第六章、真核細胞內(nèi)膜系統(tǒng)、蛋白質(zhì)分選與膜泡運輸(下)

INTRACELLULARCOMPARTMENTANDPROTEINSSORTING第六章

真核細胞內(nèi)膜系統(tǒng)、蛋白質(zhì)分選與膜泡運輸1精選課件ppt一、信號假說與蛋白質(zhì)分選信號二、蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類型三、膜泡運輸

第三節(jié)細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選與膜泡運輸2精選課件ppt①分泌蛋白的N－端含有一段特殊的信號序列可將多肽和核糖體引導(dǎo)到ER膜上；②信號肽引導(dǎo)下多肽以邊合成邊轉(zhuǎn)運的方式，通過ER膜上的易位子蛋白復(fù)合體進入ER腔，切除信號肽。

1975年，洛克菲勒大學的Blobel,Sabatini推測：第一部分、信號假說與蛋白質(zhì)分選信號一、信號假說3精選課件pptBlobelwithmembersofhislaboratoryGünterBlobelBlobel等（1975）提出信號假說，認為蛋白質(zhì)N端的信號肽，指導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，獲1999年諾貝爾生理醫(yī)學獎。4精選課件ppt蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成涉及以下成分：1、信號肽：

一般位于新合成肽鏈的N端，有的可位于中部。一般15~35個氨基酸殘基：N端含有至少1個帶正電荷的氨基酸；中部含有6-12個疏水氨基酸；C端具有可被信號肽酶識別的位點。

作用：①通過與SRP的識別和結(jié)合,引導(dǎo)核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合;②通過信號序列的疏水性，引導(dǎo)新生肽跨膜轉(zhuǎn)運。

又稱開始轉(zhuǎn)移序列（starttransfersequence）。二、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)合成5精選課件pptN端信號肽的一般結(jié)構(gòu)6精選課件ppt2、信號識別顆粒（signalrecognitionparticle，SRP）組成：11S的核糖核蛋白質(zhì)，由6條不同的肽鏈和一個7s的RNA所組成。3個功能域：識別信號肽；與SRP受體蛋白結(jié)合；翻譯暫停結(jié)構(gòu)域，干擾氨酰tRNA和肽?；莆幻傅姆磻?yīng)，使多肽鏈的延伸終止。7精選課件ppt3、SRP受體（停泊蛋白，dockingprotein）ER膜的整合蛋白，異二聚體：α亞基親水性位于細胞質(zhì)面；β亞基疏水性嵌入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)?？墒筍RP－信號肽－新生肽鏈－核糖體的復(fù)合體連接到ER膜上，使正在合成蛋白質(zhì)的核糖體停泊在ER上。8精選課件ppt

4.易位子（translocon），由3-4個Sec61蛋白構(gòu)成的通道，直徑2nm。哺乳動物細胞中有三種類型的Sec61,即α、β和γ。

5.停止轉(zhuǎn)移序列（stoptransfersequence），又稱終止轉(zhuǎn)移肽，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的親合力很高，阻止肽鏈繼續(xù)進入網(wǎng)腔，成為跨膜蛋白。9精選課件ppt蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的過程10精選課件ppt蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成的過程：信號肽與SRP結(jié)合→肽鏈延伸終止→SRP與受體結(jié)合→SRP脫離信號肽→肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上繼續(xù)合成，同時信號肽引導(dǎo)新生肽鏈進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔→信號肽切除→肽鏈延伸至終止→翻譯體系解散。這種肽鏈邊合成邊向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔轉(zhuǎn)移的方式稱為共轉(zhuǎn)運co-translation。11精選課件ppt三、跨膜蛋白的形成單次跨膜蛋白：由內(nèi)部信號序列或停止轉(zhuǎn)移序列＋N-信號肽產(chǎn)生內(nèi)含信號序列(internalsignalsequence)

