将其机制作一综述。

1. 泛素—蛋白酶体系统的组成

UPS由泛素（ubiquitin, Ub）、泛素活化酶（ubiquitin—activating enzyme, E1 ）、泛素结合酶（ubiquitin—conjugating enzyme, E2）、泛素蛋白连接酶（ubiquitin—protein ligase, E3 ）、蛋白酶体及其底物（蛋白质）构成，其对靶蛋白的降解是一种三级酶联反应过程。通过UPS，细胞几乎可以对其内在的任何一种蛋白质进行高度特异性的降解，整个过程由底物蛋白的泛素化和蛋白酶体降解两个部分组成[4]【4】。泛素化是对特异的靶蛋白进行泛素修饰的过程，泛素化修饰涉及泛素激活酶 E1、泛素结合酶 E2 和泛素连接酶 E3 的一系列反应。首先在 ATP 供能的情况下，泛素分子 C 端的 Gly 残基与 E1 激活酶上的 Cys 残基结合，将泛素激活；接着，激活酶将活化的泛素分子通过转酰基作用转移到 E2 结合酶的 Cys 残基上，二者以硫酯键连接；之后，随着泛素连接酶识别靶蛋白，E3 连接酶分别结合着携带着泛素分子的 E2 结合酶和待泛素化修饰的底物蛋白，在连接酶的作用下，泛素分子从结合酶上转移到底物蛋白上，完成泛素化修饰。在此过程中，E3 连接酶尤其重要，它决定着泛素化修饰的时间性和特异性。根据连接在靶蛋白上的泛素分子的连接方式和数目，可以将泛素化修饰分为单泛素化修饰和多聚泛素化【5】。由泛素控制的蛋白质降解具有重要的生理意义，它不仅能够清除错误的蛋白质，还对细胞周期调控、DNA修复、细胞生长、免疫功能等都有重要的调控作用。

1.1泛素(Ub)

Ub是1975 年由 Goldstein首先发现的一种在真核生物细胞内高度保守的多肽，单个泛素分子是由76个氨基酸组成，分子量约85kD , 泛素以共价键与底物蛋白连接，它的主要功能是标记待降解的蛋白质，使其被转运至蛋白酶体，进而发生降解【6】。泛素也可以标记跨膜蛋白，比如受体，将其从细胞膜上除去。泛素分子中散布着7个赖氨酸残基，这些残基可以作为其他泛素共价结合的位点。经过几轮结合后，泛素链将会变得很长，这样有助于对“标记”蛋白的识别【7】。泛素化蛋白可被泛素解离酶识别，而将泛素分子从底物蛋白上水解下来，重复利用【8】。

1.2 参与泛素化降解的酶

E1是一种广泛表达的多肽，大约1100 个氨基酸，含有位置固定的保守的半胱氨酸残基。有2个亚型，是由同一个mRNA 在不同的起始位点翻译而成的，存在于细胞浆和细胞核中。目前在脊椎动物中已发现的E1只有一个，有数目不等的E2和大量的E3；E1酶可以激活所有的E2酶，每个E2酶又可以与多个E3酶相互作用【9】。E1首先与ATP结合，然后与泛素相互作用，催化泛素C端腺嘌呤化并释放焦磷酸，使其C端甘氨酸残基与E1的半胱氨酸残基形成高能硫酯键而获得活性，E1—泛素结合的中间体再将泛素转移给E2s，形成E2-泛素中间体。

E2种类很多，分子量在14—35 kDa之间，存在于细胞质和细胞核中，它的功能是在E1酶激活泛素之后，协助特异性的E3将活化的泛素分子转移到底物蛋白上。E2酶都具有相同的UBC结构域核心，该结构域具有保守性，位于该部位的突变则体现了E2家族的多样性，每个家族在与E3酶作用时则表现出明显的特异性，且这几个家族能够进一步根据位于UBC 核心结构域的N端或C端区域的特点加以区分。在高等多细胞生物中，酵母Ubc4/5家族有着明显的保守性；在人类中，UbcH5家族具有此特征，该家族成员可与RING和HECT家族的E3发生相互作用，例如，Ubc6p是内质网上的膜结合蛋白；Ubc4和Ubc5是许多寿命较短的蛋白质降解必需的泛素结合酶【10】。

E3是泛素化过程中最关键的酶，在人类基因组中，有多于 400 种编码 E3s 的基因。E3具有特异性结合靶标蛋白质的功能【11】，到目前为止，E3也是参与蛋白质泛素化反应的唯一可控成分【12】。按介导泛素与靶蛋白的结合方式不同，E3s目前可分为三大类：即含有环指状（RING-finger）结构域的E3s 、含有HECT结构域的E3s类以及含有 U-box结构域的E3s 【13】。含有环指结构域的E3s，中心具有锌指结构域【14】，其不能通过硫酯键直接与泛素连接形成过渡蛋白复合物，而是同时与装载泛素的E2和靶蛋白结合，将泛素直接转移到靶蛋白上【15】，而催化底物蛋白的泛素化，仅起到受体的作用【16】，具有典型的环指结构包括c-Cbl、APC、VCB和SCF等均属于该亚类E3。含有HECT结构域的E3s，这类蛋白都含有一个与乳头瘤病毒相关的 E6-AP 类似的保守结构域 HECT，因此而得名，该结构域大约含有 350 的氨基酸。该类E3s是先将泛素从E2转移到HECT结构域的一个半胱氨酸活性位点上，再将硫脂化的泛素转移到靶蛋白上【17】。这一家族中最早发现的 E3 是人源的 E6-AP【18】【19】，它能够使 P53 蛋白发生多泛素化修饰进而被降解。其他成员，比如 Nedd4、Smurf，在膜蛋白的泛素化依赖的内吞过程中起着重要的作用。含有 U-box结构域的E3s作为一类新的泛素连接酶，直到 2001 年才被广泛接受。U-box 类 E3s在结构上以及作用模式上与RING-finger E3s 类似，区别在于它们不具有与金属偶合的氨基酸残基【20】，其不与泛素分子形成共价连接，而是通过分子间氢键连接形成隙状结构【21】，催化 E2s 将泛素转移到底物上，可能参与介导底物蛋白被其他E3泛素化后多聚泛素链的组装。U-box 类 E3s 包括UFD2、CHIP、UIP5 等成员。这三类 E3 酶通过各自不同的作用方式，完成催化底物蛋白泛素化过程中最关键的步骤，而且这一步骤也对蛋白质泛素化之后的蛋白酶体降解或者其它过程起着决定性作用。正因为如此，E3 酶常常受到一系列精密的调控，比如转录水平的调节、翻译后的修饰、自身泛素化等等，以确保细胞内蛋白质的数量处于正常的生理水平。尽管不同类别的E3 酶在泛素化过程中的作用机制有所不同，但总的来讲，都包括了三个阶

段，首先 E3 酶与 E2 酶相互识别和作用，接着 E3 酶与底物的相互识别和作用，最后 E3 酶催化泛素与底物蛋白结合或者泛素链的延长。

1.3蛋白酶体系统

被多聚泛素链标记的底物蛋白最终在蛋白酶体中被降解。在真核生物中，蛋白酶体定位于胞核和胞质内，主要功能是利用蛋白水解酶将不需要的或者错误折叠的蛋白质降解成短的肽段，因此蛋白酶体是细胞内的一种调节某些特定蛋白浓度、降解错误折叠蛋白的机制【22】。26S蛋白酶体由 20S核心复合物，和 19S调节复合物组成，20S 核心复合物约700kD ，呈圆筒形，由外部的两个α环和内部的两个β环组成，主要负责蛋白质的降解。在低等生物如古细菌中，20S 核心复合物由14个相同的α亚基和 14个相同的β亚基组成。在真核生物中，20S 的α环和β环分别由7个亚基构成。α环和β环在结构上是类似的，α环形成轴向门控通道，β环形成降解腔。β亚基的活性位点均位于环的内侧，β1、β2和β5 亚基具有水解功能，能够切割酸性残基、碱性残基或者疏水残基C 端肽键。真核生物的 19S 调节复合物由 9 个蛋白组成，可以分为两个组件：直接与α亚基结合的 10 个蛋白构成的基底以及能够识别多聚泛素标签的 9 个蛋白构成的顶盖。10 个基底蛋白中有

6 个是来自 AAA 家族的 ATP 酶亚基，20S 核心与 19S 调节复合物的结合，需要 ATP 与ATP 酶亚基结合，而 ATP的水解释放的能量，则是泛素化的蛋白质降解所必需的【23】【24】。尽管科学家在该领域做了很多研究，但是直到今年，关于 26S 蛋白酶体的原子结构还是没有彻底解决。

