胞內(nèi)蛋白的分選和運(yùn)輸細(xì)胞生物學(xué)課件310

1、膜蛋白的區(qū)域性分布膜蛋白的區(qū)域性分布問題：細(xì)胞是如何完成蛋白的定向運(yùn)輸?shù)?？問題：細(xì)胞是如何完成蛋白的定向運(yùn)輸?shù)?？問題：細(xì)胞是如何將不同的膜蛋白運(yùn)送到問題：細(xì)胞是如何將不同的膜蛋白運(yùn)送到 膜的不同的區(qū)域呢？膜的不同的區(qū)域呢？要實(shí)現(xiàn)蛋白的定向運(yùn)輸，細(xì)胞首先得要實(shí)現(xiàn)蛋白的定向運(yùn)輸，細(xì)胞首先得面臨這樣的一個問題，即面臨這樣的一個問題，即如何選擇和如何選擇和區(qū)分不同去向的蛋白區(qū)分不同去向的蛋白，再把它們運(yùn)往，再把它們運(yùn)往特定的地方。特定的地方。這就是這就是分選分選(sorting)蛋白的分選蛋白的分選細(xì)胞根據(jù)蛋白細(xì)胞根據(jù)蛋白是否是否攜有攜有分選信號分選信號，以及，以及分選分選信號信號的的性質(zhì)，選擇性性質(zhì)

2、，選擇性地將其送到細(xì)胞不同的部地將其送到細(xì)胞不同的部位。（蛋白的靶向運(yùn)輸位。（蛋白的靶向運(yùn)輸protein targeting）第十章第十章 胞內(nèi)蛋白的胞內(nèi)蛋白的分選和運(yùn)輸分選和運(yùn)輸回輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分選溶酶體酶蛋白的分選溶酶體酶蛋白的分選back分泌蛋白、膜蛋白的分選分泌蛋白、膜蛋白的分選分選是根據(jù)分選信號而進(jìn)行的。分選是根據(jù)分選信號而進(jìn)行的。分選不僅存在于高爾基體，也存在于細(xì)胞分選不僅存在于高爾基體，也存在于細(xì)胞 的其他部位。的其他部位。分選信號：特定的氨基酸序列分選信號：特定的氨基酸序列或經(jīng)加工修飾而成或經(jīng)加工修飾而成蛋白質(zhì)在蛋白質(zhì)在游離游離核糖體上合成還是在核糖體上合成還是在附著附著核糖體上

3、合成？核糖體上合成？ 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 核糖體核糖體？信號假說信號假說和對進(jìn)入對進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的的蛋白的分選運(yùn)輸?shù)鞍椎姆诌x運(yùn)輸信號肽（信號肽（signal peptide）分選的信號分選的信號信號識別顆粒（信號識別顆粒（srp）多肽多肽n n端若干個疏水氨基酸殘基序列端若干個疏水氨基酸殘基序列細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的核蛋白復(fù)合體，細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的核蛋白復(fù)合體，識別信號肽、核糖體識別信號肽、核糖體信號假說運(yùn)輸?shù)牡鞍准扔羞M(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的運(yùn)輸?shù)牡鞍准扔羞M(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的可溶性可溶性蛋白蛋白，也有，也有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的跨膜跨膜蛋白蛋白信號肽引導(dǎo)多肽鏈通過蛋白質(zhì)信號肽引導(dǎo)多肽鏈通過蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)子轉(zhuǎn)運(yùn)子（膜上的蛋白復(fù)合

4、（膜上的蛋白復(fù)合體形成的轉(zhuǎn)運(yùn)通道）進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)體形成的轉(zhuǎn)運(yùn)通道）進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號肽、信號識別顆粒、信號識別顆粒受體等的相互信號肽、信號識別顆粒、信號識別顆粒受體等的相互作用使核糖體附著。作用使核糖體附著。蛋白進(jìn)行的是一種蛋白進(jìn)行的是一種穿膜穿膜運(yùn)輸運(yùn)輸(transmembrane transport)，轉(zhuǎn)運(yùn)在合成的過程中進(jìn)行，稱轉(zhuǎn)運(yùn)在合成的過程中進(jìn)行，稱共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)（co-translational translocation）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可溶性蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可溶性蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)(單次跨膜蛋白單次跨膜蛋白)（多次跨膜蛋白）（多次跨膜蛋白）其他的蛋白也可含有自

