氨基酸残基的侧链修饰

氨基酸残基的侧链修饰 生化课件整理之—— 氨基酸残基的侧链修饰 (~~by luckyboy) 瓜氨酸Citrulline 一.精氨酸Arginine 由精氨酸残基衍生化而成，多见于头发和皮肤蛋白 甲基化Methylation 中。 精氨酸的三个甲基化衍生物(Nω-methyl- Nω, N ω-dimethyl-, and Nω, Nω`,-dimethyl-)常出现于一 些蛋白质当中，主要是核苷酸结合蛋白，例如:组蛋 白，核仁蛋白，髓磷脂碱性蛋白，甲基化的功能还没 有完全研究清楚 鸟氨酸Ornithine 可能也是有精氨酸衍生而来，被发现于一种洋芋中 的不常见的富羟脯氨酸糖蛋白凝集素中 磷酸化Phosphorylation -磷酸精氨酸也常出现在髓磷脂碱蛋白中，一种鼠肝DNA结合的精氨酸特异性蛋白激酶，它磷酸化它自身和一个11-kDa的染色体结合蛋白 戊糖素Pentosidine Pentosidine是由精氨酸残基的侧链和被氧化的糖基化的赖氨酸衍生物结合形成的 二.天冬酰胺Asparagine 一、糖基化Glycosylation (一)结构:其中一种最常见的细胞膜胞外区域、分泌体和溶酶体蛋白的翻译后修饰是天门冬酰胺侧链糖基化(N-连接糖基化)，-N-乙酰葡糖胺作为连接单元连接到N原子上 ADP-核糖基化ADP-ribosylation(有一种催化ADP核糖基化的酶) 1. Nω-ADP-核糖基化精氨酸 异头物) 常出现在细菌肠毒素、霍乱毒素和大肠杆菌不耐热肠毒素等蛋白质的修饰中 2. 脊椎动物的精氨酸特异核糖基转移酶是常见的ADP-核糖基化水解酶 3. 第三类精氨酸特异的核糖基转移酶是由噬菌体编码的 绝大多数聚糖的结构都已经被确定，它们大多数都存在于三种结构类型:高甘露糖型、复杂型和杂合型。 在糖蛋白中发现的常见单糖部分在下图中列出: 1、真核生物中 A. a.移多萜酰连接的前体糖基的转移: Glc3-Man9-GlcNAc2-到序列-Asn-Xaa-(Ser或Thr) -的天冬酰胺侧链上，其中Xaa可以是除脯氨酸外的其它任何一种氨基酸 b.聚糖链的依次添加 成熟的过程包括去除葡萄糖单元和在大多数情况下除去甘露糖残基，紧接着添加岩藻糖、半乳糖，N-乙酰葡萄糖胺和铝硅脂酸，有时也加入其它糖类化合物、磷酸盐和硫酸盐 B. ， 具体怎样产生特异性的精确聚糖链结构还不是很清楚: a.不是所有的胞外的Asn-Xaa-(Ser or Thr)的天门冬酰胺残基都被糖基化 b. 在许多糖蛋白中是不均一性的，由于一些分子携带了比其它分子更多的糖基侧链;糖基结构上一般也有微不专一性，但是一个特异性位点主要携带单一种类糖基侧链。例如，人的黑素瘤细胞组织纤溶酶原激活剂在117-天冬酰胺有很多的 -天冬酰胺有复杂的三线或四线侧链，还有将近50%的蛋白甘露糖侧链，在448 质在184-天冬酰胺主要有双线复杂的侧链 C(跨膜蛋白及跨膜蛋白的胞外区域的天门冬酰胺残基很少出现糖基化 a.酵母的胞外糖蛋白具有很多的多聚甘露糖结构,一种methylotrophic 酵母在它的分泌蛋白中产生单一的富含甘露糖的聚糖结构 b.在昆虫细胞中，相对简单的聚糖链通常都存在，及时复杂的复合糖(bisialo-biantennary)也能被检测到，其它的昆虫糖蛋白结构更复杂 c.很多细胞的溶酶体的酶能够磷酸化它们的高-甘露糖和杂种低聚糖结构的6-p-甘露糖残基，高-甘露糖和杂种低聚糖结构是这些溶酶体的酶的的靶向识别信号,磷酸基通常在2个特定的步骤被加入，包括:A.N-乙酰葡糖胺-1-磷酸基从UDP-GlcNAc转移到甘露糖残疾上 d.在致肾炎的糖苷中有一种很少见的N-连接的糖基化:一个基底膜糖肽一个三糖连接到氨基酸链Asn-Pro-Leu的N-末端上 e.真核生物胞外层粘连蛋白中也存在-Glc-Asn f.在氨基酸序列Asn-Ala-Ser中，天门冬酰胺-N-乙酰半乳糖按连接到一个硫化的重复糖单位中(包括半乳糖、半乳糖醛酸、N-乙酰葡糖胺、N-乙酰半乳糖按和3-O-甲基半乳糖醛酸) 2、原核生物 天冬酰胺采集在真核生物蛋白质中一般不发生糖基化;大多数例外的特征都是存在于古细菌中 例外: 盐杆菌的细胞表面有一种糖蛋白是葡萄糖基化的天门冬酰胺连接到一个硫酸化的葡聚糖醛链上 (二)功能特征 特征:大量典型的N-连接糖蛋白的糖链都具有很强的亲水性，并且都是在蛋白质表面形成高的水化结构 ， 但是有些情况下，如免疫球蛋白IgG的Fc域的保 守糖链中，糖残基几乎是与蛋白质表面连在一起的。 