2. 泛素蛋白酶体途径与2型糖尿病

随着科学研究的不断深入，在大多数胰岛素靶器官中，人们已经基本认清胰岛素信号网络的大致骨架结构，即IR/IRSs-PI3K-Akt 通路；然而，对于影响此信号途径的具体分子机制，人们的研究目前却刚刚起步【25】。在胰岛素信号的调控中，除去广泛的磷酸化修饰调控以外，作为细胞内蛋白质降解的重要体系，泛素蛋白酶体途径在2型糖尿病发生中也发挥着重要作用，蛋白质降解对于胰岛素信号传递的影响也是巨大的。早在胰岛素抵抗研究的初期，人们就在胰岛素抵抗的病人或动物模型中观察到，IR和IRS1在其酪氨酸磷酸化普遍受抑制的同时，存在大量的“分子数目缺失”【26】【27】。越来越多的研究表明胰岛素受体底物的泛素化可能导致胰岛素信号通路障碍，是导致2 型糖尿病发生的分子机制。近些年，人们对IRSs 的蛋白质降解得到了一些认识，比如，SOCS1/3作为culling-RING类泛素连接酶的底物识别分子，通过与IRS1和IRS2结合，介导了它们的泛素化降解【28】，进而引起胰岛素抵抗。Balasubramanyam等【29】研究表明泛素蛋白酶体途径可能在胰岛素抵抗的发病分子机制中起到关键作用。Xu【30】等发现E3泛素连接酶Cullin7能够调控IRS-1的水平，使其发生泛素化而降解，从而引起胰岛素靶器官中IRS-1蛋白丰度的降低，影响胰岛素信号通路使其发生胰岛素抵抗，Cullin7基因敲除小鼠胚胎成纤维细胞内集聚大量IRS-1，导致细胞生长减弱和出现细胞衰老表型，从而证实IRS-1是Cullin7 的蛋白水解靶标。研究【31】发现β

-Arrestin-1可以与IRS-1竞争性结合E3泛素连接酶Mdm2，从而减少Mdm2介导的IRS-1

的泛素化和降解，促进磷脂酰肌醇3激酶(P13K)通路的信号转导，改善细胞内胰岛素的敏感性。朱丽【32】等研究指出环指蛋白6（RNF6）作为一种E3连接酶，在肝细胞中高表达可以引起IRS-1的表达下调，这一泛素化过程可能导致胰岛素信号转导障碍。Rome【33】等研究发现在胰岛素抵抗和糖尿病时，肌肉组织、脂肪组织、肝脏和胰腺中胰岛素信号蛋白泛素化降解异常，在胰岛素抵抗、糖尿病发病过程中起着重要作用，在胰岛素敏感的3T3-L1脂肪细胞中的APC蛋白能够募集c-Cbl蛋白与胰岛素受体结合，c-Cbl蛋白充当E3泛素连接酶，使胰岛素受体发生泛素化降解。叶彦【34】等研究表明2型糖尿病时IRS—1蛋白在肝脏中表达水平下调，IRS-1泛素化水平增加是导致胰岛素下游信号分子活性降低，引起2型糖尿病的重要原因。

Juan【35】等研究发现在高脂饲料喂养的C-Cbl基因剔除小鼠胰岛素敏感性显著高于野生型小鼠。而且肌肉中线粒体脂肪氧化酶和乙酰COA羧基酶等多种脂肪代谢关键酶活性显著提高。而c-Cbl是E3连接酶，为酪氨酸激酶受体的负调节因子，可以和蛋白质酪氨酸激酶及其重要的信号分子相互作用，影响细胞内信号转导。Ling【36】等研究发现脂肪中表达

TRB3(Tribbles-3)转基因小鼠可通过提高脂肪的氧化磷酸化，减轻食物诱导的肥胖。TRB3可通过泛素一蛋白连接酶(E3)copl(constitutive hotomorphogenie protein 1)促进乙酰COA羧基酶泛素化降解。提示磷酸化和泛素化的转化在脂肪代谢中起关键性作用。

Song【37】等2013年发表在《Nature》上一篇文章表明，作为骨骼肌和心肌中特异性表达的蛋白Mitsugumin53(MG53),在胰岛素抵抗和代谢紊乱模型中，即高脂饮食诱导的肥胖小鼠、db/db 糖尿病小鼠、自发性高血压小鼠及表现为代谢综合征的非人类灵长类动物中，MG53的表达是上调的。同时，结果显示，在高脂饮食环境下， MG53基因敲除的小鼠的血压血糖血清胰岛素及血脂( 胆固醇和甘油三酯) 的水平与普通饮食喂养的野生型小鼠或者MG53 敲除的小鼠的水平相比无显著性差异，这表明MG53敲除的小鼠能抵抗高脂饮食诱导的代谢紊乱和心血管并发症，如高血压。揭示了肌肉MG53上调和高脂诱导的代谢综合症发病

存在明显的因果联系。继而，葡萄糖耐量试验和胰岛素耐量试验结果显示，MG53敲除的小鼠可以阻止饮食诱导的全身胰岛素抵抗，MG53过表达的转基因小鼠表现出胰岛素抵抗，并进一步发展为代谢综合征这表明MG53的存在是高脂饮食诱导的胰岛素抵抗和代谢综合征的基础。进一步通过MG53的分子结构特点和免疫共沉淀反应的结果分析表明，MG53 是通过E3 泛素连接酶作用，靶向作用于胰岛素受体和胰岛素受体底物，使其泛素化后，在蛋白酶体的作用下发生降解，从而使胰岛素信号通路受损，导致全身胰岛素抵抗和代谢性疾病发生和发展。第一次在整体水平和细胞水平证明了胰岛素抵抗状态下骨骼肌IRS1的降解机

制，即MG53是IRS1的E3泛素连接酶，它通过泛素-蛋白酶体途径降解骨骼肌IRS1，从而造成胰岛素抵抗。

除此之外，也有证据表明在某些组织细胞中Akt及其下游分子也可能成为UPS的靶标，发生降解从而影响葡萄糖转运和糖异生【38】【39】，比如转录因子FOXO、核受体PPARs，研究表明PPAR-γ可减少FFA的摄取和生成，增强胰岛素的信号传导，提高胰岛素的敏感性，从而减轻胰岛素抵抗和调控糖代谢，因此泛素化的PPARs会促进胰岛素抵抗的发生【40】。

综上所述，泛素—蛋白酶体途径是一种需要能量并且高效、特异的降解蛋白质的过程，控制着细胞内绝大多数蛋白质的降解，其在2型糖尿病的发生中起到的作用越来越受到重视，因此深入研究泛素-蛋白酶体在2型糖尿病的发病机制中的作用，将会为今后治疗2型糖尿病开辟一个新领域。

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40

泛素化是一个三级酶联反应，需要由三个酶合作完成，分别是E1泛素激活酶、E2泛素结合酶和E3泛素连接酶，其中发挥关键催化作用的是泛素连接酶E3，它决定泛素化反应的特异性。基本过程如下：(1)El利用ATP活化泛素，与泛素的羧基末端间形成高能硫酯键；(2)活化的泛素从El通过转酰基作用转移给E2活性的半胱氨酸位点，形成泛素一E2中间体；

(3)在E3的催化下，泛素的羧基末端与底物蛋白的赖氨酸残基的s一氨酸以一个酰胺异构肽键连接，形成泛素化蛋白。根据E3与底物蛋白的比例可将底物单泛素化修饰和多聚泛素化

修饰。多聚泛素化蛋白才能被蛋白酶体降解；同时可通过单或多泛素化作用于某些膜受体，使其进入溶酶体降解途径【9】。泛素—蛋白酶体途径是一种需要能量并且高效、特异的降解蛋白质的过程，控制着细胞内绝大多数蛋白质的降解。9、（likovaM S，Filatova M M，Komilova ES．Cbl-a polyfunctional regulator of cellular processes[J]．Tsitologiia，2003，45(11)：1134

