蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類型

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(yùn)：游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)如用于后轉(zhuǎn)運(yùn)：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(yùn)：在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（共轉(zhuǎn)運(yùn)：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(xì)胞器中構(gòu)成細(xì)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(jī)制的角度，可以分為四類：蛋白質(zhì)分選的類型或機(jī)制的角度，可以分為四類：

2、（1）蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)）蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)（transmembrane transport）（2）膜泡運(yùn)輸（）膜泡運(yùn)輸（vesicular transport ）（3）選擇性的門控轉(zhuǎn)運(yùn)（）選擇性的門控轉(zhuǎn)運(yùn)（gated transport ）（4）細(xì)胞質(zhì)機(jī)制中的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)）細(xì)胞質(zhì)機(jī)制中的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)一一 蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)（蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)（transmembrane transport） 主要是指細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)主要是指細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)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(xì)胞器的一種分選方式。酶體等細(xì)胞器的一種

3、分選方式。線粒體和葉綠體蛋白質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)與裝配線粒體和葉綠體蛋白質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)與裝配1）線粒體蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)與裝配）線粒體蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)與裝配導(dǎo)肽（導(dǎo)肽（leader peptide）：）：n端引導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的一端引導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的一段氨基酸序列。段氨基酸序列。2080個(gè)氨基酸序列。特點(diǎn)：個(gè)氨基酸序列。特點(diǎn)：(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（分子伴侶（molecular chaperone

4、s）：細(xì)胞中的一）：細(xì)胞中的一類蛋白質(zhì)，可以識(shí)別正在合成的多肽或部分折疊類蛋白質(zhì)，可以識(shí)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(yùn)、折疊或裝配，但是其本身并不參與些多肽轉(zhuǎn)運(yùn)、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(jìn)化上很保）進(jìn)化上很保守，無專一性。守，無專一性?？缒さ鞍走\(yùn)輸機(jī)制跨膜蛋白運(yùn)輸機(jī)制布朗棘輪模型（布朗棘輪模型（brownian rachet model）：）：simon線粒體基質(zhì)線粒體基質(zhì)hsp70（mhsp70）：轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)動(dòng)機(jī)）：

5、轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)動(dòng)機(jī) 2 2）葉綠體蛋白質(zhì)的運(yùn)送及裝配）葉綠體蛋白質(zhì)的運(yùn)送及裝配 轉(zhuǎn)運(yùn)肽（轉(zhuǎn)運(yùn)肽（transit peptides）：細(xì)胞質(zhì)中合成的葉）：細(xì)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(gè)額外的氨基酸端也含有一個(gè)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(yùn)送過程。如補(bǔ)光色素蛋白或稱葉綠素白質(zhì)的運(yùn)送過程。如補(bǔ)光色素蛋白或稱葉綠素a/ba/b結(jié)合蛋白前體，其轉(zhuǎn)運(yùn)肽含有結(jié)合蛋白前體，其轉(zhuǎn)運(yùn)肽含有3535個(gè)氨基酸殘個(gè)氨基酸殘基，引導(dǎo)其穿過葉綠體進(jìn)入基質(zhì)，在基質(zhì)中由特基，引導(dǎo)其穿過葉綠體進(jìn)入基質(zhì)，在基質(zhì)中由特異的

6、蛋白酶加工切去轉(zhuǎn)運(yùn)肽成為成熟的蛋白質(zhì)。異的蛋白酶加工切去轉(zhuǎn)運(yùn)肽成為成熟的蛋白質(zhì)。ab二二 膜泡運(yùn)輸（膜泡運(yùn)輸（vesicular transport） 蛋白質(zhì)通過不同類型的轉(zhuǎn)運(yùn)小泡從其粗面內(nèi)質(zhì)蛋白質(zhì)通過不同類型的轉(zhuǎn)運(yùn)小泡從其粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成部位轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體進(jìn)而分選至細(xì)胞的網(wǎng)合成部位轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體進(jìn)而分選至細(xì)胞的不同部位，其中涉及各種不同的定向轉(zhuǎn)運(yùn)，及不同部位，其中涉及各種不同的定向轉(zhuǎn)運(yùn)，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同的物質(zhì)運(yùn)輸作用：網(wǎng)格蛋白有被小泡，同的物質(zhì)運(yùn)輸作用：網(wǎng)格蛋白有被小泡，cop有被小泡，有

7、被小泡，cop有被小泡。有被小泡。三三 選擇性的門控轉(zhuǎn)運(yùn)（選擇性的門控轉(zhuǎn)運(yùn)（gated transport） 指在細(xì)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(xì)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(xì)胞核返回細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)；選擇性的完成核輸入或從細(xì)胞核返回細(xì)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 000多個(gè)蛋白質(zhì)分子。多個(gè)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 p62p6

8、2：功能性的核孔復(fù)合體蛋白，具有兩個(gè)功能：功能性的核孔復(fù)合體蛋白，具有兩個(gè)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(dòng)中直端區(qū)：可能在核孔復(fù)合體功能活動(dòng)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(jìn)行核質(zhì)交換活動(dòng)提供支持；端進(jìn)行核質(zhì)交換活動(dòng)提供支持； 1 1）核孔復(fù)合體成分核孔復(fù)合體成分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(yùn)輸?shù)鞍讖?fù)合體，是一個(gè)雙一種特殊的跨膜運(yùn)輸?shù)鞍讖?fù)合體，是一

9、個(gè)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(yùn)輸方式被動(dòng)運(yùn)輸與主動(dòng)運(yùn)輸；雙功能：有兩種運(yùn)輸方式被動(dòng)運(yùn)輸與主動(dòng)運(yùn)輸； 雙向性：介導(dǎo)蛋白質(zhì)的入核轉(zhuǎn)運(yùn)，介導(dǎo)雙向性：介導(dǎo)蛋白質(zhì)的入核轉(zhuǎn)運(yùn)，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(yùn)。）的出核轉(zhuǎn)運(yùn)。（1 1）親核蛋白（親核蛋白（karyophilic protein） 在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)合成后，需要或能夠進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)合成后，需要或能夠進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮功能的發(fā)揮功能的 一類蛋白質(zhì)；一類蛋白質(zhì)；（2 2）核定位信號(hào)核定位信號(hào) (nuclear localization signal， nl

10、s) 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(yùn)機(jī)制親和蛋白質(zhì)入核轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制核定位信號(hào)核定位信號(hào) （nuclear localization signal)特點(diǎn)特點(diǎn) 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

11、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(gè)氨基酸殘基（核質(zhì)蛋白）；個(gè)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(gè)必要條件而非充分只是親核蛋白入核的一個(gè)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(xì)胞中轉(zhuǎn)錄后的真核細(xì)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(yùn)出核。分子后才能被轉(zhuǎn)運(yùn)出

12、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(xì)胞核，需要能量；式離開細(xì)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(jìn)行，在核內(nèi)進(jìn)行5 5端加帽和端加帽和3 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(yùn)是的出核轉(zhuǎn)運(yùn)是必要的；必要的； 細(xì)胞核中既有正調(diào)控信號(hào)保證細(xì)胞核中既有正調(diào)控信號(hào)保證mrnamrna的出核轉(zhuǎn)運(yùn)，的出核轉(zhuǎn)運(yùn)，也有負(fù)調(diào)控信號(hào)防止也有負(fù)調(diào)控信號(hào)防止mrnamrna的前體被錯(cuò)誤地運(yùn)輸，的前體被錯(cuò)誤地運(yùn)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(yùn)過程是有極性的，其的出核轉(zhuǎn)運(yùn)過程是有極性的，其55端在前，端在前，33端在后