蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類型ppt

1、蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類型蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類型 劉媛媛劉媛媛 蛋白質(zhì)的分選大體可分為兩條途徑：蛋白質(zhì)的分選大體可分為兩條途徑： （1 1）后轉(zhuǎn)運：游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)如用于后轉(zhuǎn)運：游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)如用于 催化代謝的酶類催化代謝的酶類、核蛋白核蛋白、線粒體和葉綠體蛋白線粒體和葉綠體蛋白 質(zhì)等。質(zhì)等。 （2 2）共轉(zhuǎn)運：在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（共轉(zhuǎn)運：在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）合成的蛋白質(zhì)）合成的蛋白質(zhì) 如膜的整合蛋白如膜的整合蛋白、胞外分泌蛋白胞外分泌蛋白、構(gòu)成細胞器中構(gòu)成細胞器中 的可溶性駐留蛋白等。的可溶性駐留蛋白等。 蛋白質(zhì)分選的類型或機制的角度，可以分為四類：蛋白質(zhì)分選的類型或機制的角

2、度，可以分為四類： （1）蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運）蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運 （transmembrane transport） （2）膜泡運輸（）膜泡運輸（vesicular transport ） （3）選擇性的門控轉(zhuǎn)運（）選擇性的門控轉(zhuǎn)運（gated transport ） （4）細胞質(zhì)機制中的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運）細胞質(zhì)機制中的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運 一一 蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運（蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運（transmembrane transport） 主要是指細胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運到內(nèi)主要是指細胞質(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（包括葉綠體）和過氧化物質(zhì)網(wǎng)、線粒體、質(zhì)體（包括葉綠體）和過氧化物 酶體等細胞器

3、的一種分選方式。酶體等細胞器的一種分選方式。 線粒體和葉綠體蛋白質(zhì)的運轉(zhuǎn)與裝配線粒體和葉綠體蛋白質(zhì)的運轉(zhuǎn)與裝配 1）線粒體蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運與裝配）線粒體蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運與裝配 導(dǎo)肽（導(dǎo)肽（leader peptide）：）：N端引導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運的一端引導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運的一 段氨基酸序列。段氨基酸序列。2080個氨基酸序列。特點：個氨基酸序列。特點： (1)含有豐富的堿性氨基酸，特別是含有豐富的堿性氨基酸，特別是Arg; (2)羥基氨基酸如羥基氨基酸如ser的含量很高；的含量很高； (3)幾乎不含酸性氨基酸；幾乎不含酸性氨基酸； (4)可形成親水性和疏水性的可形成親水性和疏水性的螺旋結(jié)構(gòu)；螺旋結(jié)構(gòu)； 分子伴侶

4、（分子伴侶（molecular chaperones）：細胞中的一）：細胞中的一 類蛋白質(zhì)，可以識別正在合成的多肽或部分折疊類蛋白質(zhì)，可以識別正在合成的多肽或部分折疊 的多肽并與多肽的某些部位相結(jié)合，從而幫助這的多肽并與多肽的某些部位相結(jié)合，從而幫助這 些多肽轉(zhuǎn)運、折疊或裝配，但是其本身并不參與些多肽轉(zhuǎn)運、折疊或裝配，但是其本身并不參與 最終產(chǎn)物的形成。最終產(chǎn)物的形成。 大部分屬于熱休克蛋白（大部分屬于熱休克蛋白（hsp）進化上很保）進化上很保 守，無專一性。守，無專一性。 跨膜蛋白運輸機制跨膜蛋白運輸機制 布朗棘輪模型（布朗棘輪模型（Brownian rachet model）：）：Simo

5、n 線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì)Hsp70（mHsp70）：轉(zhuǎn)運發(fā)動機）：轉(zhuǎn)運發(fā)動機 2 2）葉綠體蛋白質(zhì)的運送及裝配）葉綠體蛋白質(zhì)的運送及裝配 轉(zhuǎn)運肽（轉(zhuǎn)運肽（transit peptides）：細胞質(zhì)中合成的葉）：細胞質(zhì)中合成的葉 綠體前體蛋白，在綠體前體蛋白，在N N端也含有一個額外的氨基酸端也含有一個額外的氨基酸 序列。序列。 目前研究的較多的是類囊體膜和內(nèi)囊體腔中蛋目前研究的較多的是類囊體膜和內(nèi)囊體腔中蛋 白質(zhì)的運送過程。如補光色素蛋白或稱葉綠素白質(zhì)的運送過程。如補光色素蛋白或稱葉綠素 a/ba/b結(jié)合蛋白前體，其轉(zhuǎn)運肽含有結(jié)合蛋白前體，其轉(zhuǎn)運肽含有3535個氨基酸殘個氨基酸殘 基，引導(dǎo)其穿