功能:糖蛋白中聚糖链的结构与功能特性是不同的: 1)它们可能有利于蛋白质的稳定性，同时在物理化学和空间结构妨碍蛋白酶体的降解并增强蛋白质的溶解性。 2)聚糖链在分子和细胞识别上非常重要，并且它们在唾液酸化或硫酸化时提供一个负电荷的表面，它能够形成细胞表面的优势特性。 3)糖结构也有可能具有免疫原的作用 2.ADP-核糖基化: 糖基化的一个附加结构是将ADP-核糖基添加到内毒杆菌毒素C3的rho和rac家族的一个小ras-类似蛋白质中的天冬酰胺残基上. 3、水解和异构化作用 水解和异构化作用通常同时出现 现象:在体内的储存蛋白和一些长寿命蛋白中，如人眼晶体蛋白，能自发地脱去天门冬酰胺的酰胺基，它的速度依赖于特定的 天冬酰胺残基和PH等环境。 Asn-Gly序列是最敏感的，无论在哪Asn-Ser 和 Asn-Ala 的脱酰胺基都很慢，而且很多天冬酰胺连接 的残基都会抑制它的速度。 在小合成肽中， -Asn-Ala-序列的天冬酰胺残基的半衰期通常在18-507天之间;在37?，pH7.4条件下，一个含有-Asn-Gly- 序列的6肽的半衰期(脱酰胺)只有1.4天 脱酰胺的结果是产生了亚胺，亚胺结构可能相对比较稳定，在酵母中表达和纯化的一个水蛭素的小分子也具有从Asn-Gly-序列脱下的亚胺结构。其他的情况，例如老化的-晶体蛋白中，肽键断裂也会有这样的结果 4.羟基化作用hydroxylation -羟基化天冬酰胺残基被证明存在于依赖维生素K的血浆蛋白S的表皮生长因子( EGF)类似的部位，它是一种抗凝血剂蛋白，作为一种辅助因子在凝血因子Va 和 Vllla 的降解中去激活补体蛋白 尽管羟基化天冬酰胺残基的作用还没有完全弄清楚，但是它可能与钙粘合有关。 5.甲基化Methylation -N-甲基天冬酰胺作为71-残基出现在项圈藻的 别藻蓝素-亚单位和聚球藻属6301、蓝藻细菌等的藻胆蛋白中。 6、交叉连接到赖氨酸残基 一个-的赖氨酸残基与天冬酰胺残基的-羧基的酰胺连接结构出现在牛的 初乳蛋白中，这个结构与通常观察到的谷氨酰胺和赖氨酸侧链的的iso-肽键类似，它由转谷氨酰胺酶催化，但是很少见。 三.天冬氨酸Aspartic Acid 1.甲基化作用Methylation 甲基天冬氨酸酯类被认为是天冬酰胺水解和异构化的产物。 2.羟基化作用Hydroxylation -羟基天冬氨酸残基出现在很多质膜蛋白的EGF-类似域(共有序列为 CXDXXXXF/YXCXC)中， 这种结构第一次被鉴定并且确定在补体蛋白C(一种钝化凝血因子Va和Vllla的抗凝血剂的前体)中具有the erythro stereochemistry(红立体化学)紧接着又在凝血因子Vll, IX and X、蛋白S、Z和补体蛋白Clr、 CIs、低密度脂蛋白受体、凝血栓蛋白、血栓调节蛋白和尿调节素中发现了它 功能:它可能是一种钙特异性结合的作用。 3、天冬氨酰基磷酸盐 表现: 1)混合酸酐残基-天冬氨酰基磷酸盐是由肌质网的Ca 2+ -ATPase 2)相似的天冬氨酰基磷酸盐都是由同一类型的阳离子移位ATPase形成的，例如:原生质膜Na+,K+-ATPases 3)大肠杆菌调节蛋白，包括调节子I和传感蛋白ArcA，都是天冬氨酸残基的可逆磷酸化产物 特征:尽管这些衍生物在中性和碱性pH中都会被快速降解掉，但是它的稳定性足够允许在酸性条件下分离32P标记的磷酸肽和鉴定一些特定的反应位点的天冬氨酸残基。 四(半胱氨酸Cysteine 1、酰化作用Acylation 1.1脂肪酰化作用Fatty acylation 表现形式: 1)S-棕榈酰-半胱氨酸残基作为羟胺敏感的蛋白-脂肪酸加合物存在于很多细胞核病毒的膜蛋白中。 2)其他的酯酰基团，包括有酸盐，肉豆寇酸盐、硬脂酸盐都被发现存在于硫酯连接的蛋白质中 脂肪酰化作用在半胱氨酸残基上的功能包括: 蛋白质在膜的靶向定位作用和作为生长因子信号等，这种蛋白质包括普通的膜结合蛋白或者通过脂肪酰化基团连接在膜上的蛋白质。 3)不饱和的棕榈油酸(C16:19)可能通过巯基酯链连接在一些酵母蛋白上，不同的棕榈酰化具有不同的特异性 4)有一些酶的活性位点的半胱氨酸残基也可能被脂肪酰化，用于调控功能 5)进一步的研究半胱氨酸残基的脂肪酸酰化是人细胞系中核蛋白的松香油化。 