許重潔-第七章細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)(三)

1、第七章第七章 細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)醫(yī)學(xué)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)授課教師：許重潔授課教師：許重潔 副教授副教授E-mail：醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)目 錄第第七七章章 細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)第第五五節(jié)節(jié) 蛋白質(zhì)的分選蛋白質(zhì)的分選一、一、分泌蛋白合成的模型分泌蛋白合成的模型信號(hào)假說(shuō)信號(hào)假說(shuō)二、二、蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類(lèi)型蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類(lèi)型二、二、蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)乃姆N類(lèi)型蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)乃姆N類(lèi)型四、三種不同類(lèi)型的包被小泡四、三種不同類(lèi)型的包被小泡醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 除線粒體和葉綠體中能合成少量蛋白質(zhì)外，絕除線粒體和葉綠體中能合成少量蛋白質(zhì)外，絕大多數(shù)的蛋白質(zhì)均在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核大多數(shù)的蛋

2、白質(zhì)均在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體上開(kāi)始合成，然后轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞的特定部位，這糖體上開(kāi)始合成，然后轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞的特定部位，這一過(guò)程稱(chēng)蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)運(yùn)（一過(guò)程稱(chēng)蛋白質(zhì)的定向轉(zhuǎn)運(yùn)（protein targetingprotein targeting）或分選（或分選（sortingsorting）。）。 分泌蛋白合成的模型分泌蛋白合成的模型信號(hào)假說(shuō)信號(hào)假說(shuō) 蛋白質(zhì)分選與分選信號(hào)蛋白質(zhì)分選與分選信號(hào) 膜泡運(yùn)輸膜泡運(yùn)輸 第五節(jié)第五節(jié) 細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 信號(hào)假說(shuō)信號(hào)假說(shuō)(Signal hypothesis) (Signal hypothesis) 。 G GBlobelBl

3、obel et al et al：Signal hypothesis,1975Signal hypothesis,1975。 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)N-N-端的信號(hào)肽（端的信號(hào)肽（signal peptidesignal peptide）。）。 信號(hào)識(shí)別顆粒（信號(hào)識(shí)別顆粒（signal recognition particlesignal recognition particle，SRPSRP）。）。 信號(hào)識(shí)別顆粒的受體（又稱(chēng)停泊蛋白信號(hào)識(shí)別顆粒的受體（又稱(chēng)停泊蛋白docking docking proteinprotein，DPDP）等。）等。一、分泌蛋白合成的模型分泌蛋白合成的模型信號(hào)假說(shuō)信號(hào)假說(shuō)醫(yī)

4、學(xué)細(xì)胞生物學(xué)信號(hào)肽v編碼分泌蛋白的編碼分泌蛋白的mRNAmRNA，在起始密碼子，在起始密碼子AUGAUG之后，緊之后，緊跟著一組特定的信號(hào)密碼子（約有跟著一組特定的信號(hào)密碼子（約有45-9045-90核苷酸），核苷酸），由此編碼一段多肽。由此編碼一段多肽。v多肽鏈的開(kāi)始合成在游離核糖體上，信號(hào)密碼子多肽鏈的開(kāi)始合成在游離核糖體上，信號(hào)密碼子轉(zhuǎn)譯信號(hào)肽（轉(zhuǎn)譯信號(hào)肽（signal peptide signal peptide ）醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 信號(hào)肽的兩個(gè)基本作用是信號(hào)肽的兩個(gè)基本作用是: :通過(guò)與通過(guò)與SRPSRP（信號(hào)肽識(shí)別顆粒）的識(shí)別和結(jié)合（信號(hào)肽識(shí)別顆粒）的識(shí)別和結(jié)合, , 引導(dǎo)核糖引導(dǎo)核

