分选膜流专题知识讲座专家讲座

内膜系统Chapter12TheEndomembraneSystem1分选膜流专题知识讲座第1页Segment5TheEndomembraneSystemand

ProteinSorting

内膜系统与蛋白质分选Segment6TheEndomembraneSystemand

MembraneFlow

内膜系统与膜流Segment7TheOriginoftheEndomembraneSystem

内膜系统起源TheEndomembraneSystem2分选膜流专题知识讲座第2页Segment5TheEndomembraneSystem

andProteinSorting

一、细胞内房室化(theregionalizationofthecell)

真核细胞在进化上一个显著特点就是形成了发达细胞质膜系统,膜系统将细胞分成许多微环境(膜结合区室),包含细胞核、内质网、高尔基体、溶酶体、内体和分泌泡等。这些区室含有各自独立结构和功效，但它们是紧密相关。3分选膜流专题知识讲座第3页

Theregionalizationroleintheintracellular

细胞房室化作用1.增加了细胞内膜面积；2.使细胞内生化反应在特定区域内进行；3.对于蛋白质分选、运输和定位起非常主要作用;4.使各细胞器膜合成和装配统一进行，提升了合成效率，并确保了膜结构一致性；5.区室形成相对提升了主要分子浓度，提升了反应效率；6.使在膜上进行酶反应互不干扰等。4分选膜流专题知识讲座第4页二、ProteinSorting蛋白质分选哺乳动物细胞内合成蛋白质约1010种不一样类型，细胞必须准确无误地将每一个蛋白运输到细胞各个正确部位。在进化过程中每种蛋白形成了一个明确地址签(addresstarget),

细胞经过对蛋白质地址签识别进行运输到对应部位

,此过程称为蛋白质分选(proteinsorting)。5分选膜流专题知识讲座第5页蛋白质分选信号假说信号假说(signalhypothesis)：新合成蛋白质分子内包含有某种分选型号(sortingsignal)，这种分选信号含有决定蛋白质在细胞内去向或定位作用。蛋白质可经过不一样方式和机制克服空间障碍，定位到膜结合细胞器中，但就其定位准确性来说，不论何种运输机制都是经过信号引导实现，换句话说，信号序列决定蛋白质正确运输方向。随即试验证实了分选型号、信号识别颗粒及其受体以及细胞器膜上蛋白质传导通道存在，假说变成系统理论。6分选膜流专题知识讲座第6页蛋白质分拣信号是蛋白质分子上一段特殊氨基酸序列，又称为信号肽。定位于不一样部位蛋白质，其信号肽氨基酸序列（氨基酸组成与数目）及其在蛋白质分子上位置是不一样（能够位于蛋白质分子氨基端、羧基端或分子内部）。正是这些不一样信号肽决定了蛋白质分子不一样去向，或者不一样运输路径。蛋白质分捡信号与运输路径7分选膜流专题知识讲座第7页靶向输送蛋白信号序列或成份分泌蛋白信号肽内质网腔蛋白信号肽，C端-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL：赖-天冬-谷-亮序列)线粒体蛋白N端靶向序列（20～80氨基酸残基）核蛋白核定位序列（-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-，SV40T抗原）过氧化体蛋白-Ser-Lys-Leu-（色-赖-亮，orPST序列）溶酶体蛋白Man-6-P（甘露糖-6-磷酸）靶向输送蛋白信号序列或成份导肽导肽8分选膜流专题知识讲座第8页Targetingofaproteintoitsfinaldestinationiscontrolledbyitssignalsequenceorlackthereof(retentionincytosol).ER–signalpeptidemitochondria–presequencechloroplasts–transitpeptideEachsignalsequenceisquitedifferentfromtheothersandquiteincompatibletoensureconsistenttargetingtothecorrectcompartment.

