細(xì)胞生物學(xué)真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)、蛋白質(zhì)分選及膜泡運(yùn)輸提高

1、細(xì)胞生物學(xué)真核細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)、蛋白質(zhì)分選及膜泡運(yùn)輸提高信號肽的一級序列信號肽一級序列由疏水核心（h）、C端（c）和N端（n）三個區(qū)域構(gòu)成。以血清白蛋白和HIV-1型病毒的糖蛋白gp160信號肽為例，顯示出兩者的n區(qū)長度明顯不同 蛋白質(zhì)分選信號蛋白質(zhì)分選信號細(xì)胞內(nèi)合成的蛋白質(zhì)、脂類等物質(zhì)之所以能夠定向的轉(zhuǎn)細(xì)胞內(nèi)合成的蛋白質(zhì)、脂類等物質(zhì)之所以能夠定向的轉(zhuǎn)運(yùn)到特定的細(xì)胞器取決于兩個方面：其一是蛋白質(zhì)中包運(yùn)到特定的細(xì)胞器取決于兩個方面：其一是蛋白質(zhì)中包含特殊的信號序列，其二是細(xì)胞器上具特定的信號識別含特殊的信號序列，其二是細(xì)胞器上具特定的信號識別裝置。裝置。 信號肽信號肽信號識別顆粒信號識別顆粒信號識別

2、顆粒受體信號識別顆粒受體實驗組別含有編碼信號 SRP DP 微粒體序列的mRNA結(jié) 果 1 + - - - 產(chǎn)生含信號肽的完整多肽2 + + - - 合成70100氨基酸殘基后， 肽鏈停止延伸3 + + + - 產(chǎn)生含信號肽的完整多肽4 + + + + 信號肽切除，多肽鏈進(jìn)入 微粒體中 * “+”和和“-”分別代表反應(yīng)混合物中存在（分別代表反應(yīng)混合物中存在（+）或不存在（）或不存在（-）該物質(zhì)）該物質(zhì)。細(xì)胞類至少存在兩類蛋白質(zhì)分選的信號：細(xì)胞類至少存在兩類蛋白質(zhì)分選的信號：信號序列：存在于蛋白質(zhì)一級結(jié)上的線性序列，通常信號序列：存在于蛋白質(zhì)一級結(jié)上的線性序列，通常15-15-6060個氨基酸殘

3、基，有些信號序列在完成蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)移后個氨基酸殘基，有些信號序列在完成蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)移后被信號肽酶切除。被信號肽酶切除。信號斑：存在于完成折疊的蛋白質(zhì)中，構(gòu)成信號斑的信號信號斑：存在于完成折疊的蛋白質(zhì)中，構(gòu)成信號斑的信號序列之間可以不相鄰，折疊在一起構(gòu)成蛋白質(zhì)分選的信號。序列之間可以不相鄰，折疊在一起構(gòu)成蛋白質(zhì)分選的信號。每一種信號序列決定特殊的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方向，如輸入內(nèi)質(zhì)每一種信號序列決定特殊的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方向，如輸入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)通常網(wǎng)的蛋白質(zhì)通常N N端具有一段信號序列，含有端具有一段信號序列，含有6-156-15個帶正電個帶正電荷的非極性氨基酸。目前對于信號斑了解較少，主要是因為荷的非極

4、性氨基酸。目前對于信號斑了解較少，主要是因為它存在于復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)中，很難將其分離出來研究。它存在于復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)中，很難將其分離出來研究。分泌性蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的合成過程分泌性蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的合成過程基質(zhì)中核糖體基質(zhì)中核糖體半合成粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體溶酶體或質(zhì)膜或胞外半合成粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體溶酶體或質(zhì)膜或胞外全合成轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞器全合成轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞器二、蛋白質(zhì)分選的基本途徑和類型二、蛋白質(zhì)分選的基本途徑和類型翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)途徑共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)途徑蛋白質(zhì)合成和分選的分泌途徑蛋白質(zhì)合成和分選的分泌途徑分泌蛋白的成熟過程分泌蛋白的成熟過程蛋白質(zhì)的分選運(yùn)輸途徑主要有四類：蛋白質(zhì)的分選運(yùn)輸途徑主要有四類：門控運(yùn)輸（門控運(yùn)

5、輸（gated transportgated transport）：如核孔可以選擇性的主）：如核孔可以選擇性的主動運(yùn)輸大分子物質(zhì)和動運(yùn)輸大分子物質(zhì)和RNPRNP復(fù)合體，并且允許小分子物質(zhì)自由復(fù)合體，并且允許小分子物質(zhì)自由進(jìn)出細(xì)胞核。進(jìn)出細(xì)胞核?？缒み\(yùn)輸（跨膜運(yùn)輸（transmembrane transporttransmembrane transport）：蛋白質(zhì)通過跨）：蛋白質(zhì)通過跨膜通道進(jìn)入目的地。如細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)在信號序膜通道進(jìn)入目的地。如細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)在信號序列的引導(dǎo)下，通過線粒體上的轉(zhuǎn)位因子，以解折疊的線性分列的引導(dǎo)下，通過線粒體上的轉(zhuǎn)位因子，以解折疊的線性分子進(jìn)