5、糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合; ; 通過(guò)信號(hào)序列的疏水性通過(guò)信號(hào)序列的疏水性, ,引導(dǎo)新生肽跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。引導(dǎo)新生肽跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。信號(hào)肽的兩個(gè)基本作用信號(hào)肽的兩個(gè)基本作用醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)信號(hào)識(shí)別顆粒 信號(hào)識(shí)別顆粒（信號(hào)識(shí)別顆粒（signal recognition particlesignal recognition particle，SRPSRP）它既可與新生肽信號(hào)序列和核糖體結(jié)合，又可與）它既可與新生肽信號(hào)序列和核糖體結(jié)合，又可與停泊蛋白結(jié)合。停泊蛋白結(jié)合。 它能特異識(shí)別結(jié)合信號(hào)肽。它能特異識(shí)別結(jié)合信號(hào)肽。SRPSRP占據(jù)核糖體的占據(jù)核糖體的A A位，位，阻擋了攜帶氨基酸的阻擋了攜帶氨基酸的tRN

6、AtRNA進(jìn)入核糖體，使蛋白質(zhì)的合成進(jìn)入核糖體，使蛋白質(zhì)的合成暫時(shí)中止。暫時(shí)中止。醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)信號(hào)識(shí)別顆粒的受體信號(hào)識(shí)別顆粒的受體 信號(hào)識(shí)別顆粒的受體（又稱(chēng)停泊蛋白信號(hào)識(shí)別顆粒的受體（又稱(chēng)停泊蛋白,docking ,docking proteinprotein，DPDP）等）等 存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，可特異地與信號(hào)識(shí)別蛋白結(jié)存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，可特異地與信號(hào)識(shí)別蛋白結(jié)合。合。 過(guò)程過(guò)程: : 信號(hào)肽信號(hào)肽信號(hào)識(shí)別顆粒信號(hào)識(shí)別顆粒信號(hào)識(shí)別顆粒信號(hào)識(shí)別顆粒的受體的受體 合成合成醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)9 9 9內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)SRP受體受體信號(hào)識(shí)別顆粒信號(hào)識(shí)別顆粒 (SRP)核糖體結(jié)合蛋白核糖體結(jié)合蛋白

7、tRNAA P核糖體核糖體mRNA信號(hào)肽信號(hào)肽A醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 引導(dǎo)肽鏈穿過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的信號(hào)肽可以看作開(kāi)始引導(dǎo)肽鏈穿過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的信號(hào)肽可以看作開(kāi)始轉(zhuǎn)移序列轉(zhuǎn)移序列（start transfer sequencestart transfer sequence） 。肽鏈中。肽鏈中還可能有某些序列與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有很強(qiáng)的親和力而結(jié)合還可能有某些序列與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)有很強(qiáng)的親和力而結(jié)合在脂雙層中，這段序列不再轉(zhuǎn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，稱(chēng)為在脂雙層中，這段序列不再轉(zhuǎn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，稱(chēng)為停止轉(zhuǎn)移序列停止轉(zhuǎn)移序列（stop transfer sequencestop transfer sequence）。）。醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 如果一種多肽

8、鏈只有如果一種多肽鏈只有N N端信號(hào)序列而沒(méi)有端信號(hào)序列而沒(méi)有停止序列，那么這種多肽合成后一般進(jìn)入內(nèi)質(zhì)停止序列，那么這種多肽合成后一般進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中；網(wǎng)腔中； 如果一種多肽的停止序列位于分子的中部，如果一種多肽的停止序列位于分子的中部，那么這種多肽最終會(huì)成為跨膜蛋白。含有多個(gè)那么這種多肽最終會(huì)成為跨膜蛋白。含有多個(gè)起始序列和多個(gè)停止序列的多肽將成為多次跨起始序列和多個(gè)停止序列的多肽將成為多次跨膜的膜蛋白。膜的膜蛋白。醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)多個(gè)起始與終止跨膜信號(hào)多個(gè)起始與終止跨膜信號(hào)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 起始轉(zhuǎn)移序列和終止轉(zhuǎn)移序列的數(shù)目決定多肽跨膜次數(shù)。 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)2.2.合成起始后轉(zhuǎn)入合成