1.2硫酯连接的-香豆酸Thioester--coumaric acid 好盐性外红硫螺菌属的光敏黄蛋白中的腹肌就是羟苯丙烯酸(香豆酸) 1.3硫酯连接的谷氨酰胺残基 一个特异性的巯基酯键出现在-巨球蛋白和补体 和C4中 Cys-Gly-Glu-Gln-中，自发性硫酯。 1)硫酯在保持蛋白质的活性构象上起着很重要的作用 2)在-巨球蛋白酶和病原体表面的补体蛋白中，硫酯作用于受体的羟基或氨基，导致共价吸附。 酶反应中的硫酯中间物 连接泛素的羧基末端和载体蛋白的硫酯会更加稳定，但是它一直被认为是一种中间体 1)巯基蛋白酶体(例如番木瓜蛋白酶)的作用方式，包括硫酯的过渡态结构，通常都会在催化途径的第二步骤迅速降解。 2)某些非自然物质，例如肉桂酰咪唑，会形成寿命相对较长的中间体。 -P-甘油醛(ATP)脱氢酶的催化反应中 3)在大肠杆菌的氨甲酰基磷酸化酶和3 也会形成硫酯。 2、磷酸化Phosphorylation 在大肠杆菌中，磷蛋白作为一种催化中间体出现在甘露醇和葡萄糖转运中 3 、ADP-核糖基化ADP-Ribosylation 1)视黄醛(微生素A醛)的转导蛋 白序列Glu-Asn-Leu-Lys-Asp-Cys-Gly-Leu-Phe的Cys-347 的C-末端的的ADP-核糖基化在黑暗中被百日咳毒素取代，就会抑制光刺激的GTP酶活性; 2)类似的鸟嘌呤核苷酸调节蛋白也是在类似的位点被ADP-核糖基化; 3)土耳其单(ADP-核糖基)转移酶C也可以转移ADP核糖基到半胱氨酸残基上 4、硫醚连接Thioether linkages 黄素加合物 8a-(s-半胱氨酸)-FAD(Figure 8e)出现在单胺氧化酶A和B和紫色硫光合细菌D株的细胞色素C552以及绿菌属的C553中。 6-s-半胱氨酰-FMN(Figure 8f)出现在细菌的三甲胺脱氢酶中。 S-甲基化半胱氨酸 S-甲基化半胱氨酸出现在细菌的自杀性修复的甲基转移酶 -MeG转移酶中。 中，例如大肠杆菌和酵母的O-6 S-半胱氨酰-亚铁血红素(Figure 8h) s-半胱氨酰-亚铁血红素存在于细胞色素c中。 S-半胱氨酰藻蓝素 S-半胱氨酰藻蓝素(Figure8i)存在于聚球藻属6301的藻青蛋白C中。相同的硫醚结构也存在藻红蛋白和植物色素中。 S-(2-组氨酰)半胱氨酸 在粗糙链孢霉的酪氨酸激酶的94位半胱氨酸和96位组氨酸连接成硫醚结构 (Figrure 8j).这个基团在PH为2时具有强的紫外吸收能力。 S-(sn-1-甘油醛)半胱氨酸 S-(sn-1-甘油醛)半胱氨酸(S-(2’,3’二醇丙烷)-3-硫-2-氨基丙酸)通过羟基连和脂肪酸连接，在大肠杆菌的胞壁质脂蛋白 P45 大部分的脂中N末端和一个额外的脂肪酸连接到氨基基团上(Figure 4)。肪酸是棕榈酸酯。相同的结构在革兰氏阳性菌的膜的青霉素酶中也存在 5、聚异戊二烯化Polyisoprenylation 在很多常见的膜结合蛋白中，Farnesyl or geranyl-geranyl法尼基或牦牛儿基(Figure 8k) 通过硫醚键连接到C-末端半胱氨酸残基中，并且经常连接到甲基化的a-羧基上。 例如: 自从在真菌白木耳中的性激素被第一次鉴定出，这个结构就被发现存在于很多真核蛋白中，包括各种G-蛋白，例如p21ras、维生素A-cGMP-磷酸二酯酶、核纤层蛋白和酵母杂交肽、兔骨骼肌磷酸化酶激酶和亚单位中 至少有三种不同的异戊二烯化蛋白转移酶，作用于不同的底物: 1)蛋白质法呢基转移酶将法呢基从法呢基氯喹转移到序列Cys-A-A-X,的羧基末端的半胱氨酸残基上(A代表脂肪族残基，X可以为甲硫氨酸，丝氨酸，谷氨酰胺和半胱氨酸) 2)牦牛儿基转移酶(CAAX GGTase) 更倾向于C-末端底物序列-Cys-A-A-Leu 3)Rab-牦牛儿基丙酮转移酶特异性地作用于羧基 的蛋白质 膜吸附蛋白所必需的，但仅有它不足以导致膜吸附 2)另外，它作为一个多元化的区域应用于膜定位.牦牛儿基丙酮是一个比法尼基更大更疏水的基团，具有相对更能够影响膜蛋白靶向，就像纯的疏水基团一样，它能特异性地影响膜蛋白受体 6、S-(3-酪氨酸)-半胱氨酸S-(3-tyrosyl)cysteine. Dactylium dendroides中的一个含铜的酶-半乳糖 氧化酶中具有一个连接Cys-228 和 tyr-272 的硫醚键。 