6、過葉綠體進入基質(zhì)，在基質(zhì)中由特基，引導(dǎo)其穿過葉綠體進入基質(zhì)，在基質(zhì)中由特 異的蛋白酶加工切去轉(zhuǎn)運肽成為成熟的蛋白質(zhì)。異的蛋白酶加工切去轉(zhuǎn)運肽成為成熟的蛋白質(zhì)。 A B 二二 膜泡運輸（膜泡運輸（vesicular transport） 蛋白質(zhì)通過不同類型的轉(zhuǎn)運小泡從其粗面內(nèi)質(zhì)蛋白質(zhì)通過不同類型的轉(zhuǎn)運小泡從其粗面內(nèi)質(zhì) 網(wǎng)合成部位轉(zhuǎn)運至高爾基體進而分選至細胞的網(wǎng)合成部位轉(zhuǎn)運至高爾基體進而分選至細胞的 不同部位，其中涉及各種不同的定向轉(zhuǎn)運，及不同部位，其中涉及各種不同的定向轉(zhuǎn)運，及 膜泡出芽與融合的過程。膜泡出芽與融合的過程。 目前發(fā)現(xiàn)三種不同類型的有被小泡具有不目前發(fā)現(xiàn)三種不同類型的有被小泡具有不

7、 同的物質(zhì)運輸作用：網(wǎng)格蛋白有被小泡，同的物質(zhì)運輸作用：網(wǎng)格蛋白有被小泡， COP有被小泡，有被小泡，COP有被小泡。有被小泡。 三三 選擇性的門控轉(zhuǎn)運（選擇性的門控轉(zhuǎn)運（gated transport） 指在細胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)通過核孔復(fù)合體指在細胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)通過核孔復(fù)合體 選擇性的完成核輸入或從細胞核返回細胞質(zhì)基質(zhì)；選擇性的完成核輸入或從細胞核返回細胞質(zhì)基質(zhì)； 核孔復(fù)合體主要由蛋白質(zhì)構(gòu)成，其總相對分子核孔復(fù)合體主要由蛋白質(zhì)構(gòu)成，其總相對分子 質(zhì)量約為質(zhì)量約為12512510106 6，推測可能含有，推測可能含有100100余種不余種不 同的多肽，共同的多肽，共1 0001 0

8、00多個蛋白質(zhì)分子。多個蛋白質(zhì)分子。 gp210gp210：結(jié)構(gòu)性跨膜蛋白：結(jié)構(gòu)性跨膜蛋白 p62p62：功能性的核孔復(fù)合體蛋白，具有兩個功能：功能性的核孔復(fù)合體蛋白，具有兩個功能 結(jié)構(gòu)域；結(jié)構(gòu)域； 疏水性疏水性N N端區(qū)：可能在核孔復(fù)合體功能活動中直端區(qū)：可能在核孔復(fù)合體功能活動中直 接參與核質(zhì)交換；接參與核質(zhì)交換； C C端區(qū)：可能通過與其它核孔復(fù)合體蛋白相互作端區(qū)：可能通過與其它核孔復(fù)合體蛋白相互作 用，從而將用，從而將p62p62分子穩(wěn)定到核孔復(fù)合體上，為其分子穩(wěn)定到核孔復(fù)合體上，為其N N 端進行核質(zhì)交換活動提供支持；端進行核質(zhì)交換活動提供支持； 1 1）核孔復(fù)合體成分核孔復(fù)合體成分

9、 2 2）核孔復(fù)合體功能核孔復(fù)合體功能 一種特殊的跨膜運輸?shù)鞍讖?fù)合體，是一個雙一種特殊的跨膜運輸?shù)鞍讖?fù)合體，是一個雙 功能、雙向性的親水性核質(zhì)交換通道。功能、雙向性的親水性核質(zhì)交換通道。 雙功能：有兩種運輸方式被動運輸與主動運輸；雙功能：有兩種運輸方式被動運輸與主動運輸； 雙向性：介導(dǎo)蛋白質(zhì)的入核轉(zhuǎn)運，介導(dǎo)雙向性：介導(dǎo)蛋白質(zhì)的入核轉(zhuǎn)運，介導(dǎo)RNA 、核、核 糖核蛋白顆粒（糖核蛋白顆粒（RNP）的出核轉(zhuǎn)運。）的出核轉(zhuǎn)運。 （1 1）親核蛋白（親核蛋白（karyophilic protein） 在細胞質(zhì)內(nèi)合成后，需要或能夠進入細胞核內(nèi)在細胞質(zhì)內(nèi)合成后，需要或能夠進入細胞核內(nèi) 發(fā)揮功能的發(fā)揮功能的