9、起始后轉(zhuǎn)入RERRER腔中或嵌入腔中或嵌入ERER膜中，隨后經(jīng)高膜中，隨后經(jīng)高爾基體至溶酶體、細(xì)胞膜或分泌到細(xì)胞外，或作為爾基體至溶酶體、細(xì)胞膜或分泌到細(xì)胞外，或作為ERER和高爾基體自身的蛋白質(zhì)。和高爾基體自身的蛋白質(zhì)。 1.1.在胞質(zhì)合成在胞質(zhì)合成, ,然后轉(zhuǎn)運(yùn)至膜圍然后轉(zhuǎn)運(yùn)至膜圍繞的細(xì)胞器繞的細(xì)胞器。 二、蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類(lèi)型蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類(lèi)型醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 蛋白質(zhì)分選信號(hào)是蛋白質(zhì)分子上的一段特殊的蛋白質(zhì)分選信號(hào)是蛋白質(zhì)分子上的一段特殊的氨基酸序列，稱(chēng)為氨基酸序列，稱(chēng)為信號(hào)肽信號(hào)肽（signal peptidesignal peptide）。）。定定位于不同部

10、位的蛋白質(zhì)，其信號(hào)肽的氨基酸序列及位于不同部位的蛋白質(zhì)，其信號(hào)肽的氨基酸序列及其在蛋白質(zhì)中的位置是不同的，從而決定蛋白質(zhì)的其在蛋白質(zhì)中的位置是不同的，從而決定蛋白質(zhì)的不同去向。不同去向。 游離核糖體負(fù)責(zé)合成輸送到細(xì)胞核、線粒體、溶酶體、過(guò)氧化物酶體的蛋白質(zhì)，以及駐留在胞質(zhì)溶膠的蛋白質(zhì)。醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) （transmembranetransmembrane transport transport） 主要指在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到主要指在細(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)、線粒體和過(guò)氧化物酶體等細(xì)胞器，但進(jìn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體和過(guò)氧化物酶體等細(xì)胞器，但進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與進(jìn)入線粒體和

11、過(guò)氧化物酶體等細(xì)胞器入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與進(jìn)入線粒體和過(guò)氧化物酶體等細(xì)胞器的機(jī)制有所不同。進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與進(jìn)入線粒體和過(guò)的機(jī)制有所不同。進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與進(jìn)入線粒體和過(guò)氧化物酶體等細(xì)胞器的蛋白質(zhì)分選，是一個(gè)多步氧化物酶體等細(xì)胞器的蛋白質(zhì)分選，是一個(gè)多步過(guò)程，需要多個(gè)不同的過(guò)程，需要多個(gè)不同的尋靶序列尋靶序列（targettingtargetting sequencessequences）. . 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)核編碼蛋白質(zhì)如何進(jìn)入線粒體、葉綠體核編碼蛋白質(zhì)如何進(jìn)入線粒體、葉綠體1.1.在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成多肽前體物；在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成多肽前體物；2.2.前體物同細(xì)胞器表面受體結(jié)合；前體物同細(xì)胞器表面受體結(jié)合；3.3.穿

12、膜進(jìn)入細(xì)胞器內(nèi)；穿膜進(jìn)入細(xì)胞器內(nèi)；4.4.前體物被加工成成熟多肽。前體物被加工成成熟多肽。 蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類(lèi)型蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類(lèi)型醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 輸送到細(xì)胞核的蛋白質(zhì)帶有輸送到細(xì)胞核的蛋白質(zhì)帶有核定位信號(hào)核定位信號(hào)(nuclear (nuclear localization signal, NLS)localization signal, NLS)或稱(chēng)為核輸入信號(hào)或稱(chēng)為核輸入信號(hào)(nuclear import signal, NIS)(nuclear import signal, NIS)；是一類(lèi)富含堿性氨基是一類(lèi)富含堿性氨基酸的短肽，可位于蛋白質(zhì)的任何部位。酸的短肽，可位于蛋白