7、氧化产物Oxidation Products 8、胱氨酸Cystine. 半胱氨酸最常见的翻译后修饰是氧化形成二硫键状态的胱氨酸(Figure 8l)，不管是在多聚肽链中还是，还是在链间形成同聚物或是杂聚物上。 1)作为通用规则，半胱氨酸残基在胞外蛋白或膜蛋白的胞外域中都是氧化成胱氨酸残基的，但还是有一些例外，如血清白蛋白的半胱氨酸，血纤维蛋白酶原 -干扰素的半胱氨酸 2)半胱氨酸残基在胞内一般都是保持激活子和人 在还原态的，虽然也有一些例外，就是位于一些氧化还原反应酶的活性位点上。在光面内质网、高尔基体和分泌囊泡中通常也有胱氨酸残基。 3)混合的二硫键也存在蛋白质的半胱氨酸和半胱氨酸或谷胱甘肽之间。 尽管半胱氨酸在体内和体外都会自发地形成胱氨酸结构，但是在氧化还原平衡的混合物中有微量过渡金属催化的半胱氨酸转变为二硫键的反应依然会发生，例如通过二硫互换局部氧化的2-巯基乙醇，在体 内这个反应是由蛋白质二硫互换酶催化完成的 1)胱氨酸残基在多肽链内或多肽链间形成最广泛的交叉连接，并且它对很多蛋白质的稳定性是必须的。 2)与它们的重要性一样，胞外蛋白的氨基酸序列中半胱氨酸残基的位臵在蛋白质结构家族中是高度保守的，而且它是蛋白质序列特定结构域的重要识别特征。 9、半胱氨酸-S-巯化物Cysteine-S-sulfide 与胱氨酸的氧化状态一样，半胱氨酸-S-巯化物作为一种硫酸盐还原作用的载体分子存在于大肠杆菌硫氧还蛋白中。 10、 半胱氨酸次磺酸、亚磺酸、磺酸 半胱氨酸残基在立体空间上妨碍了二硫键的形成，但是易于接近氧气，温和的氧化条件会导致半胱氨酸次磺酸、亚磺酸、磺酸的形成。例如:在磷酸甘油醛脱氢酶中，无论多么强烈的氧化条件都会形成磺酸，它也可以由胱氨酸残基形成。 11、消除、加成产物 在碱性条件下，胱氨酸残基经过 - 消除，产生 脱 氢丙氨酸残基 ，和半胱氨酸-S-硫化物 1)半胱氨酸-S-硫化物经过水解和氧化 ，形成包括硫磺的产物。 2)脱氢丙氨酸易与亲核物质反应，如半胱氨酸的巯基和赖氨酸的氨基，结果各自形成羊毛硫氨酸 和赖氨酸丙氨酸 这些修饰广泛地存在于碱性处理的羊毛蛋白和体内的角蛋白中 五、谷氨酸Glutamic Acid -Methyl Glutamate 谷氨酸盐酯 谷氨酸残基侧链的甲基酯化是调节细菌趋药性感官蛋白的主要成分。 这个酯化在大肠杆菌和沙门氏菌中被特殊的L-谷氨酰蛋白λ-甲基转移酶催化，S-腺苷甲硫氨酸作为甲基的供体;它的可逆反应特殊的甲基酯酶催化下进行。 -ADP-ribosyl Glutamate Or-ADP-核糖基谷氨酸 H1和H2B，还有小部分非组蛋白染色体蛋白质在谷氨酸残基侧链上被多聚(ADP-核糖)合成酶催化下发生ADP- 核糖基化，它也是一个底物. ADP-核糖基)的形成和水解依赖染色质DNA 单链的存在或双链的打开，这种修饰的功能可能是为了打开染色质结构以使修复酶进入。 与核糖之间的键是D-核糖呋喃糖酰-O--核糖呋喃糖苷. --羧基谷氨酸 (1)特定序列中谷氨酸残基的羧基化对于血浆中糖蛋白的活力是必不可少的。 一个依赖于维生素K的羧化酶催化该羧化作用。 Vll，X， X1和蛋白C，S，增加结合钙离子的亲和力和相。 42位上。 (2)- 羧基谷氨酸残基在另外一些蛋白质中也可以发 Oligoglutamylation (寡聚谷氨酰胺) 靠近老鼠大脑微管蛋白C 末端的一个谷氨酸残基 被一个不同的谷氨酰单位所修饰。 多的谷氨酰残基，第一个残基是连接到Glu-445的-羧基的酰氨，第二个和第三个之间通过羧肽键连接。 的异质性有重要的作用，很可能在调节微管蛋白的动力方面起着重要的作用。 β -Hydroxy-β -carboxyglutamic Acid (Amino Citric Acid) β-羟基β-羧基谷氨酸(氨基柠檬酸) 这种不常见的氨基酸在小牛的胸腺核蛋白中被鉴定出. 甘油磷酸化 Glutamic Acid Ethanolamine-phosphoglycerol Amide谷氨酸乙醇氨—合物 氨基乙醇在鼠科动物延伸因子1α上和Glu-302和Glu-374的侧链以酰胺连接;它的羟基在加上磷酸甘油单位(Figure 9f) Coenzyme A Thiol Ester 辅酶A硫羟酸酯 猪心脏的辅酶A转移酶的344位谷氨酸催化辅酶A硫酯形成是瞬间完成的 六、谷氨酰胺 Glutamine 谷氨酸的脱酰氨作用(Deamidation to Glutamic Acid). 