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泛素-蛋白酶体通路和癌症关系的研究进展

泛素-蛋白酶体通路与癌症关系的研究进展 张海满 （山东农业大学生命科学学院山东泰安201018） 摘要：泛素化过程是真核细胞内重要的蛋白质质控系统，参与细胞的多种生理活动过程，对维持细胞正常的生理功能具有十分重要的意义。泛素-蛋白酶体途径（UPP）的异常改变不仅与癌症的病因学有着直接关素，并且与癌症的发展和预后有着密切的关系。本文综述了泛素的构成、泛素链的形成过程、UPP的生理和病理功能及UPP与癌症的关系的研究进展。 关键词：泛素-蛋白酶体通路；UPP；癌症；研究 细胞内蛋白质的产生和降解必须保持着动态平衡，才能维持细胞的稳态和正常功能。泛素-蛋白酶体途径( ubiquitin-pro-teasome pathway, UPP)是细胞内蛋白质选择性降解的重要途径，泛素分子主要通过泛素活化酶、泛素结合酶和泛素-蛋白连接酶与靶蛋白结合形成一条多泛素链，将底物蛋白泛素化，使靶蛋白被26S蛋白酶体所识别和降解。UPP可高效并高选择性地降解细胞内蛋白质，尤其是一些短寿命的细胞周期调节蛋白、癌基因和抑癌基因产物以及变性变构蛋白等。 1.泛素-蛋白酶体途径（UPP）的构成 UPP成分十分复杂，主要包括泛素( ubiquitin, Ub)、泛素活化酶( ubiquitin-activatingenzyme, E1)、泛素连接酶( ubiquitin-conjugatingenzyme, E2)、泛素蛋白连接酶( ubiquitin-protein ligating enzyme, E3)、26S蛋白酶体及去泛素化酶( deubiquitinating enzyme, DUBs)等。UPP存在于所有真核生物的细胞内，是蛋白质选择性降解的主要方式。 1.1泛素( ubiquitin, Ub) 泛素是一种广泛分布在真核细胞中的高度保守的小分子球状蛋白质。1975年由Goldstein首次提出，此后不断出现有关报道[1]。单个泛素分子由76个氨基酸残基组成，相对分子质量约8.5×103，有一个明显的疏水核心和大量的氢键，表现出特殊的稳定性，能够防止其自身在结合和靶向性降解循环中变性失活，从而保证泛素循环的进行。依赖于ATP的酶促反应，E1通过在Ub的羧基末端和E1自身激活位点半胱氨酸之间形成一个硫酯键而激活Ub，激活的Ub被转到E2结合酶上，然后E2在E3作用下共价结合到需要降解的胞质或胞核的蛋白上，使底物蛋白发生泛素化，形成Ub单体，多个Ub单体通过异肽键连接形成多聚Ub链，每个多聚Ub链至少含有4个Ub单体。 1.2泛素活化酶( ubiquitin-activating enzymes, E1) 泛素活化酶是单基因编码的相对分子质量分别为110×103和117×103的2个亚基，存在于细胞核

泛素-蛋白酶体与蛋白酶体抑制剂

泛素-蛋白酶体及其抑制剂 沈子珒许啸声李稻审校 上海交通大学医学院病理生理学教研室 摘要：蛋白酶体与泛素化信号系统一起构成的泛素—蛋白酶体（UPP）是哺乳动物细胞内主要的蛋白水解酶体系，参与和调控细胞的增殖、分化和凋亡。蛋白酶体是一个由20S 催化颗粒、11S调控因子和2个19S调节颗粒组成的ATP依赖性蛋白水解酶复合体。蛋白酶体的活性状态对细胞功能正常维持是非常重要的。26S蛋白酶体对蛋白的降解依赖于靶蛋白的泛素化和泛素化蛋白识别。蛋白酶体抑制剂能通过抑制蛋白酶体活性进而干扰和影响细胞原有的功能，尤其对肿瘤细胞生长有明显的抑制作用。同时，利用蛋白酶体抑制剂改变蛋白酶体的酶切位点活性也成为免疫、炎症等研究的热点。蛋白酶体的抑制剂可分为天然化合物和合成化合物两类，其中Bonezomib（Velcade，PS-341）是近年研究较多的一种蛋白酶体抑制剂。 关键词：肿瘤蛋白酶体泛素蛋白酶体抑制剂PS-341 泛素—蛋白酶体通路（Ubiquitin–proteasome pathway，UPP）的蛋白酶体（proteasome）是一种具有多个亚单位组成的蛋白酶复合体，蛋白酶体沉降系数为26S，故又称26S蛋白酶体。蛋白酶体水解蛋白的前提是靶蛋白的泛素化。在UPP中，各种靶蛋白质泛素化后，先被26S蛋白酶体的19S亚单位识别，随后泛素化靶蛋白脱泛素链和变性，进入20S亚单位的筒状结构内被降解成3~22个多肽。由于蛋白酶体具有精确降解细胞内各种目的靶蛋白，进而参与基因转录和细胞周期调节，以及受体胞吞、抗原呈递等各种细胞生理过程[1]。因此，应用蛋白酶体抑制剂改变其酶切位点活性已成为抗肿瘤治疗的研究热点，蛋白酶体是影响和改变细胞功能重要的目的靶标。 1．蛋白酶体组成 1979年，Goldberg等首先报道在大鼠肝脏和网织红细胞中存在一种分子质量为700 kD的受A TP激活的中性蛋白水解酶。此后，一些在形态、功能及免疫学特征上与之相同的颗粒通过不同途径被分离出来，被统一命名为蛋白酶体[2]。在真核生物进化中，蛋白酶体具有高度的保守性，其简单形式甚至存在于古细菌和真细菌中。真核细胞内的蛋白酶体分布于胞质与胞核内，有的与内质网或细胞骨架相结合，约占细胞蛋白质总量的1％。有功能的26S蛋白酶体是由20S催化颗粒（catalytic particle, CP）、11S调控因子（11S regulator）和2个19S调节颗粒（regulatory particle, RP）组成，其分子量为2.4MD，是ATP依赖性蛋白水解酶复合体。 1．120S催化颗粒（20S CP） 人类蛋白酶体CP的沉降系数为20S，分子量700~750kD。它由α环和β环组成，每个环各有7个相同的亚单位，分别以α1-7β1-7β1-7α1-7顺序排列成圆桶状结构，20S CP中间由两个β亚单位环组成。几乎所有β亚单位都含有一个N 端前导序列，尽管此序列在20S CP装配过程中被切除，但在引导真核生物β亚单位的正确折叠以及β与α亚单位的组装中有重要作用[3]。当β亚单位的N端前导序列被切除后，Thr残基被暴露出来，Thr是酶的活性位点，分别存在于β环的内表面，使β亚单位具有类似的丝氨酸蛋白酶的催化作用[4]。例如，β亚单位N端的折叠方式允许Thr的-OH对底物发动亲核反应形成半缩醛，而Thr的α-NH3可代替丝氨酸蛋白酶中His的咪唑基作为质子受体。此外，活性位点附近的一个Lys残基与特定的丝氨酸蛋白酶中一样，也起着催化剂的作用。目前认为，在20S CP内起催化作用的亚单位主要是β1、β2、β5。不同的β亚单位的催化活性尽管不同，但能互相协调使蛋白酶体具有多种蛋白酶活性，如类糜蛋白酶活性(chymotrypsin-like, ChTL)、类胰蛋白酶活性（trypsin-like，TL）、肽-谷氨酰肽水解酶活性（post-glutamyl-peptide hydrolyzing，PGPH）、支链氨基酸肽酶活性、中性氨基酸切割活性。在20S CP圆桶状的两端由α亚单位环组形成，环口的中央被α亚单位(α

高尔基体

高尔基体 高尔基体以Camillo Golgi的名字命名。他最早于1888年用络酸盐银染色法发现的一种网状结构的一种器官，存在于许多细胞的细胞质中。它是由许多扁平膜囊和大小不等的囊泡组成。随着电子显微技术的发展，高尔基体的结构越来越被人们所了解。表明高尔基体是一种从内质网运输新产生的分泌物和膜蛋白的细胞器或者是细胞的其它膜结合复合物，现在还测出了高尔基体的聚糖结构，高尔基体通过这个结构而吸附内质网中的蛋白质。 形态特点 不同物种的高尔基体的形态结构不一样。有些物种细胞没有明显的高尔基体结构，比如说真菌，还有微孢子虫。然而，在这些真菌中也发现有高尔基体液泡的存在，但是很快就消失。也有更加极端的例子，像微孢子虫就仅仅只有一簇微管和囊泡。图2展示了哺乳动物和酵母细胞高尔基体的免疫荧光图像，显示了高尔基体的不同排列方式。目前普遍认为所有的真核生物都有高尔基体尽管其存在的形态是多种多样的，因此，高尔基体可以作为最原始真核生物祖先的一个特征。高尔基体的功能 基本功能：将内质网合成的蛋白质进行加工、分类与包装，然后分门别类地送到细胞特定的部位或分泌到细胞外。 其它功能：第一，产生特殊的分泌结构，比如说胰腺组织中的胰腺包含颗粒。第二，高尔基体对从内质网运来的“货物”蛋白质进行后修饰调控。最显著的例子就是修剪和延伸吸附在ER上的多聚糖的核心结构，还有硫酸盐化作用、磷酸化作用、蛋白质水解作用等。第三，参与脂质代谢。高尔基体含有一些酶能将ER 产生的神经酰胺转换成鞘脂类。 目前蛋白质是如何从高尔基体的一面移向另一面仍然有争论，以及高尔基体是如何将携带的运输物从其反面运送到质膜的。 高尔基体的缺失或功能受损会导致疾病的产生 更出乎意料的是,越来越多的罕见的基因疾病被发现是由于编码高尔基的蛋白质的等位基因失效而引起的。