5、己的分選定位信號其他的蛋白也可含有自己的分選定位信號分選信號除了信號肽之外，還有分選信號除了信號肽之外，還有信號斑信號斑細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 核糖體核糖體？細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 核糖體核糖體線粒體線粒體進(jìn)入進(jìn)入線粒體線粒體的蛋白的分選運(yùn)輸?shù)牡鞍椎姆诌x運(yùn)輸分選的信號分選的信號信號序列中帶電荷氨基酸與疏水氨基酸信號序列中帶電荷氨基酸與疏水氨基酸交替交替排列，形成排列，形成兩性兩性 螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋結(jié)構(gòu)。 轉(zhuǎn)運(yùn)的方式也是穿膜運(yùn)輸，但是是在轉(zhuǎn)運(yùn)的方式也是穿膜運(yùn)輸，但是是在翻譯后翻譯后進(jìn)行的。進(jìn)行的。 蛋白以非折疊狀態(tài)穿膜，伴侶蛋白（蛋白以非折疊狀態(tài)穿膜，伴侶蛋白（hsp70hsp

6、70）維持之。）維持之。到線粒體到線粒體基質(zhì)腔基質(zhì)腔的運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸?shù)骄€粒體到線粒體內(nèi)膜內(nèi)膜和和膜間腔膜間腔的運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸外膜轉(zhuǎn)運(yùn)子復(fù)合體中的外膜轉(zhuǎn)運(yùn)子復(fù)合體中的受體受體負(fù)責(zé)對信號肽的負(fù)責(zé)對信號肽的識別識別蛋白質(zhì)運(yùn)往線粒體的不同部位蛋白質(zhì)運(yùn)往線粒體的不同部位到線粒體到線粒體外膜外膜的運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)輸多肽鏈經(jīng)多肽鏈經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)子轉(zhuǎn)運(yùn)子穿膜，線粒體內(nèi)外膜上有不穿膜，線粒體內(nèi)外膜上有不同的轉(zhuǎn)運(yùn)子。同的轉(zhuǎn)運(yùn)子。 蛋白穿膜運(yùn)輸是需要消耗能量的蛋白穿膜運(yùn)輸是需要消耗能量的hsp：熱休克蛋白：熱休克蛋白線粒體內(nèi)外膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)子線粒體內(nèi)外膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)子back引導(dǎo)肽前蛋白受體內(nèi)外膜接觸點(diǎn)成熟線粒體蛋白由電化學(xué)梯度驅(qū)動插入線粒體膜中

7、識別轉(zhuǎn)移到基質(zhì)需要atp參與被信號肽酶切割被切割的信號肽細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 核糖體核糖體線粒體線粒體過氧化物酶體過氧化物酶體進(jìn)入進(jìn)入過氧化物酶體過氧化物酶體的蛋白的的蛋白的分選運(yùn)輸分選運(yùn)輸多以多以skl序列（序列（ser-lys-leu）作為輸入信號）作為輸入信號可溶性受體蛋白可溶性受體蛋白ptsir識別信號，并通過與轉(zhuǎn)識別信號，并通過與轉(zhuǎn)運(yùn)子蛋白的結(jié)合介導(dǎo)蛋白的輸入運(yùn)子蛋白的結(jié)合介導(dǎo)蛋白的輸入這是一種翻譯后的穿膜運(yùn)輸，但在蛋白折疊成這是一種翻譯后的穿膜運(yùn)輸，但在蛋白折疊成成熟構(gòu)型后進(jìn)行穿膜運(yùn)輸成熟構(gòu)型后進(jìn)行穿膜運(yùn)輸細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 核糖體核糖體線粒體線粒體過氧化