13、質(zhì)的任何部位。 輸送到線粒體的蛋白質(zhì)其氨基端有一輸送到線粒體的蛋白質(zhì)其氨基端有一螺線信號(hào)螺線信號(hào)。 輸送到過(guò)氧化物酶體的蛋白質(zhì)其羧基端有一個(gè)輸送到過(guò)氧化物酶體的蛋白質(zhì)其羧基端有一個(gè)三肽三肽信號(hào)。信號(hào)。 輸送到輸送到ERER的蛋白質(zhì)，其的蛋白質(zhì)，其信號(hào)肽信號(hào)肽位于氨基端。位于氨基端。蛋白質(zhì)的分選信號(hào)與運(yùn)輸途徑蛋白質(zhì)的分選信號(hào)與運(yùn)輸途徑(1)(1)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 輸送到調(diào)節(jié)性分泌小泡中的分泌性蛋白質(zhì)帶有輸送到調(diào)節(jié)性分泌小泡中的分泌性蛋白質(zhì)帶有濃濃縮信號(hào)縮信號(hào)(concentrating signal)(concentrating signal)； 輸送到溶酶體的蛋白質(zhì)帶有輸送到溶酶體的蛋白質(zhì)帶有甘

14、露糖糖甘露糖糖-6-6-磷酸磷酸信信號(hào)；號(hào)； 駐留在駐留在ER的蛋白質(zhì)，在其羧基端有的蛋白質(zhì)，在其羧基端有KDEL信號(hào)信號(hào)(Lys-Asp-Glu-Leu-COO，賴(lài)賴(lài)-天天-谷谷 -亮亮)； 駐留在駐留在GcGc的蛋白質(zhì)，帶有的蛋白質(zhì)，帶有跨膜跨膜螺線信號(hào)。螺線信號(hào)。 定位于胞質(zhì)和細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)沒(méi)有分選信號(hào)，這定位于胞質(zhì)和細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)沒(méi)有分選信號(hào)，這種定位方式稱(chēng)為種定位方式稱(chēng)為違約或欠缺途徑違約或欠缺途徑(default pathway)。蛋白質(zhì)的分選信號(hào)與運(yùn)輸途徑蛋白質(zhì)的分選信號(hào)與運(yùn)輸途徑(2)(2)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 繼信號(hào)肽后，又發(fā)現(xiàn)了一系列蛋白質(zhì)分選信號(hào)(sorting signa

15、ls(sorting signals ) )序列(見(jiàn)下表)），通稱(chēng)信號(hào)序列。功能功能信號(hào)序列組成信號(hào)序列組成輸入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)+H3 N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val- Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu- Gln-Leu-Thr- Lys-Cys-Glu-Val-Phe-Gln滯留內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-輸入線粒體輸入線粒體+H3 N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe- Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-

16、Thr-Leu-Cys-Ser- Ser-Arg-Tyr-Leu-Leu- 輸入細(xì)胞核輸入輸入細(xì)胞核輸入過(guò)氧化物酶體過(guò)氧化物酶體-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-Ser-Lys-Leu-醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)23 選擇性的門(mén)控運(yùn)輸選擇性的門(mén)控運(yùn)輸(gated (gated t.)t.)?？缒み\(yùn)輸跨膜運(yùn)輸( (transmembranetransmembrane t.)t.)。膜泡運(yùn)輸膜泡運(yùn)輸(vesicular t.)(vesicular t.)。細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的蛋白質(zhì)的細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。轉(zhuǎn)運(yùn)。三、蛋白運(yùn)輸?shù)乃姆N基本類(lèi)型醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（一）選擇性的門(mén)控運(yùn)輸選擇性

17、的門(mén)控運(yùn)輸 通過(guò)核孔的運(yùn)輸（通過(guò)核孔的運(yùn)輸（Transport through Transport through nuclear porenuclear pore） 細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)通過(guò)核孔選擇性地細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)通過(guò)核孔選擇性地完成核輸入和核輸出。輸送到細(xì)胞核的蛋白質(zhì)帶有完成核輸入和核輸出。輸送到細(xì)胞核的蛋白質(zhì)帶有核定位信號(hào)核定位信號(hào)(nuclear localization signal, NLS)(nuclear localization signal, NLS)或稱(chēng)為核輸入信號(hào)或稱(chēng)為核輸入信號(hào)(nuclear import signal, (nuclear impor