细胞生物学 翟中和版 总结笔记第七章

Cell biology 细胞生物学 第七章真核细胞内膜系统、蛋白质分选与膜泡运输 细胞内被膜区分类：细胞质基质、细胞内膜系统、有膜包被的细胞器 第一节细胞质基质的含义和功能 一、细胞质基质的含义 （1）含义：在真核细胞的细胞质中，除去可分辨的细胞器以外的胶状物质 主要含有： （1）与代谢有关的许多酶 （2）与维持细胞形态和物质运输有关的细胞质骨架结构

细胞质基质是一个高度有序的体系，细胞质骨架纤维贯穿在粘稠的蛋白质胶体中，多数的蛋白质直接或间接地与骨架结合，或与生物膜结合，从而完成特定的功能。细胞质基质主要是由微管、微丝和中间丝等相互联系形成的结构体系，蛋白质和其他分子以凝聚或暂时的凝聚状态存在，与周围溶液的分子处于动态平衡。 差速离心获得的胞质溶胶的组分和细胞质基质溶液成分很大不同。胞质溶胶中的多数蛋白质可能通过弱键结合在基质的骨架纤维上。 二、细胞质基质的功能 （1）蛋白质分选和转运 N端有信号序列的蛋白质合成之后转移到内质网上，通过膜泡运输的方式再转运到高尔基体。其他蛋白质的合成都在细胞质基质完成，并根据自身信号转运到线粒体、叶绿体、细胞核中，也有些蛋白驻留在细胞质基质中。

（2）锚定细胞质骨架 （3）蛋白的修饰、选择性降解 1 蛋白质的修饰 辅基、辅酶与蛋白的结合 磷酸化和去磷酸化 糖基化 N端甲基化（防止水解） 酰基化 2 控制蛋白质寿命 N端第一个氨基酸残基决定寿命 细胞质基质能够识别N端不稳定的氨基酸信号将其降解，依赖于泛素降解途径 3 降解变性和错误折叠的蛋白质 4 修复变性和错误折叠的蛋白

热休克蛋白的作用 第二节细胞内膜系统及其功能 细胞内膜系统是指在结构、功能乃至发生上相互关联、由膜包被的细胞器或细胞结构。 研究方法：电镜技术免疫标记和放射自显影离心技术和遗传突变体分析 一、内质网的形态结构和功能 内质网是由封闭的管状或扁平囊状膜系统及其包被的腔形成的互相沟通的三维网络结构。 （一）内质网的两种基本类型 糙面内质网和光面内质网。 糙面内质网：扁囊状整齐附着有大量核糖体 功能：合成分泌性蛋白和膜蛋白光面内质网：分支管状，小

泛素降解途径

蛋白质降解的泛素—蛋白酶体途径 泛素(ubiquitin，Ub)是76个氨基残基组成的小分子多肽，可以以共价结合的方式与蛋白质的赖氨酸相连。蛋白质一旦接有泛素，称为发生泛素化(uhiquitylation)。泛素化在A TP的参与下被三种酶依序催化，形成蛋白质与一条泛素聚合链相结合的复合结构，进入蛋白酶体，然后降解为肽段(图8—15A)。此为生物大分子在胞质中降解的泛素—蛋白酶体途径(ubiquitim proteosome pathway)。泛素化是一个具有普遍意义的免疫生物学现象。例如第一章提到NF-~B激活中抑制成分I-~cB的降解，以及免疫调节一章中将提到细胞因子信号转导抑制蛋白(SOCS)对底物的作用，皆涉及这一泛素—蛋白酶体途径。 蛋白质泛素化系统由3个组分构成，一个称为泛素激活酶n，它可利用水解A TP释放的能量以其胱氨酸残基(Cys)的巯基与泛素C端的甘氨酸残基(Gly)形成高能硫酯键。然后连接在殿上的泛素被转移到另一个泛素结合酶E2上，同时，被选中的靶蛋白与第三个组分即靶蛋白泛素连接酶E3结合(图8—15A)。E2然后将与其连接的泛素转移到靶蛋白上，并与靶蛋白赖氨酸残基(Lys)—NH2基团形成异肽键(isopeptidebond)，E2被释放。选择什么样的蛋白质进行泛素化主要取决于E2和E3。 内源性抗原在胞内的降解 A．泛素蛋白酶体降解途径；B．泛素化的内源性被28S免疫蛋白酶体降解成肽段。 单个连接的泛素残基尚不足以引起底物降解，活细胞中有一系列的泛素残基可加到前一个泛素赖氨酸残基上，形成泛素聚合链(polyUb)，这一过程受细胞活性的调控。连接到降解蛋白质底物上的多聚泛素链可为蛋白酶体提供识别的信号，也是调控蛋白质降解的环节之一。 内源性抗原肽依据该途径实施降解，具体涉及两个作用环路。其一是泛素与底物结合，然后在分解酶(deconjugatmg enzyme)DUB的作用下重新游离，已如上述；二是结合有调节复合物的28S免疫蛋白酶体，对带有泛素聚合链的内源性抗原肽实施降解，然后再回复到19S 调节复合物及20S蛋白酶体，构成第二个环路。两者共同作用的结果是，泛素化的内源性抗原进入免疫蛋白酶体的孔道后，在蛋白水解酶的作用下降解成为5～15个氨基酸残基的短肽。

蛋白酶体

蛋白酶体 蛋白酶体(Proteasome)是一种巨型蛋白质复合物，主要作用是通过打断肽键来实现降解 细胞不需要的或受到损伤的蛋白质。 简介

蛋白酶体在真核生物和古菌中普遍存在，在一些原核生物中也存在。在真核生物中，它位于细胞核和细胞质中。[1] 能够发挥这一作用的酶被称为蛋白酶。蛋白酶体是细胞用来调控特定蛋白质的浓度和除去错误折叠蛋白质的主要机制。经过蛋白酶体的降解，蛋白质被切割为约7-8个氨基酸长的肽段；这些肽段可以被进一步降解为单个氨基酸分子，然后被用于合成新的蛋白质。[2] 反应过程 需要被降解的蛋白质会先被一个称为泛素的小型蛋白质所标记（即连接上）。这一标记反应是被泛素连接酶所催化。一旦一个蛋白质被标记上一个泛素分子，就会引发其它连接酶加上更多的泛素分子；这就形成了可以与蛋白酶体结合的“多泛素链”，从而将蛋白酶体带到这一标记的蛋白质上，开始其降解过程。[2] 分子结构 从蛋白质结构上看，蛋白酶体是一个桶状的复合物，[3] 包括一个由四个堆积在一起的环所组成的“核心”（右图中蓝色部分），核心中空，形成一个空腔。其中，每一个环由七个蛋白质分子组成。中间的两个环各由七个β亚基组成，并含有六个蛋白酶的活性位点。这些位点位于环的内表面，所以蛋白质必须进入到蛋白酶体的“空腔”中才能够被降解。外部的两个环各含有七个α亚基，可以发挥“门”的作用，是蛋白质进入“空腔”中的必由之路。这些α亚基，或者说“门”，是由结合在它们上的“帽”状结构（即调节颗粒，右图中红色部分）进行控制；调节颗粒可以识别连接在蛋白质上的多泛素链标签，并启动降解过程。包括泛素化和蛋白酶体降解的整个系统被称为“泛素-蛋白酶体系统”。 作用 蛋白酶体降解途径对于许多细胞进程，包括细胞周期、基因表达的调控、氧化应激反应等，都是必不可少的。2004年诺贝尔化学奖的获奖主题就是蛋白质酶解在细胞中的重要性和泛素在酶解途径的作用，而三位获奖者为阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和欧文·罗斯。 [4] 发现 在发现泛素-蛋白酶体系统之前，细胞中的蛋白质降解被认为主要依赖于溶酶体，一种膜包裹的囊状细胞器，内部为酸性环境且充满了蛋白酶，可以降解并回收外源蛋白质以及衰老或损伤的细胞器。[2] 然而，在对网织红血球的研究中发现，在缺少溶酶体的情况下，ATP依赖的蛋白质降解依然能够发生；这一结果提示，细胞中存在另一种蛋白质降解机制。1978年，一些研究者发现这一新的降解机制有多种不同的蛋白质参与，在当时被认为是新的蛋白酶。[5] 随后在对组蛋白修饰的研究工作中发现，组蛋白发生了意外的共价修饰：组蛋白上的一个赖氨酸残基与泛素蛋白C-端的甘氨酸残基之间形成了共价连接，但其对应的功能未知。[6] 而后又发现先前鉴定的一个参与新的降解机制的蛋白质，ATP依赖的蛋白质水解因子1（ATP-dependent proteolysis factor 1，APF-1），实际上就是泛素。[7]