蛋白质分捡信号与运输路径9分选膜流专题知识讲座第9页细胞中各部位(包含细胞质)蛋白质都是来自胞质溶胶，其中细胞核、线粒体、过氧化物酶体和质体所需蛋白由胞质溶胶直接运输；内质网、高尔基体、溶酶体、内体、分泌泡、细胞质膜以及细胞外基质等所需蛋白起始于胞质溶胶，但需经过内质网和高尔基体修饰、加工和中转。蛋白质分捡信号与运输路径10分选膜流专题知识讲座第10页KDEL=赖、天冬、谷、亮

核糖体合成蛋白内质网高尔基复合体

结构性分泌小泡

调整性分泌小泡细胞表面溶酶体N-端信号肽C-端KDEL跨膜螺旋信号浓缩信号Ca2+甘露糖-6-磷酸胞质溶胶细胞核线粒体过氧化物酶体

C-端三肽信号

N-端螺旋信号核输入信号肽11分选膜流专题知识讲座第11页内质网滞留信号

ER滞留蛋白质羧基端羧基端一个四肽序列:Lys-Asp-Glu-Leu-COO-即KDEL信号序列是内质网滞留信号。

高尔基复合体各个部分膜上都有对应KDEL受体，与ER错误包被蛋白结合,形成小泡,并返回到ER。12分选膜流专题知识讲座第12页1.门孔运输(transportthroughnuclearpore)胞质溶胶中合成蛋白质穿过细胞核内外膜形成核孔进入细胞核，被运输蛋白需要有核定位信号。蛋白质运输方式13分选膜流专题知识讲座第13页2.跨膜运输(acrossmembranetransport)胞质溶胶中合成蛋白质进入到内质网、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等则是经过跨膜机制进行运输，需要膜上运输蛋白帮助，被运输蛋白要有信号肽或导肽。

蛋白质运输方式14分选膜流专题知识讲座第14页3.囊泡运输(transportbyvesicles)蛋白质从内质网转运到高尔基体以及从高尔基体转运到溶酶体、分泌泡、细胞质膜、细胞外等则是由小泡介导，这种小泡称为运输小泡。每个运输小泡普通只运输一个蛋白。蛋白质运输方式15分选膜流专题知识讲座第15页Segment6TheEndomembraneSystemand

MembraneFlow

内膜系统与膜流膜流（membraneflow):指细胞膜成份在质膜与内膜系统之间以及内膜系统各结构之间流动现象。膜流=小泡流(vesicleflow):膜流实际上就是膜脂和膜蛋白在细胞内转移与重组过程，因为这个过程是经过膜性小泡出芽与融合来实现，所以又称为小泡流。16分选膜流专题知识讲座第16页质膜与内膜系统各细胞器之间膜成份转移与重组是经过胞吞和胞吐作用实现。内膜系统之间是经过前向运输(anterogradetransport)和逆向运输(retrogradetransport)实现膜成份转移与重组。前向运输//逆向运输前向运输:指膜性小泡从内质网→高尔基复合体及下游细胞器运输。逆向运输:指膜性小泡从高尔基复合体→内质网运输。17分选膜流专题知识讲座第17页细胞吞噬时，质膜(=供体房室)内陷形成吞噬体/胞饮体将膜成份转移到胞内，质膜成份暂时降低；吞噬体/胞饮体与内膜细胞器(=受体房室)融合，内膜系统膜成份暂时增加。供体房室//受体房室细胞胞吐时，内膜系统(=供体房室)形成膜性小泡，内膜系统膜成份暂时降低；膜性小泡与质膜(=受体房室)融合，使质膜成份得到补充。供体房室与受体房室平衡是经过膜再循环而实现。18分选膜流专题知识讲座第18页在细胞分泌和内吞过程中,从膜上形成小泡通常由不一样蛋白质包被，所以称为被膜小泡(coatedvesicles),最少有2种蛋白参加前向运输和逆向运输：参加膜流蛋白质：COPⅠ蛋白(coatedproteinⅠ,COPⅠ):结合于膜性小泡表面，主要介导膜性小泡逆向运输。

COPⅡ蛋白(coatedvesicleⅡ,COPⅡ):与膜性小泡结合，主要参加膜性小泡前向运输。19分选膜流专题知识讲座第19页20分选膜流专题知识讲座第20页Segment7TheOriginoftheEndomembraneSystem

内膜系统起源自学21分选膜流专题知识讲座第21页小结细胞内房室化？蛋白质分选信号假说？蛋白质运输方式？掌握膜流、供体房室、受体房室、前向运输、逆向运输等概念掌握内膜系统各细胞器之间关系掌握分泌蛋白在其合成、加工、运输过程中与各细胞器关系、22分选膜流专题知识讲座第22页信号肽(signalpe