蛋白質轉譯後修飾作用

 

 

最後為細胞所需要的蛋白質分子,通常不同於被合成時的polypeptide。合成鏈的修飾作用有幾種方法:

 

1.      在原核生物中,fMet從未保留作為NH2-端胺基酸。在大約全部蛋白質的一半,甲醯基由酵素去甲醯基酶(deformylase)移去,因此留下甲硫胺酸作為NH2-端胺基酸。在原核生物及真核生物中,fMetMet及可能少許其它胺基酸經常被移去;此種移去係藉水解酶,即胺基胜肽酶(aminopeptidase)催化之。此種水解作用可能有時在鏈正被合成時發生,有時在鏈從核糖體釋放之後發生。去甲醯基作用或移去fMet的選擇通常根據相鄰胺基酸的識別。此即,假若第二胺基酸是精胺酸、天冬胺酸、天冬胺醯、麩胺酸、異白胺酸、或離胺酸時,則去甲醯基作用佔優勢;然而假若相鄰胺基酸是丙胺酸、甘胺酸、脯胺酸、蘇胺酸或擷胺酸時,則fMet通常被移去。

 

2.      新生的NH2-端胺基酸有時被乙醯基化。

 

3.      有些胺基酸側鏈可能也被修飾。例如,在膠原蛋白中,大部分的脯胺酸及離胺酸被羥基化。在許多生物中絲胺酸、酪胺酸及蘇胺酸的磷酸化作用發生。還有,各種不同的糖可能附著在絲胺酸或酥胺酸的游離羧基,以形成糖蛋白質。最後,不同的輔成基,如血紅素和生物素,可共價附著於某些酵素上。

 

4.      在二個半胱胺酸中的二個相鄰硫氫基,可能被氧化成雙硫鍵。

 

5.      Polypeptide鏈可能在特殊位置被斷裂。例如,胰凝乳蛋白酶原(chymotrypsinogen)藉由二個不同位置,移去四個胺基酸,來使之轉變成消化性酶及胰凝乳蛋白酶。在一些情形下,為斷裂的鏈表示一種蛋白質的儲存形式,它在需要時能被斷裂而產生活性蛋白質。許多哺乳類消化酶即是,例如胃蛋白酶(pepsin),是由胃蛋白酶原(pepsinogen)斷裂形成。一個有趣的先前質,是脊髓灰質病毒感染的細胞,所合成的巨大蛋白質;此大分子在幾個位置被斷裂而產生不同的活性蛋白質,故稱為多蛋白質(polyprotein)

 

在原核生物,幾個基因產物的合成、對等調節作用,係藉全部產物的單一多順反子mRNA的合成調節來完成。在真核生物對應此排列之類似物,是多蛋白質(polyprotein),一種大的polypeptide,它在轉譯作用之後被斷裂成個別蛋白質。每個蛋白質可被視為單一基因的產物,在此系統中,多蛋白質單位的每個基因之密碼順序,並不為停止及起始密碼子所分隔,而是為特殊蛋白質-切割酵素所確認的切割位置,及特殊胺基酸順序來分隔,多蛋白質可達八個切割位置;切割位置並不同時切開,但以特殊次序被切開;更甚者,在某些位置之延緩切割,可導致各蛋白質產生暫時性順序,此種機理常為動物病毒所利用。

 

目前已知許多的多蛋白質例子;RNA先前質uridine triphosphatecytidine triphosphate的合成進行之某一階段的生物合成途徑。在酵母菌及紅黴菌僅二種蛋白酶被製造;一為雙氫乳清酸酶,另一為大蛋白質,由此分裂產生胺基甲醯磷酸合成酶,以及天門冬胺酸轉胺基甲醯酶。哺乳類則合成單一的三合物蛋白質,由此分裂形成三種酶。

 

有些多蛋白質在不同組織以不同方法被切割。例如原嗎啡黑色素皮質素(proopiomelanocortin),一種在腦下腺合成的、含有若干賀爾蒙來源的多蛋白質。在腦下腺的前葉,此多蛋白質首先從C-端被斷裂,釋放β-促脂素(β-lipotropin),然後N-端被斷裂,釋放促腎上腺皮質激素(adrenocorticotropic hormone, ACTH)。在腦下腺前葉組織中不再進一步斷裂,可是在中葉,β-促脂素被進一步斷裂,而釋放C端的polypeptide β-內啡肽 (β-endorphin)ACTH也被切割。總言之,在前葉第一次斷裂產生二種賀爾蒙;在中葉第二次斷裂使此等賀爾蒙轉變成二種賀爾蒙。

 

前述多種各蛋白質,是不同蛋白質相等數目的來源(各一複製本之故)。事實並非總是如此。例如腦素(enkephalin, encephalin)之先前質,它就含有六個複製本的甲硫胺酸腦素,以及一個複製本的白胺酸腦素。