18、t signal, NIS)NIS)；是一類(lèi)富含堿性氨基酸的短肽，可位于蛋白；是一類(lèi)富含堿性氨基酸的短肽，可位于蛋白質(zhì)的任何部位。質(zhì)的任何部位。醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（二）細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)現(xiàn)在還不了解現(xiàn)在還不了解醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（三）跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) 主要指在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到主要指在細(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)、線粒體和過(guò)氧化物酶體等細(xì)胞器，蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體和過(guò)氧化物酶體等細(xì)胞器，蛋白質(zhì)分選是一個(gè)多步過(guò)程，需要多個(gè)不同的質(zhì)分選是一個(gè)多步過(guò)程，需要多個(gè)不同的尋靶序?qū)ぐ行蛄辛校╰argetting sequences）. 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（四）（四）Vesicle transp

19、ort (Vesicle transport (膜泡運(yùn)輸膜泡運(yùn)輸 ） 細(xì)胞內(nèi)部?jī)?nèi)膜系統(tǒng)各個(gè)部分之間的物質(zhì)傳遞也可細(xì)胞內(nèi)部?jī)?nèi)膜系統(tǒng)各個(gè)部分之間的物質(zhì)傳遞也可通過(guò)膜泡運(yùn)輸方式進(jìn)行，即胞內(nèi)通過(guò)膜泡運(yùn)輸方式進(jìn)行，即胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸膜泡運(yùn)輸(vesicular (vesicular transport in cytoplasm)transport in cytoplasm)。 胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸需要胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸需要1010種以上的運(yùn)輸小泡，目前對(duì)種以上的運(yùn)輸小泡，目前對(duì)三種有被運(yùn)輸研究的較多。三種有被運(yùn)輸研究的較多。醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸沿微管運(yùn)行胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸沿微管運(yùn)行 細(xì)胞內(nèi)部?jī)?nèi)膜系統(tǒng)各個(gè)部分之間的物質(zhì)傳遞

20、也細(xì)胞內(nèi)部?jī)?nèi)膜系統(tǒng)各個(gè)部分之間的物質(zhì)傳遞也通過(guò)膜泡運(yùn)輸方式進(jìn)行。如從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體；通過(guò)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，都要通過(guò)高爾基體到溶酶體；細(xì)胞分泌物的外排，都要通過(guò)過(guò)渡性小泡進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。過(guò)渡性小泡進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)。 胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸沿微管運(yùn)行，動(dòng)力來(lái)自馬達(dá)蛋白胞內(nèi)膜泡運(yùn)輸沿微管運(yùn)行，動(dòng)力來(lái)自馬達(dá)蛋白(motor proteins)(motor proteins)。目前已發(fā)現(xiàn)的馬達(dá)蛋白有兩種：。目前已發(fā)現(xiàn)的馬達(dá)蛋白有兩種：一種是動(dòng)力蛋白一種是動(dòng)力蛋白( (dyneindynein) )，可沿微管向負(fù)端移動(dòng)；，可沿微管向負(fù)端移動(dòng)；另一種為驅(qū)動(dòng)蛋白另一種為驅(qū)動(dòng)

21、蛋白( (kinesinkinesin) )，可牽引物質(zhì)向微管的，可牽引物質(zhì)向微管的正端移動(dòng)。通過(guò)這兩種蛋白的作用，可使膜泡被運(yùn)正端移動(dòng)。通過(guò)這兩種蛋白的作用，可使膜泡被運(yùn)抵一定區(qū)域。抵一定區(qū)域。 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)膜泡運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn) 膜泡運(yùn)輸是蛋白運(yùn)輸?shù)囊环N特有膜泡運(yùn)輸是蛋白運(yùn)輸?shù)囊环N特有的方式，普遍存在于真核細(xì)胞中。在的方式，普遍存在于真核細(xì)胞中。在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中不僅涉及蛋白本身的修飾、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中不僅涉及蛋白本身的修飾、加工和組裝，還涉及到多種不同膜泡加工和組裝，還涉及到多種不同膜泡定向運(yùn)輸及其復(fù)雜的調(diào)控過(guò)程。定向運(yùn)輸及其復(fù)雜的調(diào)控過(guò)程。醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)四、三種

