蛋白質(zhì)分選與膜泡運輸

第7章第二局部

蛋白質(zhì)分選與膜泡運輸1整理課件細胞的社會聯(lián)系多細胞生物體內(nèi)沒有細胞是“孤立〞的通過細胞通訊、黏著、連接以及細胞與胞外基質(zhì)的相互作用構(gòu)成復雜的細胞社會決定細胞的行為和命運，包括結(jié)構(gòu)與功能分化、位置以及生死抉擇，維持機體的穩(wěn)態(tài)平衡2整理課件3整理課件RandySchekman發(fā)現(xiàn)了囊泡傳輸所需的一組基因；JamesRothman說明了囊泡是如何與目標融合并傳遞的蛋白質(zhì)機器；ThomasSüdhof那么揭示了信號是如何引導囊泡精確釋放被運輸物的。4整理課件5整理課件6整理課件7整理課件8整理課件9整理課件1975年Blobel和sabatini等提出了信號假說〔signalhypothesis〕，即分泌性蛋白N端作為序列信號肽〔signalsequence或signalpeptide〕，指導分泌性蛋白到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上合成，在蛋白合成結(jié)束前信號肽被切除。信號識別顆粒(SRP)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的信號識別顆粒的受體〔停泊蛋白,DP〕等因子協(xié)助完成這一過程。〔一〕信號假說10整理課件11整理課件12整理課件13整理課件英文名稱為translocon，或translocator或translocationchannel。易位子是與新生蛋白或多肽跨膜轉(zhuǎn)運相關(guān)的多種蛋白的復合物，其成員有Sec61、SRP、SRPR、TRAM及信號肽酶等。易位子新生蛋白鏈接子因子14整理課件15整理課件16整理課件17整理課件18整理課件〔二〕信號肽與共翻譯

肽鏈邊合成邊轉(zhuǎn)移至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的方式稱為共轉(zhuǎn)移?？缒さ鞍椎钠鹗嫁D(zhuǎn)移序列和終止轉(zhuǎn)移序列開始轉(zhuǎn)移序列：蛋白質(zhì)氨基末端的信號序列除作為信號被SRP識別外，還具有起始穿膜轉(zhuǎn)移的作用。

內(nèi)在停止轉(zhuǎn)移錨定序列：肽鏈中還有某些序列與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜具有很強的親合力而結(jié)合在脂雙層之中，能阻止肽鏈繼續(xù)進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔，使其成為跨膜蛋白質(zhì)，稱為停止轉(zhuǎn)移序列。

內(nèi)在信號信號序列：

跨膜蛋白的類型及其取向

起始轉(zhuǎn)移序列和終止轉(zhuǎn)移序列的數(shù)目決定多肽跨膜次數(shù)19整理課件20整理課件跨膜蛋白的類型及其取向peptidase初生肽鏈開啟易位子21整理課件22整理課件23整理課件信號序列〔signalsequence〕：存在于蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)上的線性序列，通常由15-60個氨基酸殘基組成，有些信號序列在完成蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)移后被信號肽酶〔signalpeptidase〕切除；通常信號序列對所引導的蛋白質(zhì)沒有特異性要求。信號斑〔signalpatch〕：存在于完成折疊的蛋白質(zhì)中，構(gòu)成信號斑的信號序列之間可以不相鄰，折疊在一起構(gòu)成蛋白質(zhì)分選的信號。每一種信號序列決定特殊的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運方向。24整理課件25整理課件蛋白質(zhì)分選的途徑：

1、翻譯后轉(zhuǎn)運途徑：在細胞質(zhì)基質(zhì)游離核糖體上完成多肽鏈的合成，然后轉(zhuǎn)運至膜圍繞的細胞器，如線粒體、葉綠體、過氧化物酶體及細胞核，或者成為細胞質(zhì)基質(zhì)的可溶性駐留蛋白和支架蛋白2、共轉(zhuǎn)運翻譯途徑：蛋白質(zhì)合成在游離核糖體上起始之后由信號肽引導轉(zhuǎn)移至糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，然后新生肽邊合成邊轉(zhuǎn)入糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，再經(jīng)高爾基體加工包裝并有其膜泡運送至溶酶體、細胞質(zhì)膜或分泌到胞外。26整理課件蛋白質(zhì)分選的類型：