8、物酶體過氧化物酶體細(xì)胞核細(xì)胞核進(jìn)入進(jìn)入細(xì)胞核細(xì)胞核的蛋白的的蛋白的分選運(yùn)輸分選運(yùn)輸核輸入受體識別核定位信號，核輸出受體識別核輸出核輸入受體識別核定位信號，核輸出受體識別核輸出信號信號 運(yùn)輸通過運(yùn)輸通過核孔復(fù)合體核孔復(fù)合體進(jìn)行，稱為進(jìn)行，稱為門控運(yùn)輸門控運(yùn)輸(gated transport)。進(jìn)出的蛋白分別含有核定位信號和核輸出信號進(jìn)出的蛋白分別含有核定位信號和核輸出信號核定位核定位信號序列信號序列中富含帶電荷的氨基酸中富含帶電荷的氨基酸。 可為信號肽，也可為信號斑可為信號肽，也可為信號斑。 不被切除，可反復(fù)使用不被切除，可反復(fù)使用。 核輸出信號尚不見共同特征核輸出信號尚不見共同特征。 蛋白的核

9、輸入與核輸出蛋白的核輸入與核輸出門控運(yùn)輸中大分子轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)節(jié)門控運(yùn)輸中大分子轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)節(jié) 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 核糖體核糖體線粒體線粒體過氧化物酶體過氧化物酶體細(xì)胞核細(xì)胞核高爾基體高爾基體細(xì)胞膜細(xì)胞膜溶酶體溶酶體細(xì)胞外細(xì)胞外內(nèi)體內(nèi)體胞內(nèi)蛋白的胞內(nèi)蛋白的小泡小泡運(yùn)輸運(yùn)輸生物合成分泌途徑生物合成分泌途徑胞吞途徑胞吞途徑大多數(shù)運(yùn)輸小泡為大多數(shù)運(yùn)輸小泡為有被小泡有被小泡（coated vesicle）已知的已知的有被小泡有被小泡分三種分三種類型類型網(wǎng)格蛋白有被小泡（網(wǎng)格蛋白有被小泡（clathrinclathrin-coated vesicle-coated vesicle）。）。 copic

10、opi有被小泡（有被小泡（copi-coated vesiclecopi-coated vesicle）。）。 copiicopii有被小泡（有被小泡（copii-coated vesiclecopii-coated vesicle）。）。 gtp酶在有被小泡的形成和去衣被過程中起酶在有被小泡的形成和去衣被過程中起重要作用（重要作用（略略） 三種類型的有被小泡介導(dǎo)不同的運(yùn)輸途徑三種類型的有被小泡介導(dǎo)不同的運(yùn)輸途徑back網(wǎng)格蛋白有被小泡的形成網(wǎng)格蛋白有被小泡的形成 cop(coatmer protein) 有被小泡的形成有被小泡的形成胞內(nèi)眾多的小泡同樣面臨著分選和胞內(nèi)眾多的小泡同樣面臨著分選和

11、定向運(yùn)輸?shù)膯栴}定向運(yùn)輸?shù)膯栴}nsfnsf一種一種atpatp酶酶snapsnap（soluble nsf-attachment proteinsoluble nsf-attachment protein）snaresnaresnapsnap的受體的受體 snare負(fù)責(zé)小泡運(yùn)輸?shù)膶Ｒ恍宰R別負(fù)責(zé)小泡運(yùn)輸?shù)膶Ｒ恍宰R別rab蛋白進(jìn)一步保證小泡停靠的專一性蛋白進(jìn)一步保證小泡?？康膶Ｒ恍詖-snarev-snare和和t-snare t-snare 胞內(nèi)小泡運(yùn)輸?shù)耐緩桨麅?nèi)小泡運(yùn)輸?shù)耐緩桨掏緩桨掏緩缴锖铣煞置谕緩缴锖铣煞置谕緩?1.吞噬作用吞噬作用（phagocytosis）胞吞作用（胞吞作用（en

12、docytosisendocytosis） 吞噬體吞噬體（phagosome） 2.胞飲作用胞飲作用（pinocytosis） 胞飲體胞飲體（pinosome）（receptor-mediated endocytosis）3.受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用吞噬作用吞噬作用（phagocytosis）鼠巨嗜細(xì)胞鼠巨嗜細(xì)胞化學(xué)性變異化學(xué)性變異的血紅細(xì)胞的血紅細(xì)胞早期內(nèi)體的四種分選途徑早期內(nèi)體的四種分選途徑受體與配體解離，配體去溶酶體，受體返膜受體與配體解離，配體去溶酶體，受體返膜受體與配體解離，同去溶酶體受體與配體解離，同去溶酶體受體與配體維持結(jié)合，返膜受體與配體維持結(jié)合，返膜受體與配體維持