人(Human)高尔基体蛋白73(GP73)

本试剂盒只能用于科学研究，不得用于医学诊断 人（Human Human））高尔基体蛋白7373（（GP73 GP73））ELISA检测试剂盒 使用说明书 检测原理 试剂盒采用双抗体一步夹心法酶联免疫吸附试验（ELISA）。往预先包被高尔基体蛋白73（GP73）抗体的包被微孔中，依次加入标本、标准品、HRP标记的检测抗体，经过温育并彻底洗涤。用底物TMB显色，TMB在过氧化物酶的催化下转化成蓝色，并在酸的作用下转化成最终的黄色。颜色的深浅和样品中的高尔基体蛋白73（GP73）呈正相关。用酶标仪在450nm波长下测定吸光度（OD值），计算样品浓度。 样品收集、处理及保存方法 1.血清：使用不含热原和内毒素的试管，操作过程中避免任何细胞刺激，收集血液后，3000转离心10分钟将血清和红细胞迅速小心地分离。 2.血浆：EDTA、柠檬酸盐或肝素抗凝。3000转离心30分钟取上清。 3.细胞上清液：3000转离心10分钟去除颗粒和聚合物。 4.组织匀浆：将组织加入适量生理盐水捣碎。3000转离心10分钟取上清。 5.保存：如果样本收集后不及时检测，请按一次用量分装，冻存于-20℃，避免反复冻融，在室温下解冻并确保样品均匀地充分解冻。自备物品 1.酶标仪（450nm） 2.高精度加样器及枪头：0.5-10uL、2-20uL、20-200uL、200-1000uL 3.37℃恒温箱 操作注意事项 1.试剂盒保存在2-8℃，使用前室温平衡20分钟。从冰箱取出的浓缩洗涤液会有结晶，这属于正常现象，水浴加热使结晶完全溶解后再使用。 2.实验中不用的板条应立即放回自封袋中，密封（低温干燥）保存。

泛素蛋白酶体

泛素—蛋白酶体途径代谢异常与2型糖尿病发生的关系 随着社会的进步发展，人们生活水平的提高，糖尿病(diabetes mellitus,DM) 的发病率逐年增高。据统计2011年全球糖尿病患者总数约 3.66 亿[1]，到2030 年患病人数预计将达到 5.52 亿，这其中 85%～90%为 2 型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)，而中国、印度和美国为世界糖尿病三大国[2]。T2DM以及其相应带来的并发症已成为严重威胁人类机体健康的主要慢性病之一，不仅给患者身心带来巨大困扰，而且增加了患者家庭乃至社会的医疗负担。T2DM主要表现为胰岛素抵抗和胰岛素分泌缺陷而非胰岛B细胞自身免疫破坏。然而其确切发病机制尚未明确。近年来，人们发现在肥胖、糖尿病等众多机体代谢紊乱情况下，胰岛素靶器官中泛素-蛋白酶体系统（Ubiquitin-Proteasome System, UPS）活性明显上调，并且表现出相应的病理表现[3]，UPS在T2DM及其并发症的发生、发展过程中起了重要作用。现将其机制作一综述。 1. 泛素—蛋白酶体系统的组成 UPS由泛素（ubiquitin, Ub）、泛素活化酶（ubiquitin—activating enzyme, E1 ）、泛素结合酶（ubiquitin—conjugating enzyme, E2）、泛素蛋白连接酶（ubiquitin—protein ligase, E3 ）、蛋白酶体及其底物（蛋白质）构成，其对靶蛋白的降解是一种三级酶联反应过程。通过UPS，细胞几乎可以对其内在的任何一种蛋白质进行高度特异性的降解，整个过程由底物蛋白的泛素化和蛋白酶体降解两个部分组成[4]【4】。泛素化是对特异的靶蛋白进行泛素修饰的过程，泛素化修饰涉及泛素激活酶 E1、泛素结合酶 E2 和泛素连接酶 E3 的一系列反应。首先在 ATP 供能的情况下，泛素分子 C 端的 Gly 残基与 E1 激活酶上的 Cys 残基结合，将泛素激活；接着，激活酶将活化的泛素分子通过转酰基作用转移到 E2 结合酶的 Cys 残基上，二者以硫酯键连接；之后，随着泛素连接酶识别靶蛋白，E3 连接酶分别结合着携带着泛素分子的 E2 结合酶和待泛素化修饰的底物蛋白，在连接酶的作用下，泛素分子从结合酶上转移到底物蛋白上，完成泛素化修饰。在此过程中，E3 连接酶尤其重要，它决定着泛素化修饰的时间性和特异性。根据连接在靶蛋白上的泛素分子的连接方式和数目，可以将泛素化修饰分为单泛素化修饰和多聚泛素化【5】。由泛素控制的蛋白质降解具有重要的生理意义，它不仅能够清除错误的蛋白质，还对细胞周期调控、DNA修复、细胞生长、免疫功能等都有重要的调控作用。 1.1泛素(Ub) Ub是1975 年由 Goldstein首先发现的一种在真核生物细胞内高度保守的多肽，单个泛素分子是由76个氨基酸组成，分子量约85kD , 泛素以共价键与底物蛋白连接，它的主要功能是标记待降解的蛋白质，使其被转运至蛋白酶体，进而发生降解【6】。泛素也可以标记跨膜蛋白，比如受体，将其从细胞膜上除去。泛素分子中散布着7个赖氨酸残基，这些残基可以作为其他泛素共价结合的位点。经过几轮结合后，泛素链将会变得很长，这样有助于对“标记”蛋白的识别【7】。泛素化蛋白可被泛素解离酶识别，而将泛素分子从底物蛋白上水解下来，重复利用【8】。 1.2 参与泛素化降解的酶 E1是一种广泛表达的多肽，大约1100 个氨基酸，含有位置固定的保守的半胱氨酸残基。有2个亚型，是由同一个mRNA 在不同的起始位点翻译而成的，存在于细胞浆和细胞核中。目前在脊椎动物中已发现的E1只有一个，有数目不等的E2和大量的E3；E1酶可以激活所有的E2酶，每个E2酶又可以与多个E3酶相互作用【9】。E1首先与ATP结合，然后与泛素相互作用，催化泛素C端腺嘌呤化并释放焦磷酸，使其C端甘氨酸残基与E1的半胱氨酸残基形成高能硫酯键而获得活性，E1—泛素结合的中间体再将泛素转移给E2s，形成E2-泛素中间体。