生理条件下，在小分子多肽中水解谷氨酰胺侧链的脱酰氨作用，被检测到发生在96-3400天的半衰期范围 2)另外一些谷氨酰胺转移酶位于表皮组织和毛囊，它的功能就是交联皮肤和毛发蛋白。 3)在肌肉细胞，谷氨酸-赖氨酸交联的可逆形成被观察到，这是一个细胞内交联模型， 不溶于6M的胍盐氯化物。 甲基化 N5-甲基谷氨酰胺存在于大肠杆菌的核糖体蛋白L3中，它在核糖体的装配中起着重要的作用。同样的残基在体外用甲氨治疗- 巨球蛋白时形成。 硫羟酸酯 在-巨球蛋白和一些补充蛋白质的谷氨酰侧链和半胱氨酰侧链之间发现了硫羟酸酯键。 吡咯酮烷羧酸 正如以上的讨论，蛋白质氨基末端的谷氨酰胺残基一般会自发的或在酶的催化下转化成吡咯烷酮羧基残基。 七、甘氨酸 Glycine 在大肠杆菌的丙酮酸酯甲酸酯裂解酶的734位甘氨酸中得到一个自由基，还可能存在于厌氧性的核糖核苷酸还原酶的相关序列中。 Iodohistidine 碘组氨酸 八、组氨酸 Histidine 甲基组氨酸 Nt-甲基组氨酸存在于肌肉蛋白质的肌球蛋白和肌动蛋白中，以及鸟类的红血球组蛋白I，V和视蛋白中。 用放射性同位素示踪法在体 两种异构体(--组氨酰黄素腺嘌呤二核苷酸和--组氨酰黄素腺嘌呤二核苷酸)被发现。 具有--组氨酰黄素腺嘌呤二核苷酸的黄素蛋白的例子是来自于土壤细菌的硫胺脱氢酶和温血动物肝脏的L-古洛糖酸内酯氧化酶。具有-连接的异构体黄素蛋白包括琥珀酸脱氢酶，肌氨酸脱氢酶，和不同来源的维生素B复合体氧化酶。 N-Phosphoryl Histidine N-磷酰基组氨酸 磷酸化组氨酸残基存在于不同的蛋白质中。 N-磷酰键是不稳定的，特别是在酸性条件下，磷酰基组氨酸通常在体内的一些 酶的活性位点短暂的形成。 这些酶包括大肠杆菌琥珀酸硫激酶，多种来源的核苷二磷酸激酶和它的异构体，磷酸甘油酸变位酶、肾上腺皮质环核苷酸独立的蛋白激酶，SPK 380，磷酸烯醇丙酮酸酶I:沙门氏菌的单糖磷酸转移酶体系和大肠杆菌的氮调节器I。 磷酰基组氨酸也存在于髓磷脂碱性蛋白和老鼠的肝脏组蛋白H4上，组氨酸特异的核内蛋白激酶已经被描述。 Diphthamide白喉酰胺 2-3-氨甲酰-3-三甲基胺基丙基组氨酸。位于真核延伸因子2上。 这些位点可被白喉毒素， 假单胞菌属外毒素 A 和一种动物转移酶核糖基化，这个ADP核糖通过糖苷键连接到白喉酰胺的 -咪唑基上。 白喉酰胺残基的功能还不太清楚，但是ADP核糖基化导致抑制了EF-2的功能，并且在百日咳博得特氏菌的细菌毒素腺苷环化酶上赖氨酸发生棕榈酰化(Lys-983)，还有大肠杆菌的溶血素中最近也被发现(Lys-564和690)。 -生物素赖氨酸 生物素，重要的辅酶，在羧化酶，羧基转移酶和脱羧酶中做为CO2的载体。比如丙酮酸羧化酶和乙酰辅酶A羧化酶通过生物素羧基和 -赖氨酸残基之间的一个酰胺键相连。 赖氨酸的修饰关键在于这些酶的保守序列-Ala-Met-Bct-Met-. 硫辛酰赖氨酸 在大肠杆菌的丙酮酸脱氢酶多 酶复合体的硫辛酰乙酰转移侧链的重复序列上包括两 个硫辛酰赖氨酸残基( Figure 11c )。酶促反应的过程中硫辛酸变得还原乙酰化该硫辛酸单位在酶促反应的过程中还原为乙酰化物。 胞壁质 学中心连接到大肠杆菌外 肽聚糖细胞壁的物质，通过二氨基庚二酸残基的L-光 膜脂蛋白的C末端赖氨酸残基上。 组成大肠杆菌胞壁质肽聚糖的结构相当复杂。 Pyrroloquinoline quinone.吡咯并奎啉醌 有报道说，目前在哺乳动物铜胺氧化酶，如多巴胺多巴胺6 -羟化酶从牛肾上腺髓质骨髓和猪肾脏二胺氧化酶中发现共价结合吡咯并奎啉醌，吡咯并奎啉醌是假单胞菌属TPl甲醇脱氢酶中非共价结合的辅因子，这一消息被证实是不可靠的。 Ubiquitin conjugates泛激素变体. 许多细胞磷酰-赖氨酸 -磷-赖氨酸，是存活在大鼠肝组蛋白HI和牛肝和人的红细胞三磷酸腺苷处理的核苷二磷酸激酶。 -retinally sine aldimine视网膜醛赖氨酸醛严胺 -视网膜醛赖氨酸醛严胺 视网膜，光吸收色素的视紫质，必将作为一个希夫碱(图11g)在盐生盐杆菌的视紫红质在赖氨酸- 216 ，并在牛的视紫红质在赖氨酸- 296 位点。 磷酸吡哆醛)lysine aldimine 将通过甲酰基因在希夫基碱，结合一赖氨酸残基(图llh ) 。 