分選膜流專題知識講座專家講座

內(nèi)膜系統(tǒng)Chapter12TheEndomembraneSystem1分選膜流專題知識講座第1頁Segment5TheEndomembraneSystemand

ProteinSorting

內(nèi)膜系統(tǒng)與蛋白質(zhì)分選Segment6TheEndomembraneSystemand

MembraneFlow

內(nèi)膜系統(tǒng)與膜流Segment7TheOriginoftheEndomembraneSystem

內(nèi)膜系統(tǒng)起源TheEndomembraneSystem2分選膜流專題知識講座第2頁Segment5TheEndomembraneSystem

andProteinSorting

一、細(xì)胞內(nèi)房室化(theregionalizationofthecell)

真核細(xì)胞在進(jìn)化上一個顯著特點就是形成了發(fā)達(dá)細(xì)胞質(zhì)膜系統(tǒng),膜系統(tǒng)將細(xì)胞分成許多微環(huán)境(膜結(jié)合區(qū)室),包含細(xì)胞核、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、內(nèi)體和分泌泡等。這些區(qū)室含有各自獨立結(jié)構(gòu)和功效，但它們是緊密相關(guān)。3分選膜流專題知識講座第3頁

Theregionalizationroleintheintracellular

細(xì)胞房室化作用1.增加了細(xì)胞內(nèi)膜面積；2.使細(xì)胞內(nèi)生化反應(yīng)在特定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行；3.對于蛋白質(zhì)分選、運輸和定位起非常主要作用;4.使各細(xì)胞器膜合成和裝配統(tǒng)一進(jìn)行，提升了合成效率，并確保了膜結(jié)構(gòu)一致性；5.區(qū)室形成相對提升了主要分子濃度，提升了反應(yīng)效率；6.使在膜上進(jìn)行酶反應(yīng)互不干擾等。4分選膜流專題知識講座第4頁二、ProteinSorting蛋白質(zhì)分選哺乳動物細(xì)胞內(nèi)合成蛋白質(zhì)約1010種不一樣類型，細(xì)胞必須準(zhǔn)確無誤地將每一個蛋白運輸?shù)郊?xì)胞各個正確部位。在進(jìn)化過程中每種蛋白形成了一個明確地址簽(addresstarget),

細(xì)胞經(jīng)過對蛋白質(zhì)地址簽識別進(jìn)行運輸?shù)綄?yīng)部位

,此過程稱為蛋白質(zhì)分選(proteinsorting)。5分選膜流專題知識講座第5頁蛋白質(zhì)分選信號假說信號假說(signalhypothesis)：新合成蛋白質(zhì)分子內(nèi)包含有某種分選型號(sortingsignal)，這種分選信號含有決定蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)去向或定位作用。蛋白質(zhì)可經(jīng)過不一樣方式和機(jī)制克服空間障礙，定位到膜結(jié)合細(xì)胞器中，但就其定位準(zhǔn)確性來說，不論何種運輸機(jī)制都是經(jīng)過信號引導(dǎo)實現(xiàn)，換句話說，信號序列決定蛋白質(zhì)正確運輸方向。隨即試驗證實了分選型號、信號識別顆粒及其受體以及細(xì)胞器膜上蛋白質(zhì)傳導(dǎo)通道存在，假說變成系統(tǒng)理論。6分選膜流專題知識講座第6頁蛋白質(zhì)分揀信號是蛋白質(zhì)分子上一段特殊氨基酸序列，又稱為信號肽。定位于不一樣部位蛋白質(zhì)，其信號肽氨基酸序列（氨基酸組成與數(shù)目）及其在蛋白質(zhì)分子上位置是不一樣（能夠位于蛋白質(zhì)分子氨基端、羧基端或分子內(nèi)部）。正是這些不一樣信號肽決定了蛋白質(zhì)分子不一樣去向，或者不一樣運輸路徑。蛋白質(zhì)分撿信號與運輸路徑7分選膜流專題知識講座第7頁靶向輸送蛋白信號序列或成份分泌蛋白信號肽內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔蛋白信號肽，C端-Lys-Asp-Glu-Leu-COO-(KDEL：賴-天冬-谷-亮序列)線粒體蛋白N端靶向序列（20～80氨基酸殘基）核蛋白核定位序列（-Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-，SV40T抗原）過氧化體蛋白-Ser-Lys-Leu-（色-賴-亮，orPST序列）溶酶體蛋白Man-6-P（甘露糖-6-磷酸）靶向輸送蛋白信號序列或成份導(dǎo)肽導(dǎo)肽8分選膜流專題知識講座第8頁Targetingofaproteintoitsfinaldestinationiscontrolledbyitssignalsequenceorlackthereof(retentionincytosol).ER–signalpeptidemitochondria–presequencechloroplasts–transitpeptideEachsignalsequenceisquitedifferentfromtheothersandquiteincompatibletoensureconsistenttargetingtothecorrectcompartment.