22、不同類(lèi)型的包被小泡具有不同的物質(zhì)運(yùn)輸作用網(wǎng)格蛋白包被小泡網(wǎng)格蛋白包被小泡 COPIICOPII包被小泡包被小泡 COPICOPI包被小泡包被小泡 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) Targeting lysosomal enzymes to lysosomes醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)Coated vesicles醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（一）網(wǎng)格蛋白包被小泡負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)從高爾基體負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)從高爾基體TGNTGN質(zhì)膜、胞內(nèi)體或溶酶體和質(zhì)膜、胞內(nèi)體或溶酶體和植物液泡運(yùn)輸植物液泡運(yùn)輸在受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)吞途徑也負(fù)責(zé)將物質(zhì)從質(zhì)膜在受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)吞途徑也負(fù)責(zé)將物質(zhì)從質(zhì)膜內(nèi)吞內(nèi)吞泡泡( (細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)) ) 胞內(nèi)體胞內(nèi)體溶酶體運(yùn)輸

23、溶酶體運(yùn)輸高爾基體高爾基體TGNTGN是網(wǎng)格蛋白是網(wǎng)格蛋白包被小泡形成的發(fā)源地包被小泡形成的發(fā)源地 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 網(wǎng)格蛋白分子由網(wǎng)格蛋白分子由3 3個(gè)重鏈和個(gè)重鏈和3 3個(gè)輕鏈組成個(gè)輕鏈組成, ,形成一個(gè)具形成一個(gè)具有有3 3個(gè)曲臂的形狀（個(gè)曲臂的形狀（triskeliontriskelion）。許多網(wǎng)格蛋白的曲）。許多網(wǎng)格蛋白的曲臂部分交織在一起，形成一個(gè)具有臂部分交織在一起，形成一個(gè)具有5 5邊形網(wǎng)孔的籠子邊形網(wǎng)孔的籠子。 A. electron micrograph，B.分子模型，分子模型，C.衣被模型衣被模型 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)結(jié)合素蛋白結(jié)合素蛋白The formation

24、 of clathrin-coated vesicles at the TGN醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)當(dāng)網(wǎng)格蛋白衣被小泡形成時(shí)，可溶性蛋白動(dòng)當(dāng)網(wǎng)格蛋白衣被小泡形成時(shí)，可溶性蛋白動(dòng)力素（力素（dynamindynamin）聚集成一圈，圍繞在芽的頸聚集成一圈，圍繞在芽的頸部，將小泡柄部的膜盡可能地拉近（部，將小泡柄部的膜盡可能地拉近（1.5nm1.5nm），），從而導(dǎo)致膜融合，掐斷衣被小泡。從而導(dǎo)致膜融合，掐斷衣被小泡。醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) The role of dynamin in the formation of clathrin-coated vesicles Molecular organization

25、 of a coated vesicle醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)The formation of clathrin-coated vesicles at the TGN醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（二）COPII包被小泡負(fù)責(zé)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)負(fù)責(zé)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體的物質(zhì)運(yùn)輸；高爾基體的物質(zhì)運(yùn)輸； COPIICOPII包被蛋白由包被蛋白由5 5種蛋白亞基組成；種蛋白亞基組成； 包被蛋白的裝配是受控的；包被蛋白的裝配是受控的； COPIICOPII包被小泡具有對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的選擇包被小泡具有對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的選擇 性并使之濃縮。性并使之濃縮。 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) the assembly of the COP-coated vesicleCOP

26、COP 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Sar1GTPSar1GTP酶與酶與Sec23/Sec24Sec23/Sec24復(fù)合體結(jié)合在一起，形成緊緊包圍著復(fù)合體結(jié)合在一起，形成緊緊包圍著膜的一層衣被，膜的一層衣被，Sec13/Sec31Sec13/Sec31復(fù)合體形成覆蓋在外復(fù)合體形成覆蓋在外圍的一層衣被。圍的一層衣被。醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)COPIICOPII包被小泡的裝配包被小泡的裝配SarSar-GTP-GTP與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的結(jié)合起始與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的結(jié)合起始COPIICOPII亞基的裝配，跨亞基的裝配，跨膜受體在腔面捕獲并富集被轉(zhuǎn)運(yùn)的可溶性蛋白膜受體在腔面捕獲并富集被轉(zhuǎn)運(yùn)的可溶性蛋白