这种酶的例子如天冬氨酸转氨酶，色氨酸酶，谷氨酸脱羧酶，丝氨酸羟甲基转移酶。 上，从而导致在A -碳的氨基酸基底物形成不稳定的键。 进一步哆醛磷酸酶是肝糖原糖磷酸化酶 糖化 1、体内蛋白质氨基酸非酶促连接还原糖是个很普遍的现象，这个在半衰期长的蛋白质上特别重要，比如晶状体晶体蛋白和结缔组织蛋白，还有糖尿病的隆起蛋白。 例如: 1 -脱氧-L - (去甲肾上腺素赖氨酸)-果糖，形成重排的初步形成原始醛亚胺加合物的葡萄糖(图1 1 i上) ，已确定在血清白蛋白。 2 、糖基化可能会对一些酶的活力有不利的影响，比如谷胱甘肽还原酶。 一个缓慢的反应火绒产品，以形成各种交联形成糖基化终产物，通常有吡咯和咪唑类基团是牵连的病理学。 -羧基甲基赖氨酸，这也是源自反应的产物， 1 )其中产品的氧化糖化蛋白是 自与蛋白质抗坏血酸。 2 )另一种由戊糖与精氨酸残基交联形成的产品包括pentosidine (图1lj ) 。 Cross-linking Products following Oxidative Deamination 氧化脱氨后交联型产物。 各种各样的结构出现在胞外结构蛋白，包括胶原蛋白和弹性蛋白以及酶催化羟基化和氧化脱氨赖氨酸的残留物。 交联结构的性质和比例与不同组织和动物的年龄不同。 胶原蛋白前体和胶原样序列的蛋白质一个重要修饰，如补充次级clq是许多赖氨酸残留物的羟化作用。 1 )这些残余物(图llv ) ，接着参与氧化脱氨和交叉连接反应(见上文) 。 -糖化，例如，在肾，肾小球基底膜的蛋白质，大部分羟赖 2 )它们也可能被0 氨酸残留承受双糖单位(葡萄糖-半乳糖) ，在B连接的羟赖氨酸 。N-甲基衍生物，如Nt- me3ohlys ，也是众所周知的。 1)三种-甲基衍生物(单，双， -和三甲基赖氨酸)赖氨酸(图l lw)被发现在蛋白质的各种不同结构，包括组蛋白，核糖体蛋白质，延伸因子，钙调素调钙蛋白，肌球蛋白，细胞色素C 2)三甲基- -羟赖氨酸及其磷酸酯被发现在硅藻硅藻属细胞壁。 C已详加研究。 1)虽然甲基化并不改变电荷对侧链在中性pH值，氢键能力是丢失了，这可能会导致构象变化，接着导致变化的理化和生物学特性。 2)一个生物学特性的影响，甲基赖氨酸侧链是利用蛋白质的降解，其中包括通过ATP的泛素依赖性途径。 Carboxyethyllysine羧乙基赖氨酸 在胶原蛋白和蛋白质胶原类似序列中的一个重要修饰比如补体蛋白亚基C1q 在很多赖氨酸残基发生羟基化。 1)这些残基(Figure 11v)随后可能进行氧化脱胺和交联(参照上面)。 2)它们也可能发生0-糖基化;比如在肾小球基体膜蛋白，许多羟基赖氨酸残基会和一个双糖单位β羟基和羟基赖氨酸连接。 羧乙基赖氨酸碳酰基还原酶/ NADP +的依赖性前列腺素脱氢酶从人胎盘已赖氨酸-238改装N6的-( 1 -羧乙基)赖氨酸(图1 1y ) 。 甲基化 1)三种Nε甲基化衍生物(单-，双-和三甲基赖氨酸)(Figure 11w)已经在许多种蛋白质中发现，包括组蛋白，核糖体蛋白质，延伸因子，调钙蛋白，肌球蛋白还有细胞色素c; 2)Nε-三甲基 -δ-羟基化赖氨酸和它的磷酸酯在硅藻细胞壁中被发现 C甲基化的影响的研究已经很详细: 1) 虽然甲基化没有改变中性PH 下的侧链电荷 (单甲 基-和双甲基化赖氨酸被质子化二四胺衍生物三甲基赖氨酸具有永久的正电荷)，氢键的丢失可能导致构象的改变从而导致物理化学和生物特征的改变。 2) 一个受赖氨酸甲基化影响的特征是蛋白酶降解，包 括ATP-泛素依赖的途径。 8,羟基2，7，10三氨基葵酸 8,羟基2，7，10三氨基葵酸(Figure 11x)一种不常见的氨基酸在动物蛋白质中被发现，位于翻译起始因子eIF-5A中(就是以前所知道的eIF-4D)，通过在细胞培养基中加入[3H]的丁二胺或亚精氨。它的构象和功能都已经被研究 羧乙基化赖氨酸 人的胎盘碳酰基还原酶，NADP+依赖性前列腺素脱氢酶在238位赖氨酸上可以 -羧乙基)赖氨酸(Figure 11y) 修饰成N6-——1 -glucosyl--hydroxyphenylalanine was proposed in cutinase角质酶, but was not confirmed. 葡萄糖乙- 羟布宗有人提议在角质酶，但目前尚未得到证实。 十、苯丙氨酸 Phenylalanine 角质酶中被提出有Oβ-葡糖-β-羟基化苯丙氨酸(，但是没有得到确认。 