6、入線粒體。子進(jìn)入線粒體。膜泡運(yùn)輸（膜泡運(yùn)輸（vesicular transportvesicular transport）：蛋白質(zhì)被選擇性地：蛋白質(zhì)被選擇性地包裝成運(yùn)輸小泡，定向轉(zhuǎn)運(yùn)到靶細(xì)胞器。如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基包裝成運(yùn)輸小泡，定向轉(zhuǎn)運(yùn)到靶細(xì)胞器。如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的物質(zhì)運(yùn)輸、高爾基體分泌形成溶酶體、細(xì)胞攝入某些營體的物質(zhì)運(yùn)輸、高爾基體分泌形成溶酶體、細(xì)胞攝入某些營養(yǎng)物質(zhì)或激素，都屬于這種運(yùn)輸方式。養(yǎng)物質(zhì)或激素，都屬于這種運(yùn)輸方式。蛋白質(zhì)在細(xì)胞基質(zhì)中的運(yùn)輸（細(xì)胞骨架體系）。蛋白質(zhì)在細(xì)胞基質(zhì)中的運(yùn)輸（細(xì)胞骨架體系）。三、膜泡運(yùn)輸三、膜泡運(yùn)輸 細(xì)胞內(nèi)部內(nèi)膜系統(tǒng)各個部分之間的物質(zhì)傳遞細(xì)胞內(nèi)部內(nèi)膜系統(tǒng)各

7、個部分之間的物質(zhì)傳遞常常通過膜泡運(yùn)輸方式進(jìn)行。如從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾常常通過膜泡運(yùn)輸方式進(jìn)行。如從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體；高爾基體到溶酶體；細(xì)胞分泌物的外排，基體；高爾基體到溶酶體；細(xì)胞分泌物的外排，都要通過過渡性小泡進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。都要通過過渡性小泡進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。 膜泡運(yùn)輸是一種高度有組織的定向運(yùn)輸，各膜泡運(yùn)輸是一種高度有組織的定向運(yùn)輸，各類運(yùn)輸泡之所能夠被準(zhǔn)確地運(yùn)到靶細(xì)胞器，主要類運(yùn)輸泡之所能夠被準(zhǔn)確地運(yùn)到靶細(xì)胞器，主要是因為細(xì)胞器的胞質(zhì)面具有特殊的膜標(biāo)志蛋白。是因為細(xì)胞器的胞質(zhì)面具有特殊的膜標(biāo)志蛋白。許多膜標(biāo)志蛋白存在于不止一種細(xì)胞器，不同的許多膜標(biāo)志蛋白存在于不止一種細(xì)胞器，不同的膜標(biāo)志蛋白組合，決定膜的表

8、面識別特征。膜標(biāo)志蛋白組合，決定膜的表面識別特征。 大多數(shù)運(yùn)輸小泡是在膜的特定區(qū)域以大多數(shù)運(yùn)輸小泡是在膜的特定區(qū)域以出芽方式出芽方式產(chǎn)生的。產(chǎn)生的。其表面具有一個籠子狀的由蛋白質(zhì)構(gòu)成的其表面具有一個籠子狀的由蛋白質(zhì)構(gòu)成的衣被衣被，衣被在運(yùn)輸，衣被在運(yùn)輸小泡與靶細(xì)胞器的膜融合之前解體。衣被具有兩個主要作用小泡與靶細(xì)胞器的膜融合之前解體。衣被具有兩個主要作用：選擇性的將特定蛋白聚集在一起，形成運(yùn)輸小泡；如選擇性的將特定蛋白聚集在一起，形成運(yùn)輸小泡；如同模具一樣決定運(yùn)輸小泡的外部特征，相同性質(zhì)的運(yùn)輸小泡同模具一樣決定運(yùn)輸小泡的外部特征，相同性質(zhì)的運(yùn)輸小泡之所以具有相同的形狀和體積。之所以具有相同的形

9、狀和體積。 胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸沿微管或微絲運(yùn)行，動力來自胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸沿微管或微絲運(yùn)行，動力來自馬達(dá)蛋白馬達(dá)蛋白。與膜泡運(yùn)輸有關(guān)的馬達(dá)蛋白有與膜泡運(yùn)輸有關(guān)的馬達(dá)蛋白有3 3類：一類是動力蛋白，可向類：一類是動力蛋白，可向微管負(fù)端移動；另一類為驅(qū)動蛋白，可牽引物質(zhì)向微管的正微管負(fù)端移動；另一類為驅(qū)動蛋白，可牽引物質(zhì)向微管的正端移動；第三類是肌球蛋白端移動；第三類是肌球蛋白, ,可向微絲的正極運(yùn)動。在馬達(dá)可向微絲的正極運(yùn)動。在馬達(dá)蛋白的作用下，可將膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)到特定的區(qū)域，蛋白的作用下，可將膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)到特定的區(qū)域， 已知三類具有代表性的衣被蛋白，即：籠形蛋白（網(wǎng)格已知三類具有代表性的衣被蛋白，即：籠形蛋白（網(wǎng)格