蛋白質(zhì)分撿信號與運輸路徑9分選膜流專題知識講座第9頁細(xì)胞中各部位(包含細(xì)胞質(zhì))蛋白質(zhì)都是來自胞質(zhì)溶膠，其中細(xì)胞核、線粒體、過氧化物酶體和質(zhì)體所需蛋白由胞質(zhì)溶膠直接運輸；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、內(nèi)體、分泌泡、細(xì)胞質(zhì)膜以及細(xì)胞外基質(zhì)等所需蛋白起始于胞質(zhì)溶膠，但需經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體修飾、加工和中轉(zhuǎn)。蛋白質(zhì)分撿信號與運輸路徑10分選膜流專題知識講座第10頁KDEL=賴、天冬、谷、亮

核糖體合成蛋白內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基復(fù)合體

結(jié)構(gòu)性分泌小泡

調(diào)整性分泌小泡細(xì)胞表面溶酶體N-端信號肽C-端KDEL跨膜螺旋信號濃縮信號Ca2+甘露糖-6-磷酸胞質(zhì)溶膠細(xì)胞核線粒體過氧化物酶體

C-端三肽信號

N-端螺旋信號核輸入信號肽11分選膜流專題知識講座第11頁內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號

ER滯留蛋白質(zhì)羧基端羧基端一個四肽序列:Lys-Asp-Glu-Leu-COO-即KDEL信號序列是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留信號。

高爾基復(fù)合體各個部分膜上都有對應(yīng)KDEL受體，與ER錯誤包被蛋白結(jié)合,形成小泡,并返回到ER。12分選膜流專題知識講座第12頁1.門孔運輸(transportthroughnuclearpore)胞質(zhì)溶膠中合成蛋白質(zhì)穿過細(xì)胞核內(nèi)外膜形成核孔進(jìn)入細(xì)胞核，被運輸?shù)鞍仔枰泻硕ㄎ恍盘?。蛋白質(zhì)運輸方式13分選膜流專題知識講座第13頁2.跨膜運輸(acrossmembranetransport)胞質(zhì)溶膠中合成蛋白質(zhì)進(jìn)入到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、葉綠體和過氧化物酶體等則是經(jīng)過跨膜機(jī)制進(jìn)行運輸，需要膜上運輸?shù)鞍讕椭?，被運輸?shù)鞍滓行盘栯幕驅(qū)щ摹?/p>

蛋白質(zhì)運輸方式14分選膜流專題知識講座第14頁3.囊泡運輸(transportbyvesicles)蛋白質(zhì)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運到高爾基體以及從高爾基體轉(zhuǎn)運到溶酶體、分泌泡、細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞外等則是由小泡介導(dǎo)，這種小泡稱為運輸小泡。每個運輸小泡普通只運輸一個蛋白。蛋白質(zhì)運輸方式15分選膜流專題知識講座第15頁Segment6TheEndomembraneSystemand

MembraneFlow

內(nèi)膜系統(tǒng)與膜流膜流（membraneflow):指細(xì)胞膜成份在質(zhì)膜與內(nèi)膜系統(tǒng)之間以及內(nèi)膜系統(tǒng)各結(jié)構(gòu)之間流動現(xiàn)象。膜流=小泡流(vesicleflow):膜流實際上就是膜脂和膜蛋白在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)移與重組過程，因為這個過程是經(jīng)過膜性小泡出芽與融合來實現(xiàn)，所以又稱為小泡流。16分選膜流專題知識講座第16頁質(zhì)膜與內(nèi)膜系統(tǒng)各細(xì)胞器之間膜成份轉(zhuǎn)移與重組是經(jīng)過胞吞和胞吐作用實現(xiàn)。內(nèi)膜系統(tǒng)之間是經(jīng)過前向運輸(anterogradetransport)和逆向運輸(retrogradetransport)實現(xiàn)膜成份轉(zhuǎn)移與重組。前向運輸//逆向運輸前向運輸:指膜性小泡從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)→高爾基復(fù)合體及下游細(xì)胞器運輸。逆向運輸:指膜性小泡從高爾基復(fù)合體→內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運輸。17分選膜流專題知識講座第17頁細(xì)胞吞噬時，質(zhì)膜(=供體房室)內(nèi)陷形成吞噬體/胞飲體將膜成份轉(zhuǎn)移到胞內(nèi)，質(zhì)膜成份暫時降低；吞噬體/胞飲體與內(nèi)膜細(xì)胞器(=受體房室)融合，內(nèi)膜系統(tǒng)膜成份暫時增加。供體房室//受體房室細(xì)胞胞吐時，內(nèi)膜系統(tǒng)(=供體房室)形成膜性小泡，內(nèi)膜系統(tǒng)膜成份暫時降低；膜性小泡與質(zhì)膜(=受體房室)融合，使質(zhì)膜成份得到補(bǔ)充。供體房室與受體房室平衡是經(jīng)過膜再循環(huán)而實現(xiàn)。18分選膜流專題知識講座第18頁在細(xì)胞分泌和內(nèi)吞過程中,從膜上形成小泡通常由不一樣蛋白質(zhì)包被，所以稱為被膜小泡(coatedvesicles),最少有2種蛋白參加前向運輸和逆向運輸：參加膜流蛋白質(zhì)：COPⅠ蛋白(coatedproteinⅠ,COPⅠ):結(jié)合于膜性小泡表面，主要介導(dǎo)膜性小泡逆向運輸。

COPⅡ蛋白(coatedvesicleⅡ,COPⅡ):與膜性小泡結(jié)合，主要參加膜性小泡前向運輸。19分選膜流專題知識講座第19頁20分選膜流專題知識講座第20頁Segment7TheOriginoftheEndomembraneSystem

內(nèi)膜系統(tǒng)起源自學(xué)21分選膜流專題知識講座第21頁小結(jié)細(xì)胞內(nèi)房室化？蛋白質(zhì)分選信號假說？蛋白質(zhì)運輸方式？掌握膜流、供體房室、受體房室、前向運輸、逆向運輸?shù)雀拍钫莆諆?nèi)膜系統(tǒng)各細(xì)胞器之間關(guān)系掌握分泌蛋白在其合成、加工、運輸過程中與各細(xì)胞器關(guān)系、22分選膜流專題知識講座第22頁信號肽(signalpe