十一、脯氨酸 Proline 4-反式-羟基脯氨酸 4-trans-Hydroxyproline 脯氨酸残基羟基化修饰出现在胶原蛋白的-Gly-Xaa-Pro-重复单位和相关的胞外结构和功能蛋白比如补体成分C1q和肺的表面糖蛋白SP-A。 1 )它在维持蛋白质典型的三级螺旋结构具有很重要的作用。 2 )羟基脯氨酸(Figure 12a)也是P63植物细胞壁蛋白的重要成分。 3 )土豆块茎的糖蛋白凝集素有很高比例(16%的残基)的羟基脯氨酸;许多糖类是阿拉伯糖和羟基脯氨酸连接。 -羟基脯氨酸 3-反式 这种异构体(Figure 12b)在牛的皮肤中含量很低(大约2%)，但是在一些胶原类型多达到10%。出现在序列结构单元-Gly-3Hyp-4Hyp-Gly-。 3,4-二羟基脯氨酸在硅藻属细胞壁中出现。 羟脯氨酸糖基化衍生物 1 )阿拉伯-羟脯氨酸树胶醛糖，是目前在马铃薯凝集素。 2 )寡糖基 -04- O4- -L- 胺汴西林 羟脯氨酸(图12-c )和O4的半乳糖羟脯氨酸目前在伸展伸展蛋白，幼小的细胞外基质糖蛋白的植物细胞壁，在细胞外可溶性阿拉伯阿拉伯糖蛋白。 十二、丝氨酸 Serine 酰基衍生物 Acyl Derivatives 脂肪酰基Fatty acyl esiers 虽然-palmitoylserine残留已建议将在目前一 些膜相关蛋白，在这些例子的现在的棕榈酰化已确定的联系被描述为暂时半胱氨酸或苏氨酸。因此，虽然有可能的例子脂肪酰丝氨酸残留物(如拟议中的突变(半胱氨酸- 67 ?丝氨酸)人体转铁传递蛋白受体 ，它们是罕见的。 磷酸酯磷酸丝氨酸(图13A ，是一件很普通的修饰，无论是稳定的或可逆转的形式。 1 )酪蛋白和卵黄高磷蛋白的例子是细胞外磷蛋白 ，后者是非常多的磷酸化。 2 )许多真核细胞4磷酸泛酰巯基乙胺丝氨酸。 这衍生物(图13B) ，是目前在大肠杆菌酰基载体蛋白，并在线粒体电子传输复合物。 ( ADP核糖-磷酸)丝氨酸。 大鼠肝蛋白，放射性标记时NAD，加入ADP核糖和磷酸丝氨酸残留物(图13 ) 。 -(N-Acetyl-a-glucosamine葡糖胺-l-phosphoryl)serine. -( N -乙酰-氨基葡萄糖葡糖胺-左旋磷)丝氨酸。 这种磷酸二酯(图13d ) ，是目前在蛋白酶I的柄菌中发现。 瞬态酯中间体的酶反应。 取代的胺酰基脂形成作为中间体，在水解肽和多肽，酯，由丝氨酸蛋白酶，如胰蛋白酶和糜蛋白酶胰凝乳蛋白酶。 --N-acetylgalactosamineyl乙酰半乳糖胺酰)serine Appearance: This common linkage unit is characteristic of animal mucins黏液素, -(a-N-乙酰半乳糖胺酰)丝氨酸 外观:这个共同联动单位的特点动物黏液素，但还存在于许多其他的蛋白质。 结构:外糖链往往与这个由半乳糖或N -乙酰半乳糖胺酰群体，并有大量的各种线性和支链结构被发现。 例子包括白细胞唾液酸，同聚N -乙酰半乳糖胺酰结构，尽管一些含有唾液酸法终端结构和人干扰素a - 2 ，一小部分唾液酸化糖链的结构。 没有明确的规则，为预测这种形式的O型糖基化联系起来，虽然有普遍丰富的脯氨酸，丝氨酸，苏氨酸，丙氨酸残留在当处的多肽序列。 -Mannosylserine. 外观: 1 ) 。寡糖侧链通过甘露，以丝氨酸(苏氨酸)侧链在珊瑚虫黏液糖蛋白联系在一起，。 2 ) 。葡萄糖淀粉酶G2的，从黑曲霉有几个邻挂甘露糖残基和低端寡糖的通过甘露联系。 3 ) 。酵母甘露蛋白质纤维有甘露糖和短甘露糖链相连丝氨酸和/或苏氨酸残留物。 -Galactoslserine. 结构: 1 )二和三半乳糖基团目前在碱性硼-氢硼化物敏感(丝氨酸和苏氨酸- )链接蚯蚓表皮胶原质。 2 ) 。单半乳糖残留物附于联接，以大约十个丝氨酸残团在马铃薯凝集素 3 ) 。低聚糖和包含呋喃糖形式的半乳糖是O型的联系，通过半乳糖，以纤维素酶的复合体杆菌畸形菌体 --Xyloseylserine木糖--.木糖。 这是主要的连接股在葡糖胺聚糖间大的连锁多糖和蛋白质之间 -N--N-乙酰葡萄糖氨基转移酶 外观:这是一个普遍形式的糖基化，在核和细胞质的蛋白质。例子包括核孔的蛋白质，红细胞带4.l ，义RNA聚合酶?转录因子，染色体相关蛋白，细胞角蛋白，并和病毒蛋白质 。 