10、蛋白）、蛋白）、COPICOPI和和COPIICOPII，各介導(dǎo)不同的運(yùn)輸途徑。，各介導(dǎo)不同的運(yùn)輸途徑。 網(wǎng)格蛋白有被小泡網(wǎng)格蛋白有被小泡 網(wǎng)格蛋白有被小泡是最早發(fā)現(xiàn)的衣被小泡，介導(dǎo)高爾網(wǎng)格蛋白有被小泡是最早發(fā)現(xiàn)的衣被小泡，介導(dǎo)高爾基體到質(zhì)膜、胞內(nèi)體、溶酶體或植物液泡的運(yùn)輸，以及質(zhì)基體到質(zhì)膜、胞內(nèi)體、溶酶體或植物液泡的運(yùn)輸，以及質(zhì)膜到細(xì)胞質(zhì)、胞內(nèi)體到溶酶體的運(yùn)輸。膜到細(xì)胞質(zhì)、胞內(nèi)體到溶酶體的運(yùn)輸。 網(wǎng)格蛋白分子由網(wǎng)格蛋白分子由3 3個重鏈和個重鏈和3 3個輕鏈組成，形成一個具個輕鏈組成，形成一個具有有3 3個曲臂的形狀。許多網(wǎng)格蛋白的曲臂部分交織在一起，個曲臂的形狀。許多網(wǎng)格蛋白的曲臂部分交織

11、在一起，形成一個具有形成一個具有5 5邊形網(wǎng)孔的籠子。邊形網(wǎng)孔的籠子。網(wǎng)格蛋白衣被小泡網(wǎng)格蛋白衣被小泡(電鏡照片，分子模型，衣被模型電鏡照片，分子模型，衣被模型)網(wǎng)格蛋白衣被小泡的形態(tài)網(wǎng)格蛋白衣被小泡的形態(tài) 網(wǎng)格蛋白形成的衣被中還有銜接蛋白（網(wǎng)格蛋白形成的衣被中還有銜接蛋白（adaptinadaptin），介于），介于籠形蛋白與配體受體復(fù)合物之間，起連接作用。目前至少發(fā)籠形蛋白與配體受體復(fù)合物之間，起連接作用。目前至少發(fā)現(xiàn)現(xiàn)4 4種不同類型的銜接蛋白，可分別結(jié)合不同類型的受體，形種不同類型的銜接蛋白，可分別結(jié)合不同類型的受體，形成不同性質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)小泡。成不同性質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)小泡。 當(dāng)籠形蛋白衣被小泡形

12、成時，可溶性蛋白動力素（當(dāng)籠形蛋白衣被小泡形成時，可溶性蛋白動力素（dynamin）聚集成一圈圍繞在芽的頸部，將小泡柄部的膜拉）聚集成一圈圍繞在芽的頸部，將小泡柄部的膜拉近（小于），導(dǎo)致膜融合，動力素是一種近（小于），導(dǎo)致膜融合，動力素是一種GTP酶，調(diào)節(jié)小泡酶，調(diào)節(jié)小泡以出芽形式脫離膜的速率。動力素可以召集其它可溶性蛋白以出芽形式脫離膜的速率。動力素可以召集其它可溶性蛋白在小泡的頸部聚集，通過改變膜的形狀和膜脂的組成，促使在小泡的頸部聚集，通過改變膜的形狀和膜脂的組成，促使小跑頸部的膜融合，形成衣被小泡。小跑頸部的膜融合，形成衣被小泡。 當(dāng)衣被小泡從膜上釋放后，衣被很快就解體，屬于當(dāng)衣被小泡

13、從膜上釋放后，衣被很快就解體，屬于hsp70家族的一種分子伴侶充當(dāng)衣被解體的家族的一種分子伴侶充當(dāng)衣被解體的ATP酶。酶?；\形衣被小泡的組成籠形衣被小泡的組成Clathrin衣被小泡的掐斷過程衣被小泡的掐斷過程COP ICOP I衣被小泡衣被小泡 負(fù)責(zé)回收、轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃逸蛋白（負(fù)責(zé)回收、轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃逸蛋白（escaped proteinsescaped proteins）返回）返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。起初發(fā)現(xiàn)于高爾基體碎片，在含有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。起初發(fā)現(xiàn)于高爾基體碎片，在含有ATPATP的溶液中溫育時的溶液中溫育時，能形成非籠形蛋白包被的小泡。，能形成非籠形蛋白包被的小泡。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體輸送運(yùn)輸小泡時，一部分