肝脏蛋白组学及其损伤变化,库夫细胞相应的功能变化

一、肝脏蛋白质组学 1 细胞整体水平上的蛋白组学分析 以肝为整体．对大鼠肝细胞进行全面的蛋白质分析。研究分别对大鼠和小鼠肝的整体蛋白质组进行检测和分析。为提高蛋白的检出率，应用pH值不同的胶条，在l3个二维凝胶每上共切取约5000个点，鉴定约3000个蛋白点，归纳为273种的基因产物。其中，60%大鼠肝蛋白为酶和酶的亚基，7%为结构蛋白，细胞因子约6%，14种热休克蛋白占5%，转运蛋白为3%，核糖体蛋白为l%，其余的各种蛋白为19%。 肝星形细胞在肝的生理、病理过程中发挥了重要的作用。针对星形细胞也进行蛋白质组学研究门，实验鉴定了153种肝星形细胞蛋白。分别对比体外培养的静止期细胞复苏9d后和对大鼠注射四氯化碳8周后的星形细胞，43种表达水平改变的蛋白质或多肽得到鉴定。其中27种蛋白在体内和体外表达均有改变，包括钙周期蛋白、calgizzarin、galectin—1等表达上调的蛋白和肝酯酶10、丝氨酸蛋白酶抑制子等表达下调的蛋白。其中6种蛋白在体内和体外激活后有不同的蛋白质表达。随后通过Northern blots的验证，确认在mRNA 的水平上，mRNA控制着复苏后的培养细胞的钙周期蛋白、calgizzarin galectin等的表达。 2 细胞器水平上的蛋白组学分析 整个细胞溶解后蛋白质的二维电泳的分析，结果大部分是细胞溶质性蛋白，与各种细胞器上蛋白并不相同，执行的功能也不相同。细胞器的特异蛋白，决定细胞器的功能状态。高等真核细胞的蛋白组成复杂，高丰度蛋白质常掩盖低丰度蛋白质，一些细胞器上的蛋白由于丰度较低，不易检出。因此，由此提出亚细胞结构的蛋白质组的研究。 线粒体是真核细胞内的能量代谢中心，参与多种重要的细胞生理、病理过程。对线粒体蛋白质进行相应的蛋白组学分析，在6张不同pH凝胶上的1800个点中，共鉴别192种基因产物，其中8种基因产物是在线粒体上首次发现。鉴定的蛋白质中，69%为酶或酶的亚基，具有广谱催化活性。结构蛋白占9%，热休克蛋白占4%，其余的各种蛋白占18%。平均每10-15个凝胶上的点对应1个基因产物。 高尔基体是真核细胞中内膜系统的组成之一。在细胞生命活动中起重要作用，据估计高尔基体中大约有1000—3000种蛋白质。对鼠肝蛋白进行蛋白组学分析，以了解高尔基体的蛋白组成状况。当细胞处于稳定状态时，高尔基氏体内大约50%蛋白质处于转运状态。使得判定哪些蛋白是高尔基氏体固有蛋白，哪些为生产出的蛋白发生困难。改进实验技术后，应用环己酰亚胺清除转运中的蛋白，获得高度富集高尔基体片段。蛋白合成被抑制后，虽转运动力学明显降低，分泌蛋白和跨膜蛋白通过高尔基体移动到最终目的地。这种预处理方法使转运中的蛋白脱离高尔基体，而富集的高尔基体则聚集在储存槽中。通过改进后的分离技术，富增高尔基体蛋白，经过三重氢核X一114提取后，再用阴离子交换色谱技术获得最好分离，在二维凝胶上得到了588个蛋白点，并用质谱分析了其中丰度最高的99种蛋白。其中47种蛋白得到鉴定，25种为高尔基体蛋白，5种为内质网蛋白，5种为另外的细胞器蛋白，5种为血清蛋白。6种为细胞溶质蛋白，6种细胞溶质蛋白与高尔基体有无相互作用尚不清楚。 二、蛋白质组学的研究方法 1 二维凝胶电泳 二维凝胶电泳(two—dimensional gel eleetrophoresis，2DE)是1975年由Klose和O’Farre在各自的实验室单独发明的。利用这项技术他们成功地分离了大肠杆菌(Escherichia

AFP和高尔基体糖蛋白_73联合检测诊断原发性肝癌临床评价_邓广博

?论著? 《中国肝脏病杂志（电子版）》2014年 第6卷 第4期 68AFP 和高尔基体糖蛋白-73联合检测诊断原发性肝癌临床评价 邓广博（山东省济宁市任城区妇幼保健院 检验科，山东 济宁 272025）DOI: 10.3969/j.issn.1674-7380.2014.04.018 通讯作者：邓广博 Email: deng14071973@https://www.wendangku.net/doc/b55135973.html, PHC 是我国常见恶性肿瘤之一，病死率高，在引起死亡的恶性肿瘤中仅次于胃癌、食管癌居第三位，在部份地区的农村中则仅次于胃癌居第二位[1]。在PHC 中发病率最高的是HCC ，约占PHC 的90%～95%。HCC 在全球癌症病死率中居第三位。由于地域环境等原因，我国HCC 的发病率约是欧美地区的10倍以上[2]。由于HCC 治愈率低，早期临 床表现不典型，现有的常用肿瘤标记物AFP 在早期诊断中特异性及敏感度不够理想，而其他检查亦是有创性的，故临床上迫切需要特异性及敏感度较高的无创性检查。近期有研究[3]发现，高尔基体糖蛋白-73（GP73）虽然在多种疾病中表达异常，但是同PHC 关系尤为密切，且GP73敏感性特异性均优于AFP 。本研究通过对PHC 患者血清中AFP 和GP73含量的检测，分析其联合检测在HCC 早期诊断的意 摘要：目的 探讨甲胎蛋白（AFP ）和高尔基体糖蛋白-73（GP73）在PHC 诊断中的指导意义。方法 采用电化学发光法分别对64例肝癌组和72例对照组进行血清AFP 及GP73的含量检测，分析AFP 、GP73及AFP 和GP73联合检测时在PHC 诊断时的敏感性和特异性。结果 64例PHC 癌患者中，57例（89.01%）为肝细胞癌。AFP 和GP73在肝癌组患者血清中的含量分别为（318.27 ± 169.32）ng/ml 和（262.74 ± 168.98）ng/ml ，明显高于对照组血清中的（14.16 ± 8.45）ng/ml 和（37.04 ± 20.56）ng/ml ，P 均＜ 0.01。AFP 和GP73联合检测敏感性及特异性可达88.39%和86.36%，与单项检测相比，可明显提高诊断的准确性。结论 血清中AFP 及GP73是PHC 发生、发展的重要检测指标，两者联合检测对肝癌患者诊断及预后具有重要。 关键词：肝肿瘤；甲胎蛋白类；高尔基体；糖蛋白类 Combined diagnosis value of Golgi protein 73 and alpha-fetoprotein in primary hepatic cancer DENG Guang-bo (Department of Clinical Laboratory, The Women and Children’s Hospital of Rencheng District of Jining City, Jining City 272025, China) Abstract: Objective To investigate the effect and diagnostic signi ? cance of alpha-fetoprotein (AFP) and Golgi protein 73 (GP73) in the serum of primary hepatic cancer (PHC) patients. Methods We retrospectively analyze 64 cases of liver cancer and 72 healthy people respectively by electrochemiluminescence determination of serum AFP and GP73. The sensitivity and speci ? city of serum AFP, GP73, and AFP ＋ GP73 in the diagnosis of PHC were analyzed. Results The 89.01% (57/64) of PHC patients were HCC patients and AFP ＋ GP73. The serum levels of AFP and GP73 in PHC patients [(318.27 ± 169.32) ng/ml, (262.74 ± 168.98) ng/ml] were signi ? cantly higher than in healthy people [(14.16 ± 8.45) ng/ml, (37.04 ± 20.56) ng/ml] (P ＜ 0.01). The sensitivity and speci ? city value of AFP combined with GP73 were 88.39% and 86.36%, respectively. Compared with single detection, AFP and GP73 combined detection had an higher diagnosis accuracy in PHC. Conclusions Serum levels of AFP and GP73 are important factors of PHC occurrence and development indicators. The AFP and GP73 combined detection has important significance for PHC diagnosis and prognosis estimation. Key words: Liver Neoplasms; Alpha-fetoproteins; Golgi apparatus; Glycoproteins

2020年普通高等学校招生全国统一考试 生物(山东卷)解析版

2020年普通高等学校招生全国统一考试（山东卷） 生物 一、选择题 1.经内质网加工的蛋白质进入高尔基体后，S酶会在其中的某些蛋白质上形成M6P标志。具有该标志的蛋白质能被高尔基体膜上的M6P受体识别，经高尔基体膜包裹形成囊泡，在囊泡逐渐转化为溶酶体的过程中，带有M6P标志的蛋白质转化为溶酶体酶；不能发生此识别过程的蛋白质经囊泡运往细胞膜。下列说法错误的是（） A. M6P标志的形成过程体现了S酶的专一性 B. 附着在内质网上的核糖体参与溶酶体酶的合成 C. S酶功能丧失的细胞中，衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累 D. M6P受体基因缺陷的细胞中，带有M6P标志的蛋白质会聚集在高尔基体内 【答案】D 【解析】 【分析】 1、分泌蛋白的合成与分泌过程：附着在内质网上的核糖体合成蛋白质→内质网进行粗加工→内质网“出芽”形成囊泡→高尔基体进行再加工形成成熟的蛋白质→高尔基体“出芽”形成囊泡→细胞膜，整个过程还需要线粒体提供能量。 2、分析题干信息可知，经内质网加工的蛋白质，只有在S酶的作用下形成M6P标志，才能被高尔基体膜上的M6P受体识别，最终转化为溶酶体酶，无识别过程的蛋白质则被运往细胞膜分泌到细胞外。 【详解】A、酶具有专一性的特点，S酶在某些蛋白质上形成M6P标志，体现了S酶的专一性，A正确； B、由分析可知，部分经内质网加工的蛋白质，在S酶的作用下会转变为溶酶体酶，该蛋白质是由附着在内质网上的核糖体合成的，B正确； C、由分析可知，在S酶的作用下形成溶酶体酶，而S酶功能丧失的细胞中，溶酶体的合成会受阻，则衰老和损伤的细胞器会在细胞内积累，C正确；

