胞內(nèi)蛋白的分選和運輸-細胞生物學-課件3-10

1、膜蛋白的區(qū)域性分布膜蛋白的區(qū)域性分布問題：細胞是如何完成蛋白的定向運輸?shù)?？問題：細胞是如何將不同的膜蛋白運送到 膜的不同的區(qū)域呢？問題：細胞是如何完成蛋白的定向運輸?shù)?？問題：細胞是如何將不同胞內(nèi)蛋白的分選和運輸-細胞生物學-課件3-10胞內(nèi)蛋白的分選和運輸-細胞生物學-課件3-10胞內(nèi)蛋白的分選和運輸-細胞生物學-課件3-10要實現(xiàn)蛋白的定向運輸，細胞首先得面臨這樣的一個問題，即如何選擇和區(qū)分不同去向的蛋白，再把它們運往特定的地方。這就是分選(sorting)要實現(xiàn)蛋白的定向運輸，細胞首先得這就是分選(sorting)蛋白的分選細胞根據(jù)蛋白是否攜有分選信號，以及分選信號的性質(zhì)，選擇性地將其送到

2、細胞不同的部位。（蛋白的靶向運輸protein targeting）蛋白的分選細胞根據(jù)蛋白是否攜有分選信號，以及分選第十章 胞內(nèi)蛋白的分選和運輸?shù)谑?胞內(nèi)蛋白的回輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分選回輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分選溶酶體酶蛋白的分選back溶酶體酶蛋白的分選back分泌蛋白、膜蛋白的分選分泌蛋白、膜蛋白的分選分選是根據(jù)分選信號而進行的。分選不僅存在于高爾基體，也存在于細胞 的其他部位。分選信號：特定的氨基酸序列或經(jīng)加工修飾而成分選是根據(jù)分選信號而進行的。分選不僅存在于高爾基體，也存在于蛋白質(zhì)在游離核糖體上合成還是在附著核糖體上合成？ 蛋白質(zhì)在游離核糖體上合成還是在附著核糖體上合成？ 內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 核糖體？內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 核糖體

3、？信號假說和對進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白的分選運輸信號假說和對進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白的分選運輸信號肽（signal peptide）分選的信號信號識別顆粒（SRP）多肽N端若干個疏水氨基酸殘基序列細胞質(zhì)基質(zhì)中的核蛋白復合體，識別信號肽、核糖體信號肽（signal peptide）分選的信號信號識別信號假說信號假說胞內(nèi)蛋白的分選和運輸-細胞生物學-課件3-10運輸?shù)牡鞍准扔羞M入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的可溶性蛋白，也有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的跨膜蛋白信號肽引導多肽鏈通過蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運子（膜上的蛋白復合體形成的轉(zhuǎn)運通道）進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號肽、信號識別顆粒、信號識別顆粒受體等的相互作用使核糖體附著。蛋白進行的是一種穿膜運輸(transmembrane

4、 transport)，轉(zhuǎn)運在合成的過程中進行，稱共翻譯轉(zhuǎn)運（co-translational translocation）運輸?shù)牡鞍准扔羞M入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的可溶性蛋白，也有信號肽引導多肽鏈內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可溶性蛋白的轉(zhuǎn)運內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可溶性蛋白的轉(zhuǎn)運內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白的轉(zhuǎn)運(單次跨膜蛋白)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜(單次跨膜蛋白)（多次跨膜蛋白）（多次跨膜蛋白）其他的蛋白也可含有自己的分選定位信號其他的蛋白也可含有自己的分選定位信號分選信號除了信號肽之外，還有信號斑分選信號除了信號肽之外，還有信號斑細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 核糖體？細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 核糖體？細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 核糖體線粒體細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 核糖體線粒體進入線粒體的蛋白的分選運輸

5、進入線粒體的蛋白的分選運輸分選的信號信號序列中帶電荷氨基酸與疏水氨基酸交替排列，形成兩性螺旋結(jié)構(gòu)。 轉(zhuǎn)運的方式也是穿膜運輸，但是是在翻譯后進行的。 蛋白以非折疊狀態(tài)穿膜，伴侶蛋白（hsp70）維持之。分選的信號信號序列中帶電荷氨基酸與疏水氨基酸轉(zhuǎn)運的方式也是到線粒體基質(zhì)腔的運輸?shù)骄€粒體內(nèi)膜和膜間腔的運輸外膜轉(zhuǎn)運子復合體中的受體負責對信號肽的識別蛋白質(zhì)運往線粒體的不同部位到線粒體外膜的運輸多肽鏈經(jīng)轉(zhuǎn)運子穿膜，線粒體內(nèi)外膜上有不同的轉(zhuǎn)運子。 蛋白穿膜運輸是需要消耗能量的到線粒體基質(zhì)腔的運輸?shù)骄€粒體內(nèi)膜和膜間腔的運輸外膜轉(zhuǎn)運子復合Hsp：熱休克蛋白Hsp70在蛋白質(zhì)向線粒體中輸入的作用示意圖 Hsp