14、自身的蛋白質(zhì)也內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體輸送運(yùn)輸小泡時，一部分自身的蛋白質(zhì)也不可避免的被運(yùn)送到了高爾基體。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通過兩種機(jī)制維持蛋不可避免的被運(yùn)送到了高爾基體。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通過兩種機(jī)制維持蛋白質(zhì)的平衡白質(zhì)的平衡 ：一是轉(zhuǎn)運(yùn)泡將應(yīng)被保留的駐留蛋白排斥在外，例：一是轉(zhuǎn)運(yùn)泡將應(yīng)被保留的駐留蛋白排斥在外，例如有些駐留蛋白參與形成大的復(fù)合物，因而不能被包裝在出芽如有些駐留蛋白參與形成大的復(fù)合物，因而不能被包裝在出芽形成的轉(zhuǎn)運(yùn)泡中，結(jié)果被保留下來；二是通過對逃逸蛋白的回形成的轉(zhuǎn)運(yùn)泡中，結(jié)果被保留下來；二是通過對逃逸蛋白的回收機(jī)制，使之返回它們正常駐留的部位。收機(jī)制，使之返回它們正常駐留的部位。 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的正常駐留蛋白，不管

15、在腔中還是在膜上，它們在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的正常駐留蛋白，不管在腔中還是在膜上，它們在C端含有一段回收信號序列（端含有一段回收信號序列（retrieval signals），如果它們），如果它們被意外地逃逸進(jìn)入轉(zhuǎn)運(yùn)泡從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運(yùn)至高爾基體被意外地逃逸進(jìn)入轉(zhuǎn)運(yùn)泡從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運(yùn)至高爾基體cis面，則面，則cis面的膜結(jié)合受體蛋白將識別并結(jié)合逃逸蛋白的回收信號，形面的膜結(jié)合受體蛋白將識別并結(jié)合逃逸蛋白的回收信號，形成成COPI衣被小泡將它們返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的蛋白，如衣被小泡將它們返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的蛋白，如蛋白二硫鍵異構(gòu)酶和協(xié)助折疊的分子伴侶，均具有典型的回蛋白二硫鍵異構(gòu)酶和協(xié)助折疊的分子伴侶，均具有典型的

16、回收信號收信號Lys-Asp-Glu-Leu（KDEL）。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜蛋白（如）。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜蛋白（如SRP受體）在受體）在C端有一個不同的回收信號，通常是端有一個不同的回收信號，通常是Lys-Lys-X-X（KKXX，X：任意氨基酸），同樣可保證它們的回收。：任意氨基酸），同樣可保證它們的回收。 COP I衣被小泡還可以介導(dǎo)高爾基體不同區(qū)域間的蛋白質(zhì)衣被小泡還可以介導(dǎo)高爾基體不同區(qū)域間的蛋白質(zhì)運(yùn)輸。運(yùn)輸。COPI衣被小泡衣被小泡COPCOP衣被小泡衣被小泡 介導(dǎo)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的物質(zhì)運(yùn)輸。最早發(fā)現(xiàn)于酵母介導(dǎo)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的物質(zhì)運(yùn)輸。最早發(fā)現(xiàn)于酵母ER在在ATP存在的細(xì)胞質(zhì)液中溫育時，存在的

17、細(xì)胞質(zhì)液中溫育時，ER膜上能形成類似于膜上能形成類似于COP I的衣被小泡，某些溫度敏感型的酵母，由于的衣被小泡，某些溫度敏感型的酵母，由于COP II衣被衣被蛋白發(fā)生變異，在特定溫度下會在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中積累蛋白質(zhì)。蛋白發(fā)生變異，在特定溫度下會在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中積累蛋白質(zhì)。 COP II衣被由多種蛋白質(zhì)構(gòu)成，其中衣被由多種蛋白質(zhì)構(gòu)成，其中Sar1GTP酶與酶與Sec23/ Sec24復(fù)合體結(jié)合在一起，形成緊緊包圍著膜的一層衣被。復(fù)合體結(jié)合在一起，形成緊緊包圍著膜的一層衣被。真核生物的真核生物的COP II衣被蛋白亞單位具有一些橫向同源物（衣被蛋白亞單位具有一些橫向同源物（Paralog），這些同源物可能介導(dǎo)

18、不同的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)，具有不），這些同源物可能介導(dǎo)不同的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)，具有不同的調(diào)節(jié)機(jī)制。同的調(diào)節(jié)機(jī)制。 COP II COP II衣被小泡形成于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的特殊部位，稱為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)出衣被小泡形成于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的特殊部位，稱為內(nèi)質(zhì)網(wǎng)出口（口（exit sitesexit sites），這些部位沒有核糖體，由交織在一起的），這些部位沒有核糖體，由交織在一起的管道和囊泡組成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。管道和囊泡組成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)中，大多數(shù)跨膜蛋白是直由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)中，大多數(shù)跨膜蛋白是直接結(jié)合在接結(jié)合在COP IICOP II衣被上，但是少數(shù)跨膜蛋白和多數(shù)可溶性蛋衣被上，但是少數(shù)跨膜蛋白和多數(shù)可溶