D、M6P受体基因缺陷的细胞中，带有M6P标志的蛋白质不能被识别，最终会被分泌到细胞外，D错误。 故选D。 【点睛】本题考查溶酶体的形成过程及作用等知识，旨在考查考生获取题干信息的能力，并能结合所学知识准确判断各选项。 2.癌细胞即使在氧气供应充足的条件下也主要依赖无氧呼吸产生ATP，这种现象称为“瓦堡效应”。下列说法错误的是（） A. “瓦堡效应”导致癌细胞需要大量吸收葡萄糖 B. 癌细胞中丙酮酸转化为乳酸的过程会生成少量ATP C. 癌细胞呼吸作用过程中丙酮酸主要在细胞质基质中被利用 D. 消耗等量的葡萄糖，癌细胞呼吸作用产生的NADH比正常细胞少 【答案】B 【解析】 【分析】 1、无氧呼吸两个阶段的反应： 第一阶段：反应场所：细胞质基质；反应式C6H12O6酶→2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量第一阶段：反应场所：细胞质基质；反应式2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]酶→2C3H6O3（乳酸）2、有氧呼吸三个阶段的反应： 第一阶段：反应场所：细胞质基质；反应式C6H12O6酶→2C3H4O3(丙酮酸)+4[H]+少量能量第二阶段：反应场所：线粒体基质；反应式2C3H4O3(丙酮酸)+6H2O酶→20[H]+6CO2+少量能量 第三阶段：反应场所：线粒体内膜；反应式24[H]+6O2酶→12H2O+大量能量(34ATP) 【详解】A、由于葡萄糖无氧呼吸时只能释放少量的能量，故“瓦堡效应”导致癌细胞需要吸收大量的葡萄糖来为生命活动供能，A正确； B、无氧呼吸只在第一阶段产生少量ATP，癌细胞中进行无氧呼吸时，第二阶段由丙酮酸转化为乳酸的过程不会生成ATP，B错误； C、由题干信息和分析可知，癌细胞主要进行无氧呼吸，故丙酮酸主要在细胞质基质中被利

泛素调节的蛋白质降解

泛素标记的蛋白质降解 ——探索生命活动中化学过程的又一成果 李静雯陆真 （南京师范大学化学教育研究所南京 210097） 摘要：本文主要介绍了2004年诺贝尔化学奖--泛素调节蛋白质降解的原理、模型及应用实例。该成果将有助于科学家从分子水平对细胞控制蛋白质分裂进行研究，并有利于研发新型药物，从而造福人类。 关键词：2004诺贝尔化学奖泛素标记蛋白质降解 2004年10月16日瑞典皇家科学院将本年度诺贝尔化学奖授予以色列科学家阿龙·切哈诺沃、阿夫拉姆·赫什科和美国科学家欧文·罗斯，以表彰他们在泛素调节的蛋白质降解研究领域中的卓越成就。 图1 2004年诺贝尔化学奖获得者，从左至右依次为阿龙·切哈诺沃、阿弗拉姆·赫尔什科、欧文·罗斯 阿龙·切哈诺沃1947年出生在以色列城市海法，现年57岁，1976-1981年间在赫什科指导下攻读博士学位，1981年获得以色列工学院医学博士学位，曾在麻省理工学院从事研究，后返回以色列工学院任教；阿弗拉姆·赫尔什科1937年出生在匈牙利，犹太后裔，13岁移民以色列，现年67岁，1969年在耶路撒冷希伯来大学获得医学博士学位，曾在旧金山加州大学从事研究，1972年起在以色列工学院任教；来自美国的欧文·罗斯现年78岁，1952年在芝加哥大学获得博士学位，现就职于美国加利福尼亚大学欧文分校。三名获奖者自20世纪70~80年代以来就一直致力于这一领域的研究。1970年代末，赫什科借着带薪休假的机会，带着当时还是博士后的切哈诺沃，到美国费城福克斯·蔡斯癌症研究中心的罗斯实验室进行访问研究，在那里完成了三位获奖者的大部分合作研究，发表了一系列生物化学论文。 1 泛素调节的蛋白质降解的生物学概述 蛋白质是包括人类在内各种生物体的重要组成成分。对于生物体而言，蛋白质的生成与降解至关重要。过去几十年来，生物化学界对于细胞如何制造出各种蛋白质有很多解释，但是对蛋白质降解的研究还很少，上世纪80年代初期这三名学者深入蛋白质降解过程的研究领域，进而发现了细胞最重要的循环过程以及有规律的蛋白质降解活动。

江苏省启东市高中生物第三章细胞的基本结构3.2细胞器──系统内的分工合作分泌蛋白的合成与运输2练习题新人

分泌蛋白的合成与运输 1．动物合成的蛋白质可分为分泌性蛋白质和内用性蛋白质，与分泌性蛋白质的合成、分泌密切有关的有直接或间接关系的细胞器和细胞结构有（） A．核糖体、中心体、内质网 B．核糖体、线粒体、高尔基体、细胞膜 C．核糖体、线粒体、质体、高尔基体 D．细胞核、核糖体、内质网、线粒体、高尔基体、细胞膜 2．用放射性同位素标记的某种氨基酸培养胰岛细胞，最后检测出细胞分泌物中有放射性胰岛素，如果检测细胞的膜结构，在哪种膜结构中最先被检测出有放射性（） A．内质网B．核糖体C．高尔基体D．溶酶体 3．在唾液腺细胞中，参与合成并分泌唾液淀粉酶的细胞器有（） A．线粒体、中心体、高尔基体、内质网 B．内质网、核糖体、叶绿体、高尔基体 C．内质网、核糖体、高尔基体、线粒体 D．内质网、核糖体、高尔基体、中心体 4．血清白蛋白合成于肝脏，是人血浆中含量最丰富的蛋白质，血红蛋白合成于未成熟的红细胞，是人成熟红细胞中最丰富的蛋白质。下列与血清白蛋白、血红蛋白有关的叙述，正确的是( ) A．两者的分泌均与高尔基体有关 B．两者均在人体内环境中发挥作用 C．两者的出现说明某些细胞发生了分化 D．人体所有细胞中均有合成两种蛋白的基因 5．詹姆斯·E·罗斯曼等三位科学家因从事“细胞内囊泡运输机制”的研究共同获得2013年诺贝尔生理学或医学奖。下列物质从合成部位运输到作用部位不需要借助囊泡运输的是（） A． DNA聚合酶 B．乙酰胆碱 C．白细胞介素-2 D．甲状腺激素 6．胰岛细胞中和合成胰岛素有关的一组细胞器是（） A．核糖体、内质网、高尔基体、中心体 B．核糖体、内质网、高尔基体、线粒体 C．核糖体、内质网、高尔基体、叶绿体 D．内质网、中心体、高尔基体、线粒体 7．在奶牛的乳腺细胞中，与酪蛋白的合成与分泌有密切关系的细胞结构是（）A．核糖体、线粒体、中心体、染色体 B．线粒体、内质网、高尔基体、溶酶体

