蛋白质分选与膜泡运输

蛋白质分选与膜泡运输第一页，共五十页，编辑于2023年，星期二第一节细胞内蛋白质的分选信号假说与蛋白质分选信号蛋白质分选转运的基本途径与类型蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的分选第二页，共五十页，编辑于2023年，星期二一、信号假说与蛋白质分选信号信号假说（Signalhypothesis) G．Blobel：Signalhypothesis,1975认为蛋白质上的信号肽，指导蛋白质转至内质网上合成。第三页，共五十页，编辑于2023年，星期二分泌性蛋白的合成与其跨膜内质网的共翻译转运第四页，共五十页，编辑于2023年，星期二蛋白质转入内质网合成的过程：

信号肽与SRP结合→肽链延伸终止→SRP与受体(DP)结合→SRP脱离信号肽→肽链在内质网上继续合成，同时信号肽引导新生肽链进入内质网腔→信号肽被切除→肽链延伸至终止→翻译体系解散。这种肽链边合成边向内质网腔转移的方式，称为共翻译转运。第五页，共五十页，编辑于2023年，星期二蛋白质转入内质网合成涉及5种蛋白成分：①信号肽:又称开始转移序列②信号识别颗粒（SRP）③SRP受体（DP）④停止转移序列⑤移位子第六页，共五十页，编辑于2023年，星期二信号肽的一级结构序列疏水核心C端N端第七页，共五十页，编辑于2023年，星期二几种信号序列信号肽（Signalpeptides）与信号斑（Signalpatches）信号肽：存在于蛋白质一级结构上的线性序列，通常16-26个氨基酸残基，有些信号序列在完成蛋白质的定向转移后被信号肽酶（signalpeptidase）切除。信号斑：存在于完成折叠的蛋白质中，构成信号斑的信号序列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白质分选的信号。开始转移序列和停止转移序列

多肽跨膜次数的确定第八页，共五十页，编辑于2023年，星期二信号肽与信号斑第九页，共五十页，编辑于2023年，星期二开始转移序列和停止转移序列第十页，共五十页，编辑于2023年，星期二多肽跨膜次数的确定第十一页，共五十页，编辑于2023年，星期二信号识别颗粒（SRP）第十二页，共五十页，编辑于2023年，星期二分子伴侣信号肽、SRP、DP和易位子之间的关系第十三页，共五十页，编辑于2023年，星期二导肽（Leaderpeptide）与后转移（Posttranslocation）

基本的特征：

蛋白质在细胞质基质中合成以后再转移到这些细胞器中，称翻译后转移（posttranslocation）。蛋白质跨膜转移过程需要ATP使多肽去折叠，还需要一些蛋白质的帮助（如热休克蛋白Hsp70）使其能够正确地折叠成有功能的蛋白。例：线粒体、叶绿体、过氧化物酶体蛋白第十四页，共五十页，编辑于2023年，星期二二、蛋白质分选转运的基本途径与类型分选途径：后翻译转运途径（posttranslationaltranslocation)共翻译转运途径(cotranslationaltranslacation)

第十五页，共五十页，编辑于2023年，星期二第十六页，共五十页，编辑于2023年，星期二转运类型1.门控运输（gatedtransport）：如核孔可以选择性的主动运输大分子物质和RNP复合体，并且允许小分子物质自由进出细胞核。2.跨膜运输（transmembranetransport）：蛋白质通过跨膜通道进入目的地。3.膜泡运输（vesiculartransport）：蛋白质被选择性地包装成运输小泡，定向转运到靶细胞器。如内质网向高尔基体的物质运输、高尔基体分泌形成溶酶体、细胞摄入某些营养物质或激素，都属于这种运输方式。4.细胞质基质中蛋白的转运:与细胞骨架密切相关第十七页，共五十页，编辑于2023年，星期二第十八页，共五十页，编辑于2023年，星期二三、蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的分选蛋白质从细胞质基质输入到线粒体叶绿体基质蛋白与类囊体蛋白的靶向输入过氧化物酶体蛋白的分选第十九页，共五十页，编辑于2023年，星期二定义：位于线粒体前体蛋白N端的一段信号序列（约20个氨基酸残基），能够识别线粒体并牵引蛋白质通过线粒体膜进行运送，也称为信号肽。特点：①含有丰富的带正电荷的碱性氨基酸（精氨酸）；②含较高羟基氨基酸（丝氨酸）；③不含带负电荷的酸性氨基酸；④可形成既具亲水性又具疏水性的α螺旋结构。导肽第二十页，共五十页，编辑于2023年，星期二分子伴侣分子伴侣（molecularchaperon）：细胞中帮助其他蛋白质多肽链转运、折叠或装配，但并不参与最终产物组成的蛋白质分子。