19、性蛋白通過受體與白通過受體與COP IICOP II衣被結(jié)合，這些受體在完成轉(zhuǎn)運(yùn)后，通衣被結(jié)合，這些受體在完成轉(zhuǎn)運(yùn)后，通過過COP ICOP I衣被小泡返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。衣被小泡返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。 COP IICOP II衣被所識別的分選信號位于跨膜蛋白胞質(zhì)面的結(jié)構(gòu)衣被所識別的分選信號位于跨膜蛋白胞質(zhì)面的結(jié)構(gòu)域，形式多樣。域，形式多樣。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐留蛋白回收示意圖內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐留蛋白回收示意圖（二）衣被的形成（二）衣被的形成 衣被是在一類叫作衣被召集衣被是在一類叫作衣被召集GTP酶（酶（coat-recruitment GTPase）作用下形成的。衣被召集）作用下形成的。衣被召集GTP酶通常為單體酶通常為單體GTP

20、酶酶（monomeric GTPase），也叫），也叫G蛋白，起分子開關(guān)的作用蛋白，起分子開關(guān)的作用，結(jié)合，結(jié)合GDP的形式?jīng)]有活性，位于細(xì)胞質(zhì)中，結(jié)合的形式?jīng)]有活性，位于細(xì)胞質(zhì)中，結(jié)合GTP而活而活化，轉(zhuǎn)位至膜上，能與衣被蛋白結(jié)合，促進(jìn)組裝?；?，轉(zhuǎn)位至膜上，能與衣被蛋白結(jié)合，促進(jìn)組裝。 衣被召集衣被召集GTP酶包括酶包括Arf蛋白和蛋白和Sar 1蛋白，蛋白，Arf參與高爾參與高爾基體上籠形蛋白衣被與基體上籠形蛋白衣被與COP I衣被的形成，衣被的形成，Sar 1參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上上COP II衣被的形成，兩者的作用方式大體相似。質(zhì)膜上籠衣被的形成，兩者的作用方式大體相似。質(zhì)膜上籠形蛋白

21、衣被的形成也與形蛋白衣被的形成也與GTP酶有關(guān)，但其成分尚不明確。酶有關(guān)，但其成分尚不明確。 衣被召集衣被召集GTP酶大量存在于細(xì)胞質(zhì)中，但處于結(jié)合酶大量存在于細(xì)胞質(zhì)中，但處于結(jié)合GDP的的失活狀態(tài)。當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上要形成失活狀態(tài)。當(dāng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上要形成COPII衣被小泡時，衣被小泡時，Sar 1釋放釋放GDP結(jié)合結(jié)合GTP而激活，激活的而激活，激活的Sar 1暴露出一條脂肪酸的尾巴暴露出一條脂肪酸的尾巴，插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，然后開始召集衣被蛋白，以衣被蛋白為模型，插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，然后開始召集衣被蛋白，以衣被蛋白為模型形成運(yùn)輸小泡?；罨囊卤徽偌纬蛇\(yùn)輸小泡?；罨囊卤徽偌疓TP酶還可以激活磷脂酶酶還可以激活磷脂

22、酶D（phospholipase D），將一些磷脂水解，使形成衣被的蛋白質(zhì)），將一些磷脂水解，使形成衣被的蛋白質(zhì)牢固地結(jié)合在膜上。牢固地結(jié)合在膜上。 衣被召集衣被召集GTP酶對衣被的形成其動態(tài)調(diào)節(jié)作用，當(dāng)多數(shù)衣酶對衣被的形成其動態(tài)調(diào)節(jié)作用，當(dāng)多數(shù)衣被召集被召集GTP酶處于結(jié)合酶處于結(jié)合GTP的狀態(tài)時，它催化衣被的形成；的狀態(tài)時，它催化衣被的形成；反之當(dāng)多數(shù)衣被召集反之當(dāng)多數(shù)衣被召集GTP酶處于結(jié)合酶處于結(jié)合GDP的狀態(tài)時，它催化的狀態(tài)時，它催化衣被的解體。因此衣被的形成過程是邊形成便解體的動態(tài)過程衣被的解體。因此衣被的形成過程是邊形成便解體的動態(tài)過程，只有在組裝速率大于解體速率時，才能形成衣被