6、：熱休克蛋白Hsp70在蛋白質(zhì)向線粒體中輸入的作用示意線粒體內(nèi)外膜上的轉(zhuǎn)運子back線粒體內(nèi)外膜上的轉(zhuǎn)運子back蛋白質(zhì)輸入線粒體基質(zhì)示意圖引導肽前蛋白受體內(nèi)外膜接觸點成熟線粒體蛋白由電化學梯度驅(qū)動插入線粒體膜中識別轉(zhuǎn)移到基質(zhì)需要ATP參與被信號肽酶切割被切割的信號肽蛋白質(zhì)輸入線粒體基質(zhì)示意圖引導肽前蛋白受體內(nèi)外膜成熟線粒體蛋胞內(nèi)蛋白的分選和運輸-細胞生物學-課件3-10細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 核糖體線粒體過氧化物酶體細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 核糖體線粒體過氧化物酶體進入過氧化物酶體的蛋白的分選運輸進入過氧化物酶體的蛋白的多以SKL序列（Ser-Lys-Leu）作為輸入信號可溶性受體蛋白PTSIR識別信號，

7、并通過與轉(zhuǎn)運子蛋白的結(jié)合介導蛋白的輸入這是一種翻譯后的穿膜運輸，但在蛋白折疊成成熟構(gòu)型后進行穿膜運輸多以SKL序列（Ser-Lys-Leu）作為輸入信號可溶性受細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 核糖體線粒體過氧化物酶體細胞核細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 核糖體線粒體過氧化物酶體細胞核進入細胞核的蛋白的分選運輸進入細胞核的蛋白的核輸入受體識別核定位信號，核輸出受體識別核輸出信號 運輸通過核孔復合體進行，稱為門控運輸(gated transport)。進出的蛋白分別含有核定位信號和核輸出信號核定位信號序列中富含帶電荷的氨基酸。 可為信號肽，也可為信號斑。 不被切除，可反復使用。 核輸出信號尚不見共同特征。 核輸入受體識別核定

8、位信號，核輸出受體識別核輸出運輸通過核孔復蛋白的核輸入與核輸出蛋白的核輸入與核輸出胞內(nèi)蛋白的分選和運輸-細胞生物學-課件3-10門控運輸中大分子轉(zhuǎn)運的調(diào)節(jié) 門控運輸中大分子轉(zhuǎn)運的調(diào)節(jié) 細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 核糖體線粒體過氧化物酶體細胞核高爾基體細胞膜溶酶體細胞外內(nèi)體細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng) 核糖體線粒體過氧化物酶體細胞核高爾胞內(nèi)蛋白的小泡運輸胞內(nèi)蛋白的小泡運輸生物合成分泌途徑胞吞途徑生物合成分泌途徑胞吞途徑大多數(shù)運輸小泡為有被小泡（coated vesicle）已知的有被小泡分三種類型網(wǎng)格蛋白有被小泡（clathrin-coated vesicle）。 COPI有被小泡（COPI-coated vesic

9、le）。 COPII有被小泡（COPII-coated vesicle）。 GTP酶在有被小泡的形成和去衣被過程中起重要作用（略） 大多數(shù)運輸小泡為有被小泡（coated vesicle）已知三種類型的有被小泡介導不同的運輸途徑back三種類型的有被小泡介導不同的運輸途徑back網(wǎng)格蛋白有被小泡的形成 網(wǎng)格蛋白有被小泡的形成 COP(Coatmer protein) 有被小泡的形成COP(Coatmer protein) 有被小泡的形成胞內(nèi)眾多的小泡同樣面臨著分選和定向運輸?shù)膯栴}胞內(nèi)眾多的小泡同樣面臨著分選和胞內(nèi)蛋白的分選和運輸-細胞生物學-課件3-10NSF一種ATP酶SNAP（solubl