热休克（激）蛋白（heatshockprotein,Hsp）60、70和90家族等。第二十一页，共五十页，编辑于2023年，星期二第二十二页，共五十页，编辑于2023年，星期二第二十三页，共五十页，编辑于2023年，星期二导肽转运线粒体蛋白质的特点需要受体从接触点进入蛋白质要解折叠与重新折叠需要蛋白水解酶需要能量需要分子伴侣的帮助第二十四页，共五十页，编辑于2023年，星期二叶绿体蛋白质的运送及组装第二十五页，共五十页，编辑于2023年，星期二过氧化物酶体蛋白的分选第二十六页，共五十页，编辑于2023年，星期二第二节细胞内膜泡运输细胞内部内膜系统各个部分之间的物质传递常常通过膜泡运输方式进行。膜泡运输是一种高度有组织的定向运输，各类运输泡之所以能够被准确地运到靶细胞器，主要是因为细胞器的胞质面具有特殊的膜标志蛋白。不同的膜标志蛋白组合，决定膜的表面识别特征。第二十七页，共五十页，编辑于2023年，星期二第二十八页，共五十页，编辑于2023年，星期二三种不同类型的包被膜泡

COPII包被膜泡

COPI包被膜泡

网格蛋白包被膜泡包被的主要作用：选择性的将特定蛋白聚集在一起，形成运输小泡；如同模具一样决定运输小泡的外部特征。第二十九页，共五十页，编辑于2023年，星期二三种不同的膜泡运输方式第三十页，共五十页，编辑于2023年，星期二一、COPII包被膜泡的装配与运输负责从内质网高尔基体的物质运输；COPII包被蛋白由5种蛋白亚基组成：Sar1、Sec12、Sec23/Sec24、Sec13/Sec31、Sec16包被蛋白的装配是受控的；COPII包被膜泡具有对转运物质的选择性并使之浓缩。选择性的确定，一是因为COPII蛋白能识别并结合跨膜内质网蛋白胞质面一端的信号序列（Asp-X-Glu），二是内质网腔面的受体能与ER腔中的可溶性蛋白（如分泌蛋白）结合。

第三十一页，共五十页，编辑于2023年，星期二COPII包被膜泡的装配：Sar-GTP与内质网膜的结合起始COPII亚基的装配，形成小泡的包被并出芽，跨膜受体在腔面捕获并富集被转运的可溶性蛋白第三十二页，共五十页，编辑于2023年，星期二第三十三页，共五十页，编辑于2023年，星期二二、COPⅠ包被膜泡的装配与运输运输方向：高尔基体TGN面→CGN面，高尔基体CGN面→ER运输对象：负责回收、转运ER逃逸蛋白(escapedproteins），膜脂双层COPⅠ包被蛋白的组成：7种蛋白质亚基，ARF第三十四页，共五十页，编辑于2023年，星期二细胞器中保留及回收蛋白质的两种机制：转运泡将驻留蛋白排斥在外，防止出芽转运；通过识别驻留蛋白C-端的回收信号(lys-asp-glu-leu,KDEL)的特异性受体，以COPI包被膜泡的形式捕获逃逸蛋白。例:PDI、分子伴侣、SRP受体（KKXX)第三十五页，共五十页，编辑于2023年，星期二三、网格蛋白/接头蛋白包被膜泡

的装配与运输

运输途径：质膜→内体，高尔基体TGN→内体，高尔基体TGN→溶酶体、植物液泡。结构组成：网格蛋白、接头蛋白、受体膜蛋白、发动蛋白第三十六页，共五十页，编辑于2023年，星期二网格蛋白：由3个重链和3个轻链组成，形成一个具有3个曲臂的形状。许多网格蛋白的曲臂部分交织在一起，形成具有5边形网孔的笼子。网格蛋白分子网格包被第三十七页，共五十页，编辑于2023年，星期二接头蛋白（AP）一方面将网格蛋白网格包被连接到质膜上；另一方面特异性地促使膜结合蛋白富集到形成包被的膜区。第三十八页，共五十页，编辑于2023年，星期二当包被膜泡形成时，可溶性蛋白dynamin聚集成一圈围绕在芽的柄部，使柄部的膜尽可能地拉近（小于1.5nm），导致膜融合，pinchoff衣被小泡。第三十九页，共五十页，编辑于2023年，星期二第四十页，共五十页，编辑于2023年，星期二Selectivetransportbyclathrincoatedvesicles第四十一页，共五十页，编辑于2023年，星期二第四十二页，共五十页，编辑于2023年，星期二五、转运膜泡与靶膜的锚定与融合膜泡融合是特异性的选择性融合，从而指导细胞内膜流的方向。选择性融合基于供体膜蛋白与受体膜蛋白的特异性相互作用。第四十三页，共五十页，编辑于2023年，星期二膜泡运输的定向机制（一）SNAREs功能：介导运输小泡与靶膜的融合。类型：v-SNAREs和t-SNAREs。结构：具有一个螺旋结构域，相互缠绕形成跨SNAREs复合体，将小泡与靶膜拉在一起。第四十四页，共五十页，编辑于2023年，星期二SNAREs第四十五页，共五十页，编辑于2023年，星期二SNAREsinvesicletransport第四十六页，共五十页，编辑于2023年，星期二神经细胞中，SNAREs负责突触小泡的停泊和融合。破伤风毒素和肉毒素能选择性地降解SNAREs，阻断神经传导。病毒融合蛋白的工作原理与SNAREs相似，介导病毒与宿主质膜的融合。第四十七页，共五十页，编辑于