23、小泡。，只有在組裝速率大于解體速率時，才能形成衣被小泡。COPII衣被小泡的組裝衣被小泡的組裝膜泡錨定與融膜泡錨定與融合的特異性是合的特異性是通過轉(zhuǎn)運(yùn)泡膜通過轉(zhuǎn)運(yùn)泡膜上的蛋白和靶上的蛋白和靶膜上的蛋白相膜上的蛋白相互作用獲得的互作用獲得的（三）膜泡運(yùn)輸?shù)亩ㄏ驒C(jī)制（三）膜泡運(yùn)輸?shù)亩ㄏ驒C(jī)制 衣被小泡沿著細(xì)胞內(nèi)的微管被運(yùn)輸?shù)桨屑?xì)胞器，衣被小泡沿著細(xì)胞內(nèi)的微管被運(yùn)輸?shù)桨屑?xì)胞器，馬達(dá)蛋白水解馬達(dá)蛋白水解ATP提供運(yùn)輸?shù)膭恿Α８黝愡\(yùn)輸小泡之提供運(yùn)輸?shù)膭恿?。各類運(yùn)輸小泡之所以能夠被準(zhǔn)確地和靶膜融合，是因為運(yùn)輸小泡表面所以能夠被準(zhǔn)確地和靶膜融合，是因為運(yùn)輸小泡表面的標(biāo)志蛋白能被靶膜上的受體識別，其中涉及識別過

24、的標(biāo)志蛋白能被靶膜上的受體識別，其中涉及識別過程的兩類關(guān)鍵性的蛋白質(zhì)是程的兩類關(guān)鍵性的蛋白質(zhì)是SNAREs（soluble NSF attachment protein receptor）和）和Rabs（targeting GTPase）。其中）。其中SNARE介導(dǎo)運(yùn)輸小泡特異性停泊和介導(dǎo)運(yùn)輸小泡特異性停泊和融合，融合，Rab的作用是使運(yùn)輸小泡靠近靶膜。的作用是使運(yùn)輸小泡靠近靶膜。1 1、SNAREsSNAREs SNAREs SNAREs的作用是保證識別的特異性和介導(dǎo)運(yùn)輸小泡與目標(biāo)的作用是保證識別的特異性和介導(dǎo)運(yùn)輸小泡與目標(biāo)膜的融合。動物細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)膜的融合。動物細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)2020多種多種

25、SNAREsSNAREs，分別分布于特定，分別分布于特定的膜上，位于運(yùn)輸小泡上的叫作的膜上，位于運(yùn)輸小泡上的叫作v-SNAREsv-SNAREs，位于靶膜上的叫作，位于靶膜上的叫作t-SNAREst-SNAREs。v-SNAREsv-SNAREs和和 t-SNAREst-SNAREs都具有一個螺旋結(jié)構(gòu)域，能都具有一個螺旋結(jié)構(gòu)域，能相互纏繞形成跨相互纏繞形成跨SNAREsSNAREs復(fù)合體（復(fù)合體（trans-SNAREs complexestrans-SNAREs complexes），），并通過這個結(jié)構(gòu)將運(yùn)輸小泡的膜與靶膜拉在一起，實現(xiàn)運(yùn)輸小并通過這個結(jié)構(gòu)將運(yùn)輸小泡的膜與靶膜拉在一起，實現(xiàn)運(yùn)

26、輸小泡特異性停泊和融合。泡特異性停泊和融合。 在在SNAREs接到新一輪的運(yùn)輸小泡停泊之前，接到新一輪的運(yùn)輸小泡停泊之前，SNAREs必必須以分離的狀態(tài)存在，須以分離的狀態(tài)存在，NSF（N-ethylmaleimide-sensitive fusion protein, NSF）催化）催化 SNAREs的分離，它是一種類似的分離，它是一種類似分子伴娘的分子伴娘的ATP酶，能夠利用酶，能夠利用ATP作為能量通過插入幾個適配作為能量通過插入幾個適配蛋白（蛋白（adaptor protein）將）將SNAREs復(fù)合體的螺旋纏繞分開復(fù)合體的螺旋纏繞分開T 和和 V SNARSNAR復(fù)合體復(fù)合體SNAR

27、復(fù)合體的解離復(fù)合體的解離 在神經(jīng)細(xì)胞中在神經(jīng)細(xì)胞中SNAREs負(fù)責(zé)突觸小泡的停泊和融合，破傷負(fù)責(zé)突觸小泡的停泊和融合，破傷風(fēng)毒素和肉毒素等細(xì)菌分泌的神經(jīng)性毒素實際上是一類特殊風(fēng)毒素和肉毒素等細(xì)菌分泌的神經(jīng)性毒素實際上是一類特殊的蛋白酶，能夠選擇性地降解的蛋白酶，能夠選擇性地降解SNAREs，從而阻斷神經(jīng)傳導(dǎo)，從而阻斷神經(jīng)傳導(dǎo) 精卵的融合、成肌細(xì)胞的融合均涉及精卵的融合、成肌細(xì)胞的融合均涉及SNAREs，另外病毒，另外病毒融合蛋白的工作原理與融合蛋白的工作原理與SNAREs相似，介導(dǎo)病毒與宿主質(zhì)膜相似，介導(dǎo)病毒與宿主質(zhì)膜的融合。的融合。病毒融合蛋白的工作原理病毒融合蛋白的工作原理2 2、Rabs