功能:虽然确切的职能，这些改良残留不为人所知，增补和切除的氮物，是参与调节蛋白质的功能。 -Fucosylserine.海藻糖 -海藻糖 表征: 1 )短糖链是相连通过- fucosyl残留物，以具体丝氨酸(或苏氨酸)残留-cys-xxx-xxx-gly-gly-thr/ser-cys 序列在表皮生长因子如表皮生长因子域的几个血-凝血和纤溶纤维蛋白溶解糖蛋白。 2 )0-岩藻糖，也存在于多种糖蛋白，由中国仓鼠卵巢鼠卵巢细胞。 --GlucosyIserine. ( XylosyI ) 2 -葡萄糖丝氨酸 。( xylosyi 2 ) 葡萄糖结构是连在一起的丝氨酸残留表皮生长因子模块的凝血因子vll ( ser52 )和第九章( ser53 )和蛋白质Z (丝氨酸- 53 ) 。共有一致序列为这个修改-半胱氨酸-三十-丝氨酸-三十-亲半胱氨酸- 。 十三、苏氨酸 酰化作用 -磷酸苏氨酸. 在许多磷蛋白中,磷酸苏氨酸的含量比磷酸丝氨酸少 糖基化作用 苏氨酸作为很多种糖蛋白聚糖链的联结点,本质上与丝氨酸的作用相同. 苏氨酸残基周围的氨基酸序列影响糖基化作用,其特异性的决定机制与丝氨酸不同. 十四、色氨酸 尽管吲哚环的光氧化降解性质很活跃,但是色氨酸在体这残基(图15C)，在革兰氏阴性 菌的谷氨酰胺合成酶中可逆的形成，包括大肠杆菌，这个修饰与调节控制有关。 O4-尿苷酰 这个残基在Pll这个蛋白中可逆的形成，它也是谷氨酰胺合成酶调节控制系统的一部分。 烃基化作用 与黄素FAD连接的酪氨酸存在于恶臭假单胞菌中。 十五、酪氨酸 酰化作用 酪氨酸-O-硫酸盐 形态 1)这个残基(如图)很早在牛的血纤维蛋白B中被发现了。 卤化作用 各种各样的卤化衍生物的酪氨酸残基(图15)在蛋白质中被鉴定，特别是海洋无脊椎动物的骨骼蛋白质。比如海螺硬蛋白质的3-亚氯酪氨酸，鲎鳖表皮角质层的3，5-二氯酪氨酸，以及蛇的硬蛋白质的3-溴酪氨酸和3，5-二溴酪氨酸。 各酪氨酸的碘化衍生物形成于甲状腺球蛋白中作为甲状腺激素合成的中间体，它们是3-碘酪氨酸 3，5-二碘酪氨酸 3,5,3’-三碘酪氨酸以及 3,5,3’,5’-四碘酪氨酸。 氧化修饰 左旋多巴 2)自那以后，一些别的蛋白也被发现有酪氨酸残基的硫酸化。许多是细胞分泌的，还有一些是血浆膜蛋白。 特征 羟基酪氨酸(二羟，左旋多巴)(图15)，除了它作为一个游离氨基酸在神经传递中的重要性，它还作为一种蛋白质残基在蚌贝类粘附蛋白和其他无脊椎动物硬化结构中存在，除此之外它还被发现可以氧化为醌。 多巴醌 多巴酪氨酸醌是一个修饰的残基在牛血清胺氧化酶和其他真核生物铜胺氧化酶的活性部位，它也存在于大肠杆菌的胺氧化酶中。 3,3’-二酪氨酸 和 3,3’,5’3’’-四酪氨酸 这些交联结构被发现在节肢弹性蛋白中，一种弹性蛋白存在于节肢动物的弹性韧带。这些残基也被发现，在海胆卵的硬化受精膜中，二酪氨酸还存在于海贻贝的粘连蛋白中。 Isodityrosine. 这种交联结构(图15 )，被发现在伸展蛋白中，一种羟脯氨酸含量丰富的植物细胞壁糖蛋白。 Pulcherosine. 这是isotrityrosine的同分异构体，被发现在蛔虫表皮角质层的胶原蛋白中，被确定为一个小的交联组分，再加上大量的二酪氨酸和四酪氨酸，存在于海胆的胚胎胞膜中。 Clycosylation O--葡萄糖基酪氨酸是一个交联结构在糖原，视网膜蛋白以及兔肌肉之间形成。 O--葡萄糖基酪氨酸存在于梭状芽胞杆菌晶状表 面层的糖蛋白中。 一个单一的-糖基--羟酪氨酸残基可能存在于角质酶中，但没有被证实。 酪氨酰自由基 1) 酪氨酰自由基由两个铁原子稳定，存在于核糖核苷酸还原酶的活性位点上，局部集中于大肠杆菌B2亚单位的Tyr-122位臵。 2)酪氨酸自由基也被发现在其他几个酶，包括前列腺素h合酶和光系统II 脱氢作用 和 成环作用 维多利亚绿色荧光蛋白载色体由 Ser-去氢Tyr-Gly 序列形成。 硫醚交联 一个不寻常的与半胱氨酸残基的交联存在于半乳糖氧化酶中。 1、《生化课件整理之——氨基酸残基的侧链修饰(~~by luckyboy)》是根据已有打印版、师姐电子版、郑飞全文翻译版、李老师ppt以及自己修改整合而成的，错漏之处难免会出现，请以老师讲课内容和课本为准～ 2、分栏排版主要是为了大家方便打印和阅方便，并尽可能表现图文并茂，利 于大家阅读; 3、请记住～我们的目的并不单单为了考试，更多是为了掌握知识～