它不位于N-末端，但具信號序列的作用。它可作為蛋白質(zhì)共翻譯轉(zhuǎn)移的信號被SRP識別，同時它也是起始轉(zhuǎn)移信號。12精選課件ppt內(nèi)部信號序列在膜蛋白穿膜時，總保持信號序列中含正電荷多的一端朝向細胞質(zhì)基質(zhì)面，導(dǎo)致膜蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上取向的不對稱性。13精選課件ppt二次跨膜蛋白：含有一個內(nèi)部信號序列和一個停止轉(zhuǎn)移序列；多次跨膜蛋白：含多個內(nèi)部信號序列和停止轉(zhuǎn)移序列。

14精選課件ppt15精選課件ppt四、導(dǎo)肽與后轉(zhuǎn)移

基本的特征：

蛋白質(zhì)在細胞質(zhì)基質(zhì)中合成以后再轉(zhuǎn)移到這些細胞器中，稱后轉(zhuǎn)移（posttranslocation）。蛋白質(zhì)跨膜轉(zhuǎn)移過程需要ATP使多肽去折疊，還需要一些蛋白質(zhì)的幫助（如熱休克蛋白Hsp70）使其能夠正確地折疊成有功能的蛋白。16精選課件ppt五、蛋白質(zhì)分選信號①信號序列（signalsequence）：引導(dǎo)蛋白質(zhì)定向轉(zhuǎn)移的線性序列，通常15-60個氨基酸殘基，對所引導(dǎo)的蛋白質(zhì)沒有特異性要求。②信號斑（signalpatch）：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。17精選課件pptsignalsequenceandsignalpatch18精選課件ppt19精選課件ppt1、門控運輸（gatedtransport）：如通過核孔復(fù)合體的運輸。2、跨膜運輸（transmembranetransport）：蛋白質(zhì)通過跨膜通道進入目的細胞器。3、膜泡運輸（vesiculartransport）：蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體中被包裝成衣被小泡，選擇性地運輸?shù)桨屑毎?。第二部分、蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類型20精選課件ppt第三部分、膜泡轉(zhuǎn)運的分子機制1.運輸小泡形成的機制?2.運輸小泡如何到達其準確的靶膜？3.運輸小泡與靶膜的融合的機制？21精選課件ppt一、運輸小泡的類型和分選信號22精選課件ppt參與從ER到順面高爾基體、從順面高爾基體到高爾基體中間膜囊、從中間膜囊到反面高爾基體的運輸。

（一）

COPⅡ有被小泡（COPⅡcoatedvesicle）23精選課件ppt外被蛋白Ⅱ（Coatprotein，COPⅡ）COPⅡ是多亞基的蛋白復(fù)合物，構(gòu)成的亞基有Sec23/Sec24、Sec13/Sec31和Sec16等。

24精選課件pptCOPⅡ有被小泡的裝配

COPⅡ有被小泡的裝配需要一種稱為Sar1的G蛋白的參與。當Sar1中GDP與GTP進行了交換，誘導(dǎo)Sec23和Sec24蛋白的結(jié)合，接著是Sec13和Sec31蛋白的結(jié)合，Sec16與Sec23/Sec24復(fù)合物、Sec13/Sec31復(fù)合物相互作用，最后裝配成一個完整的小泡。25精選課件ppt分選信號

COPⅡ小泡裝配時的識別信號是雙酸性分選信號(di-acidicsortingsignal)，如Asp-X-Glu。具有這種信號序列的跨膜蛋白被包裝進COPⅡ有被小泡。從ER形成的COPⅡ小泡常常相互融合成大的運輸小泡，這種大的小泡需要以微管作為運輸軌道向高爾基體運輸。26精選課件pptCopIIVesicles27精選課件ppt介導(dǎo)蛋白質(zhì)從高爾基體運回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，包括從高爾基體反面膜囊運向高爾基體順面膜囊，以及將蛋白質(zhì)從高爾基體順面膜囊運回到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。