28、Rabs Rab也叫也叫targeting GTPase，屬于單體，屬于單體GTP酶，結(jié)構(gòu)類似酶，結(jié)構(gòu)類似于于Ras，已知，已知30余種。不同膜上具有不同的余種。不同膜上具有不同的Rab，每一種細(xì)胞，每一種細(xì)胞器至少含有一種以上的器至少含有一種以上的Rab。Rabs的作用是促進(jìn)和調(diào)節(jié)運(yùn)輸?shù)淖饔檬谴龠M(jìn)和調(diào)節(jié)運(yùn)輸小泡的停泊和融合。與衣被召集小泡的停泊和融合。與衣被召集GTP酶相似的是，起分子開酶相似的是，起分子開關(guān)作用，結(jié)合關(guān)作用，結(jié)合GDP失活，位于細(xì)胞質(zhì)中，結(jié)合失活，位于細(xì)胞質(zhì)中，結(jié)合GTP激活，位激活，位于細(xì)胞膜、內(nèi)膜和運(yùn)輸小泡膜上，調(diào)節(jié)于細(xì)胞膜、內(nèi)膜和運(yùn)輸小泡膜上，調(diào)節(jié)SNAREs復(fù)合體的

29、形復(fù)合體的形成。成。Rabs的調(diào)節(jié)蛋白與其它的調(diào)節(jié)蛋白與其它G蛋白的相似。蛋白的相似。Rabs還有許多效還有許多效應(yīng)因子（應(yīng)因子（effector），其作用是幫助運(yùn)輸小泡聚集和靠近靶膜），其作用是幫助運(yùn)輸小泡聚集和靠近靶膜，觸發(fā)，觸發(fā)SNAREs釋放它的抑制因子。許多運(yùn)輸小泡只有在包釋放它的抑制因子。許多運(yùn)輸小泡只有在包含了特定的含了特定的Rabs和和SNAREs之后才能形成。之后才能形成。Rab的作用的作用（四）細(xì)胞的內(nèi)吞與外排（四）細(xì)胞的內(nèi)吞與外排1 1、受體介導(dǎo)的內(nèi)吞、受體介導(dǎo)的內(nèi)吞 細(xì)胞的內(nèi)吞可分為兩類，批量內(nèi)吞（細(xì)胞的內(nèi)吞可分為兩類，批量內(nèi)吞（Bulk-phase Bulk-phas

30、e endocytosisendocytosis）和受體介導(dǎo)的內(nèi)吞）和受體介導(dǎo)的內(nèi)吞(Receptor mediated (Receptor mediated endocytosis, RME)endocytosis, RME)，批量內(nèi)吞是非特異性的攝入細(xì)胞外物，批量內(nèi)吞是非特異性的攝入細(xì)胞外物質(zhì)，如培養(yǎng)細(xì)胞攝入辣根過氧化物酶。細(xì)胞表面的內(nèi)陷（質(zhì)，如培養(yǎng)細(xì)胞攝入辣根過氧化物酶。細(xì)胞表面的內(nèi)陷（caveolaecaveolae）是發(fā)生非特異性內(nèi)吞的部位。）是發(fā)生非特異性內(nèi)吞的部位。 受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用是一種選擇濃縮機(jī)制，既可保證細(xì)受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用是一種選擇濃縮機(jī)制，既可保證細(xì)胞大量地攝入特定的

31、大分子，同時又避免了吸入細(xì)胞外大量胞大量地攝入特定的大分子，同時又避免了吸入細(xì)胞外大量的液體。低密脂蛋白、運(yùn)鐵蛋白、生長因子、胰島素等蛋白的液體。低密脂蛋白、運(yùn)鐵蛋白、生長因子、胰島素等蛋白類激素、糖蛋白等，都是通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進(jìn)行的。類激素、糖蛋白等，都是通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用進(jìn)行的。 衣被小窩（衣被小窩（coated pitscoated pits）是質(zhì)膜向內(nèi)凹陷的部位，約占肝）是質(zhì)膜向內(nèi)凹陷的部位，約占肝細(xì)胞和成纖維細(xì)胞膜表面積的細(xì)胞和成纖維細(xì)胞膜表面積的2%2%。受體大量集中于此處，凹陷。受體大量集中于此處，凹陷的胞質(zhì)側(cè)具有大量的籠形蛋白和銜接蛋白，類似的結(jié)構(gòu)也存在的胞質(zhì)側(cè)具有大

32、量的籠形蛋白和銜接蛋白，類似的結(jié)構(gòu)也存在于高爾基體的于高爾基體的TGNTGN區(qū)。受體在衣被小窩處的集中與是否結(jié)合配區(qū)。受體在衣被小窩處的集中與是否結(jié)合配體無關(guān)。衣被小窩就相當(dāng)一個分子過濾器（體無關(guān)。衣被小窩就相當(dāng)一個分子過濾器（molecular filtermolecular filter），幫助細(xì)胞獲取所需要的大分子物質(zhì)。），幫助細(xì)胞獲取所需要的大分子物質(zhì)。 運(yùn)輸小泡的衣被中，除籠形蛋白外，還有銜接蛋白（運(yùn)輸小泡的衣被中，除籠形蛋白外，還有銜接蛋白（adaptin）。它介于籠形蛋白與配體受體復(fù)合物之間，起連接）。它介于籠形蛋白與配體受體復(fù)合物之間，起連接作用。銜接蛋白存在有不同的種類，可分

