受体介导的胞吞作用PPT学习教案

1、会计学1 受体介导的胞吞作用受体介导的胞吞作用 第1页/共38页 第2页/共38页 19641964年，哈佛大学的年，哈佛大学的Thomas RothThomas Roth和和 Keith PorterKeith Porter报道了有关蚊子的卵黄进入报道了有关蚊子的卵黄进入 卵母细胞的可能的机理。他们注意到在卵卵母细胞的可能的机理。他们注意到在卵 母细胞快速增长时期，在卵母细胞表面有母细胞快速增长时期，在卵母细胞表面有 许多压低的纹孔，数量呈戏剧性的增长。许多压低的纹孔，数量呈戏剧性的增长。 这些纹孔，是由原生质膜的凹陷构成的。这些纹孔，是由原生质膜的凹陷构成的。 在它们的内表面被一层粗糙的表

2、层所覆盖在它们的内表面被一层粗糙的表层所覆盖 。 第3页/共38页 在一项有远见的计划中，在一项有远见的计划中，RothRoth和和PorterPorter 假定卵黄蛋白是被特别的吸附在假定卵黄蛋白是被特别的吸附在有被小有被小 窝窝(coated pits)(coated pits)的膜的外表面，并将作为的膜的外表面，并将作为 有被小泡（有被小泡（coated vesicles)coated vesicles)而吸入。这而吸入。这 些有被小泡脱离粗糙的表层后，一个与些有被小泡脱离粗糙的表层后，一个与 另一个结合，使得它们变得更大。另一个结合，使得它们变得更大。 第4页/共38页 有被小泡表面的

3、网格模型 高倍电子显微镜下的照片 第5页/共38页 在生化自然杂志中的第一份有关有在生化自然杂志中的第一份有关有 被小泡的研究是由被小泡的研究是由Barbara PearseBarbara Pearse于于 19751975年在英国剑桥大学的一次医学研年在英国剑桥大学的一次医学研 究会议上发表的。究会议上发表的。PearsePearse揭露了一个揭露了一个 过程。此过程是通过将猪大脑的小泡过程。此过程是通过将猪大脑的小泡 膜通过一个连续的蔗糖浓度梯度做离膜通过一个连续的蔗糖浓度梯度做离 心，直到有被小泡达到纯化分离。有心，直到有被小泡达到纯化分离。有 被小泡中的蛋白质通过被小泡中的蛋白质通过S

4、DSSDS聚丙烯酰聚丙烯酰 胺凝胶电泳被溶解和分离。胺凝胶电泳被溶解和分离。 第6页/共38页 这个结果表示被膜含有一个分子这个结果表示被膜含有一个分子 量大约在量大约在180000180000道尔顿的占优势道尔顿的占优势 的蛋白质种类。的蛋白质种类。PearsePearse命名这个蛋命名这个蛋 白为白为网格蛋白（网格蛋白（clathrin)clathrin)。他通过。他通过 对几种不同类型动物细胞的分离对几种不同类型动物细胞的分离 ，都发现了有被小泡在形成中的，都发现了有被小泡在形成中的 与此相同的蛋白质（从分子量和与此相同的蛋白质（从分子量和 多肽图考虑的）。多肽图考虑的）。 第7页/共3

5、8页 第8页/共38页 BrownBrown和和GoldsteinGoldstein开始了对开始了对FHFH的研究的研究 ，他们分别取正常人和，他们分别取正常人和FHFH患者的皮肤患者的皮肤 所派生的所派生的成纤维细胞成纤维细胞(fibroblast)(fibroblast)进行进行 培养，检测培养，检测胆固醇胆固醇(cholesterol(cholesterol）的代的代 谢过程。他们发现在胆固醇合成中酶谢过程。他们发现在胆固醇合成中酶 的控制率，的控制率，HMGHMG辅酶辅酶A A还原酶可以在还原酶可以在 正常的成纤维细胞中被环境中的正常的成纤维细胞中被环境中的脂蛋脂蛋 白（白（lipop

