蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類型.ppt

蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類型,劉媛媛,蛋白質(zhì)的分選大體可分為兩條途徑： （1）后轉(zhuǎn)運(yùn)：游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)如用于催化代謝的酶類、核蛋白、線粒體和葉綠體蛋白質(zhì)等。 （2）共轉(zhuǎn)運(yùn)：在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）合成的蛋白質(zhì)如膜的整合蛋白、胞外分泌蛋白、構(gòu)成細(xì)胞器中的可溶性駐留蛋白等。,蛋白質(zhì)分選的類型或機(jī)制的角度，可以分為四類：,（1）蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) （transmembrane transport） （2）膜泡運(yùn)輸（vesicular transport ） （3）選擇性的門控轉(zhuǎn)運(yùn)（gated transport ） （4）細(xì)胞質(zhì)機(jī)制中的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn),一 蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)（transmembrane transport） 主要是指細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、質(zhì)體（包括葉綠體）和過氧化物酶體等細(xì)胞器的一種分選方式。,線粒體和葉綠體蛋白質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)與裝配,1）線粒體蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)與裝配 導(dǎo)肽（leader peptide）：N端引導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的一段氨基酸序列。2080個氨基酸序列。特點(diǎn)： (1)含有豐富的堿性氨基酸，特別是Arg; (2)羥基氨基酸如ser的含量很高； (3)幾乎不含酸性氨基酸； (4)可形成親水性和疏水性的螺旋結(jié)構(gòu)；,分子伴侶（molecular chaperones）：細(xì)胞中的一類蛋白質(zhì)，可以識別正在合成的多肽或部分折疊的多肽并與多肽的某些部位相結(jié)合，從而幫助這些多肽轉(zhuǎn)運(yùn)、折疊或裝配，但是其本身并不參與最終產(chǎn)物的形成。 大部分屬于熱休克蛋白（hsp）進(jìn)化上很保守，無專一性。,跨膜蛋白運(yùn)輸機(jī)制 布朗棘輪模型（Brownian rachet model）：Simon 線粒體基質(zhì)Hsp70（mHsp70）：轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)動機(jī),2）葉綠體蛋白質(zhì)的運(yùn)送及裝配 轉(zhuǎn)運(yùn)肽（transit peptides）：細(xì)胞質(zhì)中合成的葉綠體前體蛋白，在N端也含有一個額外的氨基酸序列。 目前研究的較多的是類囊體膜和內(nèi)囊體腔中蛋白質(zhì)的運(yùn)送過程。如補(bǔ)光色素蛋白或稱葉綠素a/b結(jié)合蛋白前體，其轉(zhuǎn)運(yùn)肽含有35個氨基酸殘基，引導(dǎo)其穿過葉綠體進(jìn)入基質(zhì)，在基質(zhì)中由特異的蛋白酶加工切去轉(zhuǎn)運(yùn)肽成為成熟的蛋白質(zhì)。,A,B,二 膜泡運(yùn)輸（vesicular transport） 蛋白質(zhì)通過不同類型的轉(zhuǎn)運(yùn)小泡從其粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成部位轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體進(jìn)而分選至細(xì)胞的不同部位，其中涉及各種不同的定向轉(zhuǎn)運(yùn)，及膜泡出芽與融合的過程。 目前發(fā)現(xiàn)三種不同類型的有被小泡具有不同的物質(zhì)運(yùn)輸作用：網(wǎng)格蛋白有被小泡，COP有被小泡，COP有被小泡。,三 選擇性的門控轉(zhuǎn)運(yùn)（gated transport） 指在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)通過核孔復(fù)合體選擇性的完成核輸入或從細(xì)胞核返回細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)； 核孔復(fù)合體主要由蛋白質(zhì)構(gòu)成，其總相對分子質(zhì)量約為125106，推測可能含有100余種不同的多肽，共1 000多個蛋白質(zhì)分子。,gp210：結(jié)構(gòu)性跨膜蛋白 p62：功能性的核孔復(fù)合體蛋白，具有兩個功能結(jié)構(gòu)域； 疏水性N端區(qū)：可能在核孔復(fù)合體功能活動中直接參與核質(zhì)交換； C端區(qū)：可能通過與其它核孔復(fù)合體蛋白相互作用，從而將p62分子穩(wěn)定到核孔復(fù)合體上，為其N端進(jìn)行核質(zhì)交換活動提供支持；,1）核孔復(fù)合體成分,2）核孔復(fù)合體功能 一種特殊的跨膜運(yùn)輸?shù)鞍讖?fù)合體，是一個雙功能、雙向性的親水性核質(zhì)交換通道。 雙功能：有兩種運(yùn)輸方式被動運(yùn)輸與主動運(yùn)輸； 雙向性：介導(dǎo)蛋白質(zhì)的入核轉(zhuǎn)運(yùn)，介導(dǎo)RNA 、核糖核蛋白顆粒（RNP）的出核轉(zhuǎn)運(yùn)。,（1）親核蛋白（karyophilic protein） 在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)合成后，需要或能夠進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮功能的 一類蛋白質(zhì)； （2）核定位信號 (nuclear localization signal， NLS) 親和蛋白的含有的特殊的氨基酸序列，具有定向定位作用的一段序列； （3）胞質(zhì)蛋白因子：importin/、Ran等。,3）親和蛋白質(zhì)入核轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制,核定位信號 （nuclear localization signal)特點(diǎn), NLS是存在于親核蛋白內(nèi)的一些短的氨基酸序列片段，富含堿性氨基酸殘基，如Lys、Arg，此外還常含有Pro； NLS的氨基酸殘基片段可以是一段連續(xù)的序列（T抗原），也可以分成兩段，兩段之間間隔約10個氨基酸殘基（核質(zhì)蛋白）； NLS序列可存在于親核蛋白的不同部位，在指導(dǎo)完成核輸入后并不被切除； NLS只是親核蛋白入核的一個必要條件而非充分條件 。,轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA的核輸出,真核細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄后的RNA通常需加工、修飾成為成熟的RNA分子后才能被轉(zhuǎn)運(yùn)出核。 （1）RNA聚合酶I轉(zhuǎn)錄的rRNA分子：以RNP的形式離開細(xì)胞核，需要能量； （2）RNA聚合酶III轉(zhuǎn)錄的5s rRNA與 tRNA的核輸出由蛋白質(zhì)介導(dǎo)；,（3）RNA 聚合酶II轉(zhuǎn)錄的hn RNA，在核內(nèi)進(jìn)行5端加帽和3端附加多聚A序列以及剪接等加工過程，然后形成成熟的mRNA出核，5端的m7GpppG“帽子”結(jié)構(gòu)對mRNA的出核轉(zhuǎn)運(yùn)是必要的；,細(xì)胞核中既有正調(diào)控信號保證mRNA的出核轉(zhuǎn)運(yùn)，也有負(fù)調(diào)控信號防止mRNA的前體被錯誤地運(yùn)輸，后者與剪接體(spliceosome)有關(guān)。 mRNA的出核轉(zhuǎn)運(yùn)過程是有極性的，其5端在