（二）、COPⅠ有被小泡（COPⅠcoatedvesicle）28精選課件ppt外被蛋白Ⅰ（coatproteinⅠ，COPⅠ）COPⅠ是一種胞質(zhì)溶膠蛋白質(zhì)復(fù)合物，由7個亞基組成：α、β、β‘、γ、δ、ε、ζ。COPⅠ在出芽小泡的胞質(zhì)溶膠面聚合，形成COPⅠ有被小泡。由COPⅠ作為外被的小泡稱為COPⅠ有被小泡。

29精選課件ppt裝配反應(yīng)因子（assemblyreactionfactor，ARF）ARF是一種GTPase。裝配反應(yīng)因子被認為是包被蛋白復(fù)合物（coatomer）的裝配和去裝配的信號。當ARF同GDP結(jié)合時，游離存在于胞質(zhì)溶膠中，若同GTP結(jié)合，GTP使ARF的構(gòu)型發(fā)生改變，暴露出它的脂肪酸鏈，并隨即插入到供體膜中。30精選課件ppt分選信號

COPI小泡裝配時的識別信號是Lys-lys-X-X(KKXX)。31精選課件ppt介導(dǎo)從高爾基體反面網(wǎng)絡(luò)出芽形成的選擇性的分泌小泡，包括溶酶體酶運輸小泡，以及細胞質(zhì)膜中由受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用形成的內(nèi)吞泡。（三）、披網(wǎng)格蛋白有被小泡（clathrin-coatedvesicle）32精選課件ppt網(wǎng)格蛋白(clathrin)及包被亞基(coatsubunits)由相對分子質(zhì)量為180kDa的重鏈和相對分子質(zhì)量為35～40kDa的輕鏈組成二聚體，三個二聚體形成包被的基本結(jié)構(gòu)單位--三腳蛋白復(fù)合體(triskelion)。三腳蛋白復(fù)合體再組裝成六邊形或五邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，即包被亞基，然后由這些網(wǎng)格蛋白亞基組裝成網(wǎng)格蛋白有被小泡。

33精選課件ppt網(wǎng)格蛋白的三腳蛋白復(fù)合體;

網(wǎng)格蛋白包被亞基;

網(wǎng)格蛋白有被小泡34精選課件ppt接合素蛋白（adaptin，AP）和發(fā)動蛋白（dynamin）

35精選課件ppt發(fā)動蛋白（dynamin）

一種胞質(zhì)溶膠蛋白，有900個氨基酸，能夠同GTP結(jié)合并將GTP水解。

作用是在有被小窩的頸部聚合，通過水解GTP調(diào)節(jié)自己收縮，最后將小泡與質(zhì)膜割開。

36精選課件ppt披網(wǎng)格蛋白有被小泡的形成有被小窩（clathrin-coatedpit）的形成；網(wǎng)格蛋白有被小泡的形成；無被小泡的形成。分為三個基本過程：37精選課件ppt當網(wǎng)格蛋白有被小窩形成時，可溶性蛋白dynamin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（小于1.5nm），從而導(dǎo)致膜融合，掐斷（pinchoff），有被小泡。38精選課件ppt三種衣被小泡的功能衣被類型GTP酶組成與銜接蛋白運輸方向clathrinARFClathrin重鏈與輕鏈，AP2質(zhì)膜→內(nèi)體Clathrin重鏈與輕鏈，AP1高爾基體→內(nèi)體Clathrin重鏈與輕鏈，AP3高爾基體→溶酶體，植物液泡COPIARFCOPαββ’γδεζ高爾基體→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)COPIISar1Sec23/Sec24復(fù)合體，Sec13/31復(fù)合體，Sec16內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→高爾基體39精選課件ppt二、膜泡運輸?shù)亩ㄏ驒C制、?？亢腿诤蠙C理（一）SNAREs功能：介導(dǎo)運輸小泡與靶膜的融合。類型：v-SNAREs（Ve