10、一類蛋白質(zhì)；一類蛋白質(zhì)； （2 2）核定位信號核定位信號 (nuclear localization signal， NLS) 親和蛋白的含有的特殊的氨基酸序列，具親和蛋白的含有的特殊的氨基酸序列，具 有定向定位作用的一段序列；有定向定位作用的一段序列； （3 3）胞質(zhì)蛋白因子：）胞質(zhì)蛋白因子：importin/importin/、RanRan等。等。 3 3）親和蛋白質(zhì)入核轉(zhuǎn)運機制親和蛋白質(zhì)入核轉(zhuǎn)運機制 核定位信號核定位信號 （nuclear localization signal)特點特點 NLS是存在于親核蛋白內(nèi)的一些短的氨基酸序列是存在于親核蛋白內(nèi)的一些短的氨基酸序列 片段，富含堿性氨

11、基酸殘基，如片段，富含堿性氨基酸殘基，如Lys、Arg，此，此 外還常含有外還常含有Pro； NLS的氨基酸殘基片段可以是一段連續(xù)的序列的氨基酸殘基片段可以是一段連續(xù)的序列 （T抗原），也可以分成兩段，兩段之間間隔約抗原），也可以分成兩段，兩段之間間隔約 10個氨基酸殘基（核質(zhì)蛋白）；個氨基酸殘基（核質(zhì)蛋白）； NLS序列可存在于親核蛋白的不同部位，在指導(dǎo)序列可存在于親核蛋白的不同部位，在指導(dǎo) 完成核輸入后并不被切除；完成核輸入后并不被切除； NLS只是親核蛋白入核的一個必要條件而非充分只是親核蛋白入核的一個必要條件而非充分 條件條件 。 轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNARNA的核輸出的核輸出 真核細胞

12、中轉(zhuǎn)錄后的真核細胞中轉(zhuǎn)錄后的RNARNA通常需加工、修飾成為通常需加工、修飾成為 成熟的成熟的RNARNA分子后才能被轉(zhuǎn)運出核。分子后才能被轉(zhuǎn)運出核。 （1 1）RNARNA聚合酶聚合酶I I轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄的rRNArRNA分子：以分子：以RNPRNP的形的形 式離開細胞核，需要能量；式離開細胞核，需要能量； （2 2）RNARNA聚合酶聚合酶IIIIII轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄的5s rRNA5s rRNA與與 tRNAtRNA的核的核 輸出由蛋白質(zhì)介導(dǎo)；輸出由蛋白質(zhì)介導(dǎo)； （3 3）RNA RNA 聚合酶聚合酶II II轉(zhuǎn)錄的轉(zhuǎn)錄的hn RNAhn RNA，在核內(nèi)進行，在核內(nèi)進行 5 5端加帽和端加帽和3

13、3端附加多聚端附加多聚A A序列以及剪接等加工序列以及剪接等加工 過程，然后形成成熟的過程，然后形成成熟的mRNAmRNA出核，出核，5 5端的端的 mm7 7GpppG“GpppG“帽子帽子”結(jié)構(gòu)對結(jié)構(gòu)對mRNAmRNA的出核轉(zhuǎn)運是的出核轉(zhuǎn)運是 必要的；必要的； 細胞核中既有正調(diào)控信號保證細胞核中既有正調(diào)控信號保證mRNAmRNA的出核轉(zhuǎn)運，的出核轉(zhuǎn)運， 也有負調(diào)控信號防止也有負調(diào)控信號防止mRNAmRNA的前體被錯誤地運輸，的前體被錯誤地運輸， 后者與剪接體后者與剪接體(spliceosome)(spliceosome)有關(guān)。有關(guān)。 mRNAmRNA的出核轉(zhuǎn)運過程是有極性的，其的出核轉(zhuǎn)運過程是有極性的，其55端在前，端在前， 33端在后。端