13、結(jié)合，穿胞而過受體與配體維持結(jié)合，穿胞而過從內(nèi)體到溶酶體的運(yùn)輸從內(nèi)體到溶酶體的運(yùn)輸back生物合成分泌途徑生物合成分泌途徑1.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體間的蛋白運(yùn)輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體間的蛋白運(yùn)輸3.高爾基體到細(xì)胞表面的蛋白運(yùn)輸高爾基體到細(xì)胞表面的蛋白運(yùn)輸2.高爾基體膜囊間的蛋白運(yùn)輸高爾基體膜囊間的蛋白運(yùn)輸 回輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分選cop ii有被小泡從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到有被小泡從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的運(yùn)輸高爾基體的運(yùn)輸back高爾基體膜囊間兩種可能的高爾基體膜囊間兩種可能的蛋白運(yùn)輸過程蛋白運(yùn)輸過程back高爾基體到細(xì)胞表面的蛋白高爾基體到細(xì)胞表面的蛋白分選運(yùn)輸分選運(yùn)輸小泡運(yùn)輸與細(xì)胞內(nèi)膜的平衡小泡運(yùn)輸與細(xì)胞內(nèi)膜的平衡生物合成分泌

14、途徑生物合成分泌途徑胞吞途徑胞吞途徑第一節(jié)第一節(jié) 胞內(nèi)蛋白的分選信號以及胞內(nèi)蛋白的分選信號以及 運(yùn)輸途徑、運(yùn)輸方式運(yùn)輸途徑、運(yùn)輸方式一、分選信號一、分選信號信號肽和信號斑信號肽和信號斑三、運(yùn)輸方式三、運(yùn)輸方式二、運(yùn)輸途徑二、運(yùn)輸途徑翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)胞吞途徑胞吞途徑穿膜運(yùn)輸穿膜運(yùn)輸門控運(yùn)輸門控運(yùn)輸小泡運(yùn)輸小泡運(yùn)輸?shù)诙?jié)第二節(jié) 胞內(nèi)蛋白的門控運(yùn)輸胞內(nèi)蛋白的門控運(yùn)輸一、門控運(yùn)輸?shù)姆诌x信號及受體一、門控運(yùn)輸?shù)姆诌x信號及受體核定位信號和受體核定位信號和受體三、門控運(yùn)輸中大分子轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)節(jié)三、門控運(yùn)輸中大分子轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)節(jié)二、門控運(yùn)輸?shù)哪芰縼碓炊?、門控運(yùn)輸?shù)哪芰縼碓磏f-at的受調(diào)轉(zhuǎn)運(yùn)的

15、受調(diào)轉(zhuǎn)運(yùn)ran gtpase核輸出信號和受體核輸出信號和受體第三節(jié)第三節(jié) 胞內(nèi)蛋白的穿膜運(yùn)輸胞內(nèi)蛋白的穿膜運(yùn)輸一、蛋白從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到線粒體的運(yùn)輸一、蛋白從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到線粒體的運(yùn)輸分選信號和識別分選信號和識別翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)（翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)（成熟構(gòu)型成熟構(gòu)型）二、蛋白從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到過氧化物酶體的運(yùn)輸二、蛋白從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到過氧化物酶體的運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)途徑：基質(zhì)腔、膜間腔和內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)途徑：基質(zhì)腔、膜間腔和內(nèi)膜翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)（翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)（線性線性）分選信號和識別分選信號和識別能量（能量（atp水解水解）轉(zhuǎn)運(yùn)子轉(zhuǎn)運(yùn)子轉(zhuǎn)運(yùn)子轉(zhuǎn)運(yùn)子能量（能量（atp水解，跨膜電化學(xué)梯度水解，跨膜電化學(xué)梯度）共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)三、蛋白從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的運(yùn)輸三、蛋白從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的運(yùn)