33、別結(jié)合不同類型的受作用。銜接蛋白存在有不同的種類，可分別結(jié)合不同類型的受體。體。 跨膜受體蛋白的胞質(zhì)端有一個由跨膜受體蛋白的胞質(zhì)端有一個由4個氨基酸殘基組成的序列個氨基酸殘基組成的序列（Tyr-X-X-），此序列是發(fā)生內(nèi)吞作用的信號，），此序列是發(fā)生內(nèi)吞作用的信號，X表示任何一表示任何一種氨基酸，種氨基酸，為分子較大的疏水氨基酸，如為分子較大的疏水氨基酸，如Phe、Leu、Met等等，銜接蛋白對此序列有識別能力。，銜接蛋白對此序列有識別能力。 受體同配體結(jié)合后啟動內(nèi)化作用，籠形蛋白開始組裝。在受體同配體結(jié)合后啟動內(nèi)化作用，籠形蛋白開始組裝。在dynamin的作用下掐斷后形成衣被小泡（的作用下掐

34、斷后形成衣被小泡（coated vesicles）。衣被小泡進(jìn)入胞質(zhì)后，衣被蛋白隨即脫去，分子返回到質(zhì)。衣被小泡進(jìn)入胞質(zhì)后，衣被蛋白隨即脫去，分子返回到質(zhì)膜下方，重又參與形成新的衣被小泡。其過程和高爾基體的膜下方，重又參與形成新的衣被小泡。其過程和高爾基體的TGN區(qū)形成溶酶體小泡的過程相似。區(qū)形成溶酶體小泡的過程相似。 膽固醇主要在肝細(xì)胞中合成，隨后與磷脂和蛋白質(zhì)形成低膽固醇主要在肝細(xì)胞中合成，隨后與磷脂和蛋白質(zhì)形成低密脂蛋白（密脂蛋白（low-density lipoproteins，LDL），釋放到血液），釋放到血液中。中。LDL顆粒的質(zhì)量為顆粒的質(zhì)量為3X106Da，直徑，直徑2030n

35、m，芯部含有，芯部含有大約大約1500個膽固醇分子，這些膽固醇分子被酯化成長鏈脂肪個膽固醇分子，這些膽固醇分子被酯化成長鏈脂肪酸。芯部周圍由一脂單層包圍，脂單層包含磷脂分子和未酯酸。芯部周圍由一脂單層包圍，脂單層包含磷脂分子和未酯化的膽固醇以及一個非常大的單鏈糖蛋白質(zhì)化的膽固醇以及一個非常大的單鏈糖蛋白質(zhì) (apolipoprotein B-100)，這個蛋白質(zhì)分子可以和靶膜上的受體結(jié)合。，這個蛋白質(zhì)分子可以和靶膜上的受體結(jié)合。Clathrin 衣被的組裝衣被的組裝 當(dāng)細(xì)胞進(jìn)行膜合成需要膽固醇時，細(xì)胞即合成當(dāng)細(xì)胞進(jìn)行膜合成需要膽固醇時，細(xì)胞即合成LDLLDL跨膜受跨膜受體蛋白，并將其嵌插到質(zhì)膜

36、中。受體與體蛋白，并將其嵌插到質(zhì)膜中。受體與LDLLDL顆粒結(jié)合后，形成顆粒結(jié)合后，形成衣被小泡；進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的衣被小泡隨即脫掉籠形蛋白衣被，衣被小泡；進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的衣被小泡隨即脫掉籠形蛋白衣被，成為平滑小泡，同早期內(nèi)體融合，內(nèi)體中成為平滑小泡，同早期內(nèi)體融合，內(nèi)體中PHPH值低，使受體與值低，使受體與LDLLDL顆粒分離；再經(jīng)晚期內(nèi)體將顆粒分離；再經(jīng)晚期內(nèi)體將LDLLDL送人溶酶體。在溶酶體中送人溶酶體。在溶酶體中，LDLLDL顆粒中的膽固醇酯被水解成游離的膽固醇而被利用。顆粒中的膽固醇酯被水解成游離的膽固醇而被利用。 細(xì)胞對膽固醇的利用具有調(diào)節(jié)能力，當(dāng)細(xì)胞中的膽固醇積細(xì)胞對膽固醇的利用具有調(diào)節(jié)能力，當(dāng)細(xì)胞中的膽固醇積累過多時，細(xì)胞即停止合成自身的膽固醇，同時也關(guān)閉了累過多時，細(xì)胞即停止合成自身的膽固醇，同時也關(guān)閉了LDLLDL受體蛋白的合成途徑，暫停