1、蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運：在細胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、質(zhì)體和過氧化物酶體等細胞器；2、膜泡運輸：通過不同類型的轉(zhuǎn)運小泡從糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成部位轉(zhuǎn)運至高爾基體，進而分選轉(zhuǎn)運至細胞的不同部位；3、選擇性的門控轉(zhuǎn)運：通過核孔復合體選擇性的核輸入和輸出；4、細胞質(zhì)基質(zhì)中的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運。27整理課件28整理課件29整理課件一些典型的分選信號功能信號序列輸入細胞核-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-脯-脯-賴-賴-賴-精-賴-纈輸出細胞核-Leu-Ala-Leu-Lys-Leu-Ala-Gly-Leu-Asp-Ile-輸入線粒體+H3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-Tyr-Leu-Leu-輸入質(zhì)體+H3N-Met-Val-Ala-Met-Ala-Met-Ala-Ser-Leu-Gln-Ser-Ser-Met-Ser-Ser-Leu-Ser-Leu-Ser-Ser-Asn-Ser-Phe-Leu-Gly-Gln-Pro-Leu-Ser-Pro-Ile-Thr-Leu-Ser-Pro-Phe-Leu-Gln-Gly-輸入過氧化物酶體-Ser-Lys-Leu-COO-輸入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)+H3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe-Gln-返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-（KDEL）由質(zhì)膜到內(nèi)體Tyr-X-X-Φ30整理課件31整理課件32整理課件33整理課件34整理課件35整理課件36整理課件37整理課件38整理課件

三．膜泡運輸

膜泡運輸是蛋白運輸?shù)囊环N特有的方式，普遍存在于真核細胞中。在轉(zhuǎn)運過程中不僅涉及蛋白本身的修飾、加工和組裝，還涉及到多種不同膜泡定向運輸及其復雜的調(diào)控過程。1、COPII包被小泡介導從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

高爾基體的運輸，順向運輸；2、COPI包被小泡負責將蛋白從高爾基體

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，逆向運輸；3、網(wǎng)格蛋白有被小泡介導從高爾基體TGN

質(zhì)膜、胞內(nèi)體、溶酶體或植物液泡等的運輸；在受體介導的細胞內(nèi)吞途徑也負責將物質(zhì)從質(zhì)膜

內(nèi)吞泡(細胞質(zhì))

胞內(nèi)體

溶酶體運輸。39整理課件40整理課件在細胞的膜泡運輸中，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相當于重要的物質(zhì)供給站，而高爾基體是重要集散中心。由于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的駐留蛋白具有回收信號，即使有的蛋白發(fā)生逃逸，也會保存或回收回來，所以有人將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)比喻成“開放的監(jiān)獄〞〔openprison〕。高爾基體在細胞的膜泡運輸及其隨之而形成的膜流中起樞紐作用，因此高爾基體聚集在微管組織中心(MTOC)附近并在高爾基體膜囊上結(jié)合有類似動力蛋白的蛋白質(zhì)，從而使高爾基體維持其極性。同樣，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、溶酶體、分泌泡和細胞質(zhì)膜及胞內(nèi)體也都具有各自特異的成分，這是行使復雜的膜泡運輸功能的物質(zhì)根底，但是在膜泡中又必須保證各細胞器和細胞間隔本身成分特別是膜成分的相對恒定。41整理課件42整理課件43整理課件44整理課件運輸小泡尋靶：SRNRE假說Rothman和他的同事發(fā)現(xiàn)動物細胞融合需要一種可溶的細胞質(zhì)蛋白，叫做N-乙基馬來酰亞胺敏感融合蛋白〔N-ethylmaleimide-sensitivefusionprotein，NSF〕以及其他幾種可溶性NSF附著蛋白〔solubeNSFattachmentprotein，SNAP〕，NSF/SNAP能夠介導不同類型小泡的融合，說明它沒有特異性。膜融合的特異性是由另外的膜蛋白提供的，這種蛋白稱為SNAP受體〔SNAPreceptor〕蛋白，或稱為SNARE，它可以作為膜融合時SNAP的附著點。每一種運輸小泡都有一個特殊的v-SNARE〔ve