27、, ,形成形成小泡的包被并出芽小泡的包被并出芽醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（三）COPI包被小泡 COPICOPI包被含有包被含有8 8種蛋白亞基，包被蛋白復(fù)合物的種蛋白亞基，包被蛋白復(fù)合物的裝配與去裝配依賴(lài)于裝配與去裝配依賴(lài)于ARF(GTP-binding protein)ARF(GTP-binding protein)；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 (escaped proteinsproteins） ERER。細(xì)胞器中保留及回收蛋白質(zhì)的兩種機(jī)制：細(xì)胞器中保留及回收蛋白質(zhì)的兩種機(jī)制： 轉(zhuǎn)運(yùn)泡將應(yīng)被保留的駐留蛋白排斥在外，防轉(zhuǎn)運(yùn)泡將應(yīng)被保留的駐留蛋白排斥在外，防

28、止出芽轉(zhuǎn)運(yùn)；止出芽轉(zhuǎn)運(yùn)； 通過(guò)識(shí)別駐留蛋白通過(guò)識(shí)別駐留蛋白C-C-端的回收信號(hào)端的回收信號(hào)( (lys-asp-lys-asp-glu-leu,KDELglu-leu,KDEL) )的特異性受體，以的特異性受體，以COPI-COPI-包被小泡的包被小泡的形式形式捕獲逃逸蛋白捕獲逃逸蛋白。 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)Accumulation of COP-coated vesicles醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐留蛋白的回收?qǐng)D解醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 在細(xì)胞合成與分泌途徑中不同膜組分之間在細(xì)胞合成與分泌途徑中不同膜組分之間三種不同的膜泡運(yùn)輸方式三種不同的膜泡運(yùn)輸方式: : 1. 1.網(wǎng)格蛋白包被小泡介導(dǎo)從高

29、爾基體網(wǎng)格蛋白包被小泡介導(dǎo)從高爾基體TGNTGN質(zhì)膜和胞內(nèi)體及溶酶體的運(yùn)輸；質(zhì)膜和胞內(nèi)體及溶酶體的運(yùn)輸； 2.COPII2.COPII包被小泡介導(dǎo)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)包被小泡介導(dǎo)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基高爾基體的運(yùn)輸；體的運(yùn)輸； 3.COPI3.COPI包被小泡負(fù)責(zé)將蛋白從高爾基體包被小泡負(fù)責(zé)將蛋白從高爾基體 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)膜泡融合是特異性的膜泡融合是特異性的選擇性融合，選擇性融合，從而指從而指導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)膜流的方向?qū)Ъ?xì)胞內(nèi)膜流的方向選擇性融合基于供體膜蛋白與受體膜蛋白選擇性融合基于供體膜蛋白與受體膜蛋白的的特異性相互作用特異性相互作用 膜泡運(yùn)輸是特異性過(guò)程，涉及多種蛋膜泡運(yùn)輸是特異性過(guò)程，涉及多種蛋

30、白識(shí)別、組裝白識(shí)別、組裝-去組裝的復(fù)雜調(diào)控去組裝的復(fù)雜調(diào)控醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)囊泡與靶細(xì)胞器的特定錨定與融合 膜泡沿著微管被運(yùn)輸?shù)桨屑?xì)胞器，膜泡沿著微管被運(yùn)輸?shù)桨屑?xì)胞器，馬達(dá)蛋白水解馬達(dá)蛋白水解ATPATP提供能量。提供能量。 各類(lèi)運(yùn)輸小泡能夠被準(zhǔn)確地和各類(lèi)運(yùn)輸小泡能夠被準(zhǔn)確地和靶膜融合，是因?yàn)檫\(yùn)輸小泡表面的標(biāo)靶膜融合，是因?yàn)檫\(yùn)輸小泡表面的標(biāo)志蛋白能被靶膜上的受體識(shí)別，其中志蛋白能被靶膜上的受體識(shí)別，其中涉及識(shí)別過(guò)程的兩類(lèi)關(guān)鍵性的蛋白質(zhì)涉及識(shí)別過(guò)程的兩類(lèi)關(guān)鍵性的蛋白質(zhì)是是SNAREs(solubleSNAREs(soluble NSF attachment NSF attachment protei

