问答题 蛋白质降解的途径有哪些,其生物学作用有哪些?无
【正确答案】

(1)蛋白质的降解途径主要有三种,包括溶酶体途径、泛素化途径和Caspase蛋白酶途径。

①溶酶体途径:蛋白质在溶酶体的酸性环境中被相应的酶降解,然后通过溶酶体膜的载体蛋白运送至细胞液,补充胞液代谢库。

a.胞内蛋白:胞液中有些蛋白质的N端含有KFERQ信号,可以被HSC70识别结合,HSC70帮助这些蛋白质进入溶酶体,被蛋白水解酶降解。

b.胞外蛋白:通过胞吞作用或胞饮作用进入细胞,在溶酶体中降解。

②泛素-蛋白水解酶途径:是一种特异性降解蛋白的重要途径,参与机体多种代谢活动,主要降解细胞周期蛋白Cyclin、纺锤体相关蛋白、细胞表面受体如表皮生长因子受体、转录因子如NF-KB、肿瘤抑制因子如P53、癌基因产物等;应激条件下胞内变性蛋白及异常蛋白也是通过该途径降解。该通路依赖ATP,有两步构成,即靶蛋白的多聚泛素化和多聚泛素化的蛋白质被26S蛋白水解酶复合体水解。

③Caspase蛋白酶途径:是细胞凋亡的蛋白质降解途径。

Caspase以酶原形式存在于正常细胞中,细胞凋亡启动后被激活。有两条途径:

a.一条途径是由死亡信号分子和受体结合后的死亡结构域介导,使caspase-8自身催化成为具水解酶活性的蛋白酶,水解下游的caspase-3,6,7等,caspase-3,6,7作用于底物使其降解,导致细胞凋亡;

b.另一条途径由位于线粒体上的细胞色素C介导,激活caspase-9,活化的caspase-9进而激活caspase-3。细胞凋亡中被降解的蛋白有:DNA损伤修复酶、U1小核核糖核蛋白组分、核纤层蛋白、肌动蛋白等,这些酶及蛋白的降解导致细胞形成凋亡小体,最终被吞噬细胞吞噬消化。

④其他途径:有些细胞器具有特有的蛋白水解酶,确保细胞内各项代谢活动有条不紊地进行。如线粒体的La蛋白酶、高尔基体内Kex2水解酶、细胞膜表面的水解酶系统等。

(2)蛋白质降解的生物学作用:

①细胞成分的更新,有利于细胞内部的代谢正常进行。

②从免疫的角度来说,可以帮助机体识别自己,清除在胸腺成熟的绝大多数T细胞。

③细胞内蛋白质的质量控制

a.错误折叠的新生肽链的降解清除

b.非天然结构蛋白质的清除

c.核糖体合成新生肽链的过程中,当mRNA缺失终止密码子时,肽链的合成无法终止,形成熄火核糖体,即携带肽链的tRNA滞留在核糖体的P位,肽链合成不能继续。

④蛋白质降解与蛋白抗原提呈

蛋白质和肽类抗原的提呈是细胞免疫的一个重要环节。蛋白质和肽类的抗原性仅与其分子中的某些肽段有关,并经常位于蛋白质分子表面,与淋巴系统抗原提呈细胞的表面免疫球蛋白样受体结合,还需经过蛋白酶的降解作用,将蛋白质抗原降解为大小合适的肽段,进而诱发抗体的产生。

a.与I类MHC分子有关的抗原提呈:

免疫应答时,与I类MHC分子有关的抗原提呈过程中,抗原由蛋白酶体-泛素系统识别并加工。

b.与II类MHC分子有关的抗原提呈:

病原体蛋白质被抗原提呈细胞内吞,在晚期内体中降解成肽段,并与抗原提呈细胞中的II类MHC分子结合,完成抗原提呈。

⑤蛋白质降解与细胞信号传导

如细胞内蛋白质的泛素化降解,影响细胞信号的传导,既可以诱导信号传导,也可以阻断信号传导。

⑥蛋白质降解会影响细胞周期,如caspase蛋白酶的降解。

⑦蛋白质的异常降解会导致疾病,如淀粉样疾病或者肿瘤。

【答案解析】