6、rotein)lipoprotein)（例如（例如LDLLDL）抑制。）抑制。 （图（图2 2） 第9页/共38页 蛋白质浓度蛋白质浓度 血清百分数血清百分数 第10页/共38页 平的降低，并平的降低，并 且伴随成纤维且伴随成纤维 细胞的胆固醇细胞的胆固醇 合成的减少。合成的减少。 第11页/共38页 在发生在发生FHFH的成纤维细胞中测量的成纤维细胞中测量 HMGHMG辅酶辅酶A A还原酶水平，发现它还原酶水平，发现它 们是正常成纤维细胞的们是正常成纤维细胞的40604060倍倍 。另外，全部。另外，全部FHFH成纤维细胞中的成纤维细胞中的 酶活性不受在环境媒介中酶活性不受在环境媒介中LDL

7、LDL出出 现的影响。（图现的影响。（图3 3） 第12页/共38页 实心圆表示培养于含有实心圆表示培养于含有10%胚胎血清的成纤维细胞。胚胎血清的成纤维细胞。 空心圆表示纯合空心圆表示纯合FH患者的成纤维细胞。患者的成纤维细胞。 第13页/共38页 环境中的脂蛋白是怎样影响人工培环境中的脂蛋白是怎样影响人工培 养细胞的细胞质中的酶活性呢？养细胞的细胞质中的酶活性呢？ 为了解释这个问题，为了解释这个问题，BrownBrown和和 GoldsteinGoldstein开始了对细胞和脂蛋白之开始了对细胞和脂蛋白之 间相互影响的研究。间相互影响的研究。 第14页/共38页 他们向培养皿中加入了他们向

8、培养皿中加入了放射性标记（放射性标记（ radioactively labeled)radioactively labeled)的的LDLLDL，培养皿中，培养皿中 包含有从包含有从FHFH患者或正常人中获得的成纤患者或正常人中获得的成纤 维细胞。正常的成纤维细胞以高亲和力维细胞。正常的成纤维细胞以高亲和力 特性结合被标记的特性结合被标记的LDLLDL分子，但是突变的分子，但是突变的 细胞显示出实际上没有能力与这些脂蛋细胞显示出实际上没有能力与这些脂蛋 白分子结合。（图白分子结合。（图4 4） 第15页/共38页 第16页/共38页 这些结论表示出正常细胞有一这些结论表示出正常细胞有一 个个L

9、DLLDL的高特异性受体的高特异性受体，这个，这个 受体在有缺陷的或者在受体在有缺陷的或者在FHFH病病 人的细胞中丢失人的细胞中丢失。 第17页/共38页 为了显像受体结合和为了显像受体结合和内化作用（内化作用（ internalization)internalization)的过程，的过程，BrownBrown和和 GoldsteinGoldstein与与Richard AndersonRichard Anderson合作合作 ，Richard AndersonRichard Anderson利用电子显微利用电子显微 镜对细胞的结构有所研究。镜对细胞的结构有所研究。 第18页/共38页 第

10、19页/共38页 电子显微镜下观察的人成纤维细胞中结合了电子显微镜下观察的人成纤维细胞中结合了LDL的有被小泡。的有被小泡。LDL在结合了高密度电子铁蛋白微粒中很明显。在结合了高密度电子铁蛋白微粒中很明显。 第20页/共38页 在这些膜上的片段是有被小窝，最初被在这些膜上的片段是有被小窝，最初被 RothRoth和和PorterPorter描述，并且在各种细胞类型描述，并且在各种细胞类型 中被发现。尽管来自中被发现。尽管来自FHFH病人的的细胞的病人的的细胞的 表面被发现有相似数量的有被小窝，但表面被发现有相似数量的有被小窝，但 没有没有LDLLDL铁蛋白结合在这些突变细胞上铁蛋白结合在这些突

11、变细胞上 。这结果支持了突变的。这结果支持了突变的FHFH等位基因翻译等位基因翻译 成受体，而这个受体并没有能力结合成受体，而这个受体并没有能力结合LDLLDL 。后来用电子显微镜对。后来用电子显微镜对LDLLDL铁蛋白的内铁蛋白的内 化作用进行研究，显示出胞吞作用的路化作用进行研究，显示出胞吞作用的路 径是这些脂蛋白的内化。径是这些脂蛋白的内化。 第21页/共38页 基于这些结论，这个小组假定受体结基于这些结论，这个小组假定受体结 合合LDLLDL的内化作用是在有被小窝中的内化作用是在有被小窝中LDLLDL 受体的某部位密切相关的。接着这个受体的某部位密切相关的。接着这个 假定，如果一个假定