31、n receptorprotein receptor，NSFNSF：N-N-ethylmaleimideethylmaleimide-sensitive factor)-sensitive factor)和和Rabs(targetingRabs(targeting GTPaseGTPase) )。 SNARESNARE介導(dǎo)膜泡特異性停泊和融介導(dǎo)膜泡特異性停泊和融合，合，RabRab使運(yùn)輸小泡靠近靶膜。使運(yùn)輸小泡靠近靶膜。醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)囊泡與靶細(xì)胞器間的特異性識(shí)別 位于運(yùn)輸小泡上的位于運(yùn)輸小泡上的VAMP(vesicleVAMP(vesicle-associated -associated me

32、mbrane protein)membrane protein)相關(guān)蛋白叫相關(guān)蛋白叫作作v-SNAREsv-SNAREs，位于靶膜上的叫作位于靶膜上的叫作t-SNAREst-SNAREs( (圖圖) )。 兩種兩種SNAREsSNAREs都具有一個(gè)螺都具有一個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)域，能相互纏繞形成跨旋結(jié)構(gòu)域，能相互纏繞形成跨SNAREsSNAREs復(fù)合體復(fù)合體( (圖圖) )，并通過(guò)這個(gè)，并通過(guò)這個(gè)結(jié)構(gòu)將運(yùn)輸小泡的膜與靶膜拉在結(jié)構(gòu)將運(yùn)輸小泡的膜與靶膜拉在一起，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸小泡特異性停泊一起，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸小泡特異性停泊和融合。醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) Proposed steps in the targeting of tr

33、ansport vesicles to target membranes醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) A model of the interactions between v- and t- SNAREs leading to membrane fusion and exocytosis醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) biosynthetic/secretory and endocytic pathways that unite endomembranes into a dynamic,interconnected network 醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)本節(jié)小結(jié)本節(jié)小結(jié)一、信號(hào)肽假說(shuō)一、信號(hào)肽假說(shuō)二、蛋白質(zhì)的分選二、蛋白質(zhì)的分選

34、三、蛋白運(yùn)輸?shù)乃姆N類(lèi)型三、蛋白運(yùn)輸?shù)乃姆N類(lèi)型四、三種不同類(lèi)型的包被小泡四、三種不同類(lèi)型的包被小泡醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué) 1.1.名詞解釋?zhuān)盒盘?hào)肽名詞解釋?zhuān)盒盘?hào)肽 膜泡運(yùn)輸膜泡運(yùn)輸 2. 2.以分泌蛋白為例說(shuō)明信號(hào)肽假說(shuō)的內(nèi)容以分泌蛋白為例說(shuō)明信號(hào)肽假說(shuō)的內(nèi)容 3. 3.說(shuō)明蛋白質(zhì)合成的翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)途徑和共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)途徑。說(shuō)明蛋白質(zhì)合成的翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)途徑和共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)途徑。 4. 4.請(qǐng)以分泌蛋白為例說(shuō)明內(nèi)膜系統(tǒng)中的物質(zhì)流動(dòng)和變化過(guò)程。請(qǐng)以分泌蛋白為例說(shuō)明內(nèi)膜系統(tǒng)中的物質(zhì)流動(dòng)和變化過(guò)程。 5.5.說(shuō)明三種不同類(lèi)型的包被小泡物質(zhì)運(yùn)輸作用的不同。說(shuō)明三種不同類(lèi)型的包被小泡物質(zhì)運(yùn)輸作用的不同。 6. 6.蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)乃姆N類(lèi)型。蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)乃姆N類(lèi)型。作業(yè)與思考醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)參 考 文 獻(xiàn)1.1.翟中和等主編翟中和等主編. . 細(xì)胞生物學(xué)，第細(xì)胞生物學(xué)，第3 3版版, ,高等教育出版社，高等教