内质网和高尔基体

一）内质网的作用：进行蛋白质的修饰与加工，主要包括糖基化、羟基化、酰基化、二硫键形成等，其中最主要的是糖基化，几乎所有内质网上合成的蛋白质最终被糖基化。糖基化的作用是：①使蛋白质能够抵抗消化酶的作用；②赋予蛋白质传导信号的功能；③某些蛋白只有在糖基化之后才能正确折叠。 （二）高尔基体的主要功能：将内质网合成的蛋白质进行加工、分类、与包装，然后分门别类地送到细胞特定的部位或分泌到细胞外。 1、蛋白质的糖基化 N-连接的糖链合成起始于内质网，完成与高尔基体。在内质网形成的糖蛋白具有相似的糖链，由Cis面进入高尔基体后，在各膜囊之间的转运过程中，发生了一系列有序的加工和修饰，原来糖链中的大部分甘露糖被切除，但又被多种糖基转移酶依次加上了不同类型的糖分子，形成了结构各异的寡糖链。糖蛋白的空间结构决定了它可以和那一种糖基转移酶结合，发生特定的糖基化修饰。 许多糖蛋白同时具有N-连接的糖链和O-连接的糖链。O-连接的糖基化在高尔基体中进行，通常的一个连接上去的糖单元是N-乙酰半乳糖，连接的部位为Ser、Thr和Hyp的OH基团，然后逐次将糖基转移到上去形成寡糖链，糖的供体同样为核苷糖，如UDP-半乳糖。糖基化的结果使不同的蛋白质打上不同的标记，改变多肽的构象和增加蛋白质的稳定性。 在高尔基体上还可以将一至多个氨基聚糖链通过木糖安装在核心蛋白的丝氨酸残基上，形成蛋白聚糖。这类蛋白有些被分泌到细胞外形成细胞外基质或粘液层，有些锚定在膜上。 2、参与细胞分泌活动 负责对细胞合成的蛋白质进行加工，分类，并运出，其过程是SER上合成蛋白质→进入ER腔→以出芽形成囊泡→进入CGN→在medial Gdgi中加工→在TGN形成囊泡→囊泡与质膜融合、排出。 高尔基体对蛋白质的分类，依据的是蛋白质上的信号肽或信号斑。 3、进行膜的转化功能 高尔基体的膜无论是厚度还是在化学组成上都处于内质网和质膜之间，因此高尔基体在进行着膜转化的功能，在内质网上合成的新膜转移至高尔基体后，经过修饰和加工，形成运输泡与质膜融合，使新形成的膜整合到质膜上。 4、将蛋白水解为活性物质 如将蛋白质N端或C端切除，成为有活性的物质（胰岛素C端）或将含有多个相同氨基序列的前体水解为有活性的多肽，如神经肽。 5、参与形成溶酶体。 6、参与植物细胞壁的形成。 7、合成植物细胞壁中的纤维素和果胶质。 内质网对分泌蛋白有初步加工、运输的作用，高尔基体对分泌蛋白有加工的作用，经高尔基体最后加工后的分泌蛋白才能运出细胞外 递质神经冲动在突触间的传递，是借助于神经递质来完成的。当神经冲动到达轴突末梢时，有些突触小泡突然破裂，并通过突触前膜的张口处将存储的神经递质释放出来。当这种神经递质经过突触间隙后，就迅速作用于突触后膜，并激发突触后神经元内的分子受体(另一种化学物质)，从而打开或关掉膜内的某些离子通道，改变了膜的通透性，并引起突触后神经元的电位变化．实现神经兴奋的传递。这种以化学物质为媒介的突触传递，是脑内神经元信号传递的主要方式。 神经递质在使用之后，并未被破坏。它借助离子泵从受体中排出，又回到轴突末梢，重新包装成突触小泡．再重复得到利用。 突触分兴奋性突触和抑制性突触两种。兴奋性突触是指突触前神经元兴奋时，由突触小泡释放出具有兴奋作用的神经递质．如乙酰胆碱、去甲肾上腺素、5羟色胺。这些递质可使突触后神经元产生兴奋。某些障碍乙酷胆碱释放的药物能引起致命性的肌肉瘫痪。例如，南美印第安人使用的箭毒，由于占据了受体的位置，妨碍乙酷胆碱的活动，因而能使人瘫痪。抑制性突触是指突触前神经元兴奋时，由突触小泡联放出具有抑制作用的神经递质，如多巴胺、甘氨酸等。这些递质使突触后膜“超极化”，从而显示抑制性的效应。

蛋白质功能-结构-相互作用预测网站工具合集

蛋白质组学 蛋白质是生物体的重要组成部分，参与几乎所有生理和细胞代谢过程。此外，与基因组学和转录组学比较，对一个细胞或组织中表达的所有蛋白质，及其修饰和相互作用的大规模研究称为蛋白质组学。 蛋白质组学通常被认为是在基因组学和转录组学之后，生物系统研究的下一步。然而，蛋白质组的研究远比基因组学复杂，这是由于蛋白质内在的复杂特点，如蛋白质各种各样的翻译后修饰所决定的。并且，研究基因组学的技术要比研究蛋白质组学的技术强得多，虽然在蛋白质组学研究中，质谱技术的研究已取得了一些进展。 尽管存在方法上的挑战，蛋白质组学正在迅速发展，并且对癌症的临床诊断和疾病治疗做出了重要贡献。几项研究鉴定出了一些蛋白质在乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌和食道癌中表达变化。例如，通过蛋白质组学技术，人们可以在患者血液中明确鉴定出肿瘤标志物。表1列出了更多的蛋白质组学技术用于研究癌症的例子。 另外，高尔基体功能复杂。最新研究表明，它除了参与蛋白加工外，还能参与细胞分化及细胞间信号传导的过程，并在凋亡中扮演重要角色，其功能障碍也许和肿瘤的发生、发展有某种联系。根据人类基因组研究，约1000多种人类高尔基体蛋白质中仅有500~600种得到了鉴定，建立一条关于高尔基体蛋白质组成的技术路线将有助于其功能的深入研究。 蛋白质组学是一种有效的研究方法，特别是随着亚细胞器蛋白质组学技术的迅猛发展，使高尔基体的全面研究变为可能。因此研究人员希望能以胃癌细胞中的高尔基体为研究对象，通过亚细胞器蛋白质组学方法，建立胃癌细胞中高尔基体的蛋白质组方法学。 研究人员采用蔗糖密度梯度的超速离心方法分离纯化高尔基体，双向凝胶电泳（2-DE）分离高尔基体蛋白质，用ImageMaster 2D软件分析所得图谱，基质辅助激光解吸离子化飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）鉴定蛋白质点等一系列亚细胞器蛋白质组学方法建立了胃癌细胞内高尔基体的蛋白图谱。 最后，人们根据分离出的纯度较高的高尔基体建立了分辨率和重复性均较好的双向电泳图谱，运用质谱技术鉴定出12个蛋白质，包括蛋白合成相关蛋白、膜融合蛋白、调节蛋白、凋亡相关蛋白、运输蛋白和细胞增殖分化相关蛋白。通过亚细胞器分离纯化、双向电泳的蛋白分离及MALDI-TOF MS蛋白鉴定分析，研究人员首次成功建立了胃癌细胞SGC7901中高尔基体的蛋白质组学技术路线。 ? 蛋白质功能预测工具 也许生物信息学方法在癌症研究中最常用的就是基因功能预测方法，但是这些数据库只存储了基因组的大约一半基因的功能。为了在微阵列资料基础上完成功能性的富集分析，基因簇的功能注解是非常重要的。近几年生物学家研发了一些基因功能预测的方法，这些方法旨在超越传统的BLAST搜索来预测基因的功能。基因功能预测可以以氨基酸序列、三级结构、与之相互作用的配体、相互作用过程或基因的表达方式为基础。其中最重要的是基于氨基酸序列的分析，因为这种方法适合于微阵列分析的全部基因。 在表3中，前三项列举了三种同源搜索方法。FASTA方法虽然应用还不太广泛，但它要优于BLAST，或者至少相当。FASTA程序是第一个使用的数据库相似性搜索程序。为了达到较高的敏感程度，程序引用取代矩阵实行局部比对以获得最佳搜索。美国弗吉尼亚大学可以提供这项程序的地方版本，当然数据库搜索结果依赖于要搜索的数据库序列。如果最近的序列数据库版本在弗吉尼亚大学不能获得，那么就最好试一下京都大学（Kyoto University）的KEGG 站点。PSI-BLAST（位点特异性反复BLAST）是BLAST的转化版本，PSI-BLAST的特色是每次用profile搜索数据库后再利用搜索的结果重新构建profile，然后用新的profile再次搜索数据库，如此反复直至没有新的结果产生为止。PSI-BLAST先用带空位的BLAST搜索数据库，将获得的序列通过多序列比对来构建第一个profile。PSI-BLAST 自然地拓展了BLAST方法，能寻找蛋白质序列中的隐含模式，有研究表明这种方法可以有效地找到很多序列差异较大而结构功能相似的相关蛋白，所以它比BLAST和FASTA有更好的敏感性。PSI-BLAST服务可以在NCBI的BLAST