10、e NSF-attachment protein）SNARESNAP的受體 NSF一種ATP酶SNAP（soluble NSF-at胞內(nèi)蛋白的分選和運輸-細胞生物學-課件3-10SNARE負責小泡運輸?shù)膶Ｒ恍宰R別Rab蛋白進一步保證小泡?？康膶Ｒ恍訴-SNARE和t-SNARE SNARE負責小泡運輸?shù)膶Ｒ恍宰R別Rab蛋白進一步保證小泡停胞內(nèi)小泡運輸?shù)耐緩桨掏緩缴锖铣煞置谕緩?胞內(nèi)小泡運輸?shù)耐緩桨掏緩缴锖铣煞置谕緩?1.吞噬作用（phagocytosis）胞吞作用（endocytosis） 吞噬體（phagosome） 2.胞飲作用（pinocytosis） 胞飲體（pinosome）

11、（receptor-mediated endocytosis）3.受體介導的內(nèi)吞作用1.吞噬作用（phagocytosis）胞吞作用（endoc吞噬作用（phagocytosis）吞噬作用（phagocytosis）鼠巨嗜細胞化學性變異的血紅細胞back鼠巨嗜細胞化學性變異backbackback胞內(nèi)蛋白的分選和運輸-細胞生物學-課件3-10胞內(nèi)蛋白的分選和運輸-細胞生物學-課件3-10早期內(nèi)體的四種分選途徑受體與配體解離，配體去溶酶體，受體返膜受體與配體解離，同去溶酶體受體與配體維持結(jié)合，返膜受體與配體維持結(jié)合，穿胞而過早期內(nèi)體的四種分選途徑受體與配體解離，配體去溶酶體，受體返膜從內(nèi)體到溶酶

12、體的運輸back從內(nèi)體到溶酶體的運輸back生物合成分泌途徑1.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體間的蛋白運輸3.高爾基體到細胞表面的蛋白運輸2.高爾基體膜囊間的蛋白運輸 生物合成分泌途徑1.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體間的蛋白運輸3.高爾基回輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分選回輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的分選COP II有被小泡從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的運輸backCOP II有被小泡從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到back高爾基體膜囊間兩種可能的蛋白運輸過程back高爾基體膜囊間兩種可能的back高爾基體到細胞表面的蛋白分選運輸高爾基體到細胞表面的蛋白分選運輸小泡運輸與細胞內(nèi)膜的平衡小泡運輸與細胞內(nèi)膜的平衡生物合成分泌途徑胞吞途徑生物合成分泌途徑胞吞途徑第一節(jié) 胞內(nèi)蛋白的分選信號以及

13、 運輸途徑、運輸方式第一節(jié) 胞內(nèi)蛋白的分選信號以及一、分選信號信號肽和信號斑三、運輸方式二、運輸途徑翻譯后轉(zhuǎn)運共翻譯轉(zhuǎn)運胞吞途徑穿膜運輸門控運輸小泡運輸一、分選信號信號肽和信號斑三、運輸方式二、運輸途徑翻譯后轉(zhuǎn)運第二節(jié) 胞內(nèi)蛋白的門控運輸?shù)诙?jié) 胞內(nèi)蛋白的門控運輸一、門控運輸?shù)姆诌x信號及受體核定位信號和受體三、門控運輸中大分子轉(zhuǎn)運的調(diào)節(jié)二、門控運輸?shù)哪芰縼碓碞F-AT的受調(diào)轉(zhuǎn)運Ran GTPase核輸出信號和受體一、門控運輸?shù)姆诌x信號及受體核定位信號和受體三、門控運輸中大第三節(jié) 胞內(nèi)蛋白的穿膜運輸?shù)谌?jié) 胞內(nèi)蛋白的穿膜運輸一、蛋白從細胞質(zhì)基質(zhì)到線粒體的運輸分選信號和識別翻譯后轉(zhuǎn)運（成熟構(gòu)型）二、蛋白從細胞質(zhì)基質(zhì)到過氧化物酶體的運輸轉(zhuǎn)運途徑：基質(zhì)腔、膜間腔和內(nèi)膜翻譯后轉(zhuǎn)運（線性）分選信號和識別能量（ATP水解）轉(zhuǎn)運子轉(zhuǎn)運子能量（ATP水解，跨膜電化學梯度）一、蛋白從細胞質(zhì)基質(zhì)到線粒體的運輸分選信號和識別翻譯后轉(zhuǎn)運（共翻譯轉(zhuǎn)運三、蛋白從細胞質(zhì)基質(zhì)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的運輸分選