12、，如果一个LDLLDL受体不能在有被小受体不能在有被小 窝上固定的，它就不能传递它的结合窝上固定的，它就不能传递它的结合 配体给细胞的配体给细胞的溶酶体（溶酶体（lysosomelysosome），）， 并且这样将不能影响在细胞中胆固醇并且这样将不能影响在细胞中胆固醇 的合成。的合成。 第22页/共38页 这时，一个不同类型的突变的这时，一个不同类型的突变的LDLLDL受体受体 被发现。被发现。LDLLDL受体提供了这个新的缺陷受体提供了这个新的缺陷 （通过病人发生（通过病人发生J.DJ.D突变所了解的）结合突变所了解的）结合 放射性标记的放射性标记的LDLLDL的正常总数，受体结的正常总数，

13、受体结 合脂蛋白不能被内化，所以就不能被传合脂蛋白不能被内化，所以就不能被传 送至细胞质的溶酶体进行加工。送至细胞质的溶酶体进行加工。 第23页/共38页 AndersonAnderson和他的合作者假定和他的合作者假定LDLLDL受体受体 是一个跨膜蛋白，正常的会固定的在是一个跨膜蛋白，正常的会固定的在 有被小窝上，因为它的细胞质区域是有被小窝上，因为它的细胞质区域是 与有被小窝的成份特别的结合。可能与有被小窝的成份特别的结合。可能 网格蛋白（但是后来有关联的，例如网格蛋白（但是后来有关联的，例如 适应物的小亚基，正如下面讨论的）适应物的小亚基，正如下面讨论的） 因为这个在细胞质区域的缺陷，

14、因为这个在细胞质区域的缺陷，J.DJ.D突突 变受体是不能在细胞的有被小泡固定变受体是不能在细胞的有被小泡固定 。有这种突变的人表现出相同的表现。有这种突变的人表现出相同的表现 型，因为病人的受体是不能结合到型，因为病人的受体是不能结合到 LDLLDL上的。上的。 第24页/共38页 后来的研究决定了正常的后来的研究决定了正常的LDLLDL受体是受体是 个有个有839839个氨基酸的跨膜糖蛋白，并个氨基酸的跨膜糖蛋白，并 在蛋白的在蛋白的C C末端有末端有5050个氨基酸从膜延个氨基酸从膜延 伸至内部作为细胞质的一个区域。在伸至内部作为细胞质的一个区域。在 对对J.DJ.D突变受体的分析中显示

15、出蛋白质突变受体的分析中显示出蛋白质 包括了一个简单的氨基酸代谢：一个包括了一个简单的氨基酸代谢：一个 酪氨酸残基正常定位的酪氨酸残基正常定位的807807位置被半位置被半 胱氨酸取代。这个简单的在氨基酸序胱氨酸取代。这个简单的在氨基酸序 列上的变化消除了蛋白质在有被小窝列上的变化消除了蛋白质在有被小窝 上变得集中的能力。上变得集中的能力。 第25页/共38页 第26页/共38页 在接下来的几年中，他们的注意力转向了在接下来的几年中，他们的注意力转向了 其他受体的细胞质尾部的氨基酸序列，这其他受体的细胞质尾部的氨基酸序列，这 些受体在有被小窝中变得固定。那么，有些受体在有被小窝中变得固定。那么

16、，有 没有一个共同的没有一个共同的“内化作用信号内化作用信号”？有许？有许 多不同的受体比如胞吞作用的中间受体包多不同的受体比如胞吞作用的中间受体包 括一个必要的酪氨酸残基，这些残基通常括一个必要的酪氨酸残基，这些残基通常 位于序列的位于序列的YXXYXX，这其中的，这其中的Y Y是酪氨酸，是酪氨酸， 而而X X可以是任意的氨基酸，而可以是任意的氨基酸，而是一个含有是一个含有 大的疏水链的氨基酸。研究表明受体的大的疏水链的氨基酸。研究表明受体的 YXXYXX序列与序列与AP2AP2结合素的一个多肽结合素的一个多肽(亚亚 基基) )结合。结合。 第27页/共38页 第28页/共38页 第29页/共38页 这种类型的相互作用就像是电线末端这种类型的相互作用就像是电线末端 的两个分叉的插头与插座之间的对应的两个分叉的插头与插座之间的对应 关系。一旦内化作用信号的残基结合关系。一旦内化作用信号的残基结合 到结合素上，一种额外的吸引力被引到结合素上，一种额外的吸引力被引 起，通过在受体的中枢和起，通过