细胞生物学课件：8-细胞物质运输2

1、细胞物质运输2,运输途径,信号假说signal hypothesis,G. Blobel和D. Sabatini提出多肽链上的特殊氨基酸序列（信号肽）可指导蛋白质转至内质网上合成。 the 1999 Nobel Prize. - for the discovery that proteins have intrinsic signals that govern their transport and localization in the cell,进入内质网的蛋白质(ER所属蛋白、分泌性蛋白、溶酶体酶及膜蛋白)，其编码基因在起始密码之后有一组编码特定信号肽序列的密码。凡能先合成该蛋白序列的核

2、糖体都与内质网靠拢并附着其上。,蛋白质合成,蛋白质合成,信号识别颗粒Signal recognition particle,核糖体在内质网的定位与肽链的穿膜转运还需依赖信号识别颗粒（SRP）及其在内质网膜上的受体（SRP-R）及转运体蛋白。,Signal recognition particle, SRP,由6种多肽结合一个7S RNA组成。 can recognizes and binds the signal sequence translated on ribosome in cytosol, and can also bind to an SRP receptor on the RER

3、.,信号肽假说signal hypothesis,游离核糖体上合成信号肽信号肽与SRP结合肽链延伸中止SRP与内质网上受体结合，介导核糖体定位于内质网。,信号肽假说signal hypothesis,在信号肽的引导下，肽链通过核糖体大亚基和转运体蛋白共同形成的通道进入内质网网腔。,信号肽假说signal hypothesis,SRP脱离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切除肽链延伸至终止核糖体分离，蛋白质释放。,信号肽假说,合成后去向,RER上的蛋白质合成后根据穿膜信号的不同可进入网腔中形成游离蛋白质，也可以参与内质网膜的组建。这取决于多肽链上与穿膜相关的起始转运

4、信号（start-transfer signal）和终止转运信号（stop-transfer signal ）,可溶性(游离)蛋白质,跨膜蛋白形成,单次跨膜蛋白： 多肽链有N端的起始转移信号肽，在肽链中部有一段终止转移信号序列。,单次跨膜蛋白,跨膜蛋白形成,单次跨膜蛋白： 信号肽位于多肽链内部，称为内信号肽，介导内开始转移肽插入转移。,多次跨膜蛋白质,多次跨膜蛋白质,蛋白质的门控转运,核内蛋白质运输（门控转运）,小分子物质能较自由的穿过核孔，但蛋白质、RNA等大分子物质就要以门控转运方式运输。 核质蛋白的C端有一个信号序列即核定位信号(nuclear localization signal,

5、NLS) ，pro-pro-lys-lys-lys-Arg-lys-Val，可引导蛋白质进入细胞核，入核后信号不切除。,门控转运,核孔运输还需要有相关的受体蛋白（Imp超家族受体）、衔接蛋白、Ran蛋白及其调控蛋白。 Ran是一种G蛋白，在细胞核内Ran-GTP的含量高，细胞质内Ran-GDP的含量高。,小GTP结合蛋白(small GTP binding protein) 鸟苷酸交换因子 (guanine exchange factor, GRF) Ran GTP酶活化蛋白(Ran GTPase activating protein, RanGAP) Ran 结合蛋白(Ran binding

6、 protein, Ran BP),组成核孔复合体的蛋白上带有Phe和Gly的重复序列，可识别核受体转运.,核蛋白向细胞核的输入过程,囊泡转运vesicle transport,用单位膜特异性或非特异性的包裹物质进行转运。 除胞吞作用和胞吐作用外，细胞内部内膜系统各个部分之间的物质传递也通过膜泡运输方式进行。,从内质网到高尔基体的蛋白质运输由COP衣被小泡(coated vesicles)介导，加工成熟后经反面网状结构分泌。,出芽budding,移动,胞内囊泡在动位蛋白（dynein）、驱动蛋白（kinesin）、肌球蛋白（myosin）牵引下运输沿微管或微丝运行。通过这些蛋白的作用，可使膜泡

7、运抵指定区域。,定位,蛋白质的加工与分泌,糖基化：单糖或寡糖与蛋白质之间通过共价键结合形成糖蛋白的过程。 大多数内质网上合成的蛋白质最终都被糖基化。,内质网中蛋白质的加工包括糖基化、二硫键形成、正确折叠装配等。,N-linked glycosylation in the ER,Asn-X-Ser Asn-X-Thr,糖分子首先连接到RER膜上的多萜醇分子上，装配成寡糖链并被活化，再被糖基转移酶催化转到暴露于RER腔面的新生肽链的天冬酰胺残基上（N连接）。,GC中蛋白质的加工包括糖链修饰、糖基化（O连接） 、多余肽链的水解。 N-连接糖蛋白：起始于内质网，在高尔基体中加工修饰完毕（Asn-Glc

8、NAc） O-连接糖蛋白：在高尔基体中起始并完成修饰，（除蛋白聚糖外， Ser/Thr/Tyr-GalNAc）,蛋白质在高尔基体中糖基化,糖基化的作用是： 使蛋白质能够抵抗消化酶的作用；赋予蛋白质传导信号的功能；糖基化后蛋白可用于形成细胞外被。,蛋白质在高尔基体的水解：ER中合成前胰岛素原ER中切除信号肽成为胰岛素原GC中水解多余肽段并折叠成为胰岛素,蛋白质的分拣与分泌,溶酶体酶的运输,组成溶酶体的各种成分在ER中合成、GC中修饰后经转运小泡参与组建溶酶体。其中蛋白质的转运由分拣信号和GC膜上相应的受体介导。 溶酶体水解酶的分拣信号为6磷酸甘露糖M6P,M6P是一种分选信号，当带有 M6P标记的前体蛋白到达反面高尔基网时，便与反面高尔基网膜内侧的 M6P受体结合，随即触发网格蛋白被在反面高尔基网膜的胞质面组装。,组装完成后，反面高尔基网在局部出芽形成有被小泡，有被小泡脱离反面高尔基网时，小泡表面的网格蛋白被即脱落而成为光滑的运输小泡。装有前体蛋白的运输小泡与细胞内的晚期内吞体融合，形成内溶酶体。,H泵使内溶酶体pH值下降，在酸性环境下，前体蛋白与 M6P受体分离并去磷酸化，成为成熟溶酶体蛋白。 M6P受体随运输小泡回到高