细胞生物学(第五版)-第6章-蛋白质分选与膜泡运输.pptx

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1、第6章 蛋白质分选与膜泡运输细胞生物学（第细胞生物学（第5版）版）第一节 细胞内蛋白质的分选一、信号假说与蛋白质分选信号一、信号假说与蛋白质分选信号细胞质的游离核糖体产生非分泌蛋白，内质网附着核糖体产生分泌蛋白。核糖体没有结构差异，假设差异存在于蛋白质本身，提出“信号假说”。信号假说：信号假说：分泌蛋白可能携带N端短信号序列，一旦该序列从核糖体翻译合成，结合因子和蛋白结合，指导其转移到内质网膜，后续翻译过程将在内质网膜上进行。现在已知，信号假说是解释分泌性蛋白在糙面内质网上合成的重要理论，该过程是包括蛋白质N端的信号肽、信号识别颗粒和内质网膜上信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白）等因子共同协助完

2、成的。信号肽：信号肽：信号肽位于蛋白质的N端，一般由16-26个氨基酸残基组成，其中包括信号肽疏水核心区、N端和C端等3部分；原核细胞某些分泌性蛋白的N端也具有信号序列。值得注意的是，信号肽似乎没有严格的专一性。信号肽的一级结构序列信号肽的一级结构序列（一）蛋白质转移到内质网合成涉及以下成分（一）蛋白质转移到内质网合成涉及以下成分信号识别颗粒信号识别颗粒:一种核糖核蛋白复合体，由6种不同蛋白质和一个7S小RNA分子构成。SRP含有2种结构域，即信号肽识别结构域和核糖体结合结构域，其中信号肽识别结构域中的p54蛋白是一种包含成簇Met残基的GTP酶，Met侧链与信号肽的疏水核心结合信号识别颗粒（

3、信号识别颗粒（SRP）的结构示意）的结构示意当SRP与信号肽结合后，核糖体结合结构域中的p9和p14蛋白复合体阻断新生肽链的翻译。SRP通常存在于细胞质基质中，等待信号肽从多核糖体上延伸暴露出来，SRP既可与新生信号肽序列和核糖体大亚基结合，又可与内质网膜上SRP受体结合，指导新生多肽及核糖体和mRNA附着到内质网膜上。信号识别颗粒的受体信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白），与SRP特异结合，存在于内质网膜上，为异二聚体。体外非细胞系统蛋白质合成的实验证实，在分泌性蛋白合成过程中信号肽、信号识别颗粒和停泊蛋白之间的关系如下表所示：信号肽酶信号肽酶 内质网腔面上蛋白水解酶，负责切除并快速降解新生多

4、肽的N端信号肽序列。移位子移位子 由3-4个Sec61蛋白构成的通道，每个Sec61由3条肽链组成。内在停止转移锚定序列内在停止转移锚定序列 和和内在信号锚定序列内在信号锚定序列 与内质网膜的亲合力很高，阻止肽链继续进入网腔，成为跨膜蛋白。开始转移序列开始转移序列和和停止转移序列停止转移序列的数目决定多肽跨膜的次数的数目决定多肽跨膜的次数 共翻译转运：共翻译转运：分泌蛋白向rER腔内的转运是同蛋白质翻译过程偶联进行的，这种蛋白在信号肽引导下边翻译边跨膜转运的过程称为共翻译转运。可溶性可溶性蛋白的合成与转运过程蛋白的合成与转运过程跨跨膜蛋白的合成与转运过程膜蛋白的合成与转运过程（二）信号肽与共翻

5、译转运（二）信号肽与共翻译转运分泌性蛋白的合成与跨越内质网膜的共翻译转运图解分泌性蛋白的合成与跨越内质网膜的共翻译转运图解1.可溶性蛋白的合成与转运过程可溶性蛋白的合成与转运过程 核糖体组装、细胞质中翻译起始,形成信号肽；信号肽与SRP结合，肽链合成暂时停止；SRP与受体结合，核糖体附着到内质网的移位子上；SRP释放与移位子通道打开；分泌性蛋白的合成与跨越内质网膜的共翻译转运图解分泌性蛋白的合成与跨越内质网膜的共翻译转运图解 信号肽被信号肽酶切除;肽链开始延伸并不断向内腔运输（共转运）；核糖体大小亚基解离，肽链延伸终止;释放合成的蛋白到内质网的腔，并完成蛋白折叠。引导新生肽链穿过内质网膜移位子

6、的信号肽可视为开始转移序列。肽链中还可能存在某些内在序列与内质网膜有很强的亲和力使之结合在脂双层中，这段序列不再转入内质网中。内在信号锚定序列内在信号锚定序列：位于新生肽链内部的疏水序列，既是信号序列，又是肽链跨膜锚定在脂双层中的序列。内在停止转移锚定序列内在停止转移锚定序列：位于新生肽链内部的疏水序列，既是肽段终止转移，又是肽链跨膜锚定在脂双层中的序列。多次跨膜蛋白：多次跨膜蛋白：含有多个SA和多个STA的肽链将成为多次跨膜蛋白。跨内质网膜肽段的取向跨内质网膜肽段的取向：一般而言，带正电荷氨基酸残基多的一端，或带正电荷氨基酸残基多的一侧，朝向细胞质基质一侧（外侧）。转运特点：转运特点：信号肽

7、（开始转移序列）信号肽（开始转移序列）分分 N端信号肽端信号肽和和内部信号肽（信内部信号肽（信号序列位于肽链内部）号序列位于肽链内部）两种。两种。停止转停止转移锚定序移锚定序列，即列，即肽链上一段与内质网膜结合力很高肽链上一段与内质网膜结合力很高的序列，在过内质网膜时，这段序列与双脂层结合后不再进入内的序列，在过内质网膜时，这段序列与双脂层结合后不再进入内质网腔，具有终止穿膜转运的作用质网腔，具有终止穿膜转运的作用。如果一种多肽只有如果一种多肽只有N端信号序列而没有停止转移锚定序列，端信号序列而没有停止转移锚定序列，这种多肽合成后一般进入内质网腔中；如果一种多肽的停止转移这种多肽合成后一般进入

8、内质网腔中；如果一种多肽的停止转移锚定序列位于多肽的内部，这种多肽最终会成为内质网膜的跨膜锚定序列位于多肽的内部，这种多肽最终会成为内质网膜的跨膜整合蛋白。整合蛋白。2.跨跨膜蛋白的合成与转运过程膜蛋白的合成与转运过程内质网膜整合蛋白的拓扑学类型内质网膜整合蛋白的拓扑学类型在r ER合成的整合膜蛋白根据拓扑学特征大体可分为4类，他们的共同特点是共同特点是多肽链的多肽链的20-25个疏水氨基酸残基形成跨膜个疏水氨基酸残基形成跨膜螺旋，不同点在于是否有螺旋，不同点在于是否有N端可切端可切割的割的ER信号序列，定位方向或跨膜次数也会有所不同信号序列，定位方向或跨膜次数也会有所不同3.导肽与后翻译转运

9、导肽与后翻译转运线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的蛋白质的信号序列特称为导肽导肽（，其基本的特征是蛋白质在细胞质基质中的游离核糖体上合成以后再转移到这些细胞器中，因此称这种翻译后再转运的方式为后翻译转后翻译转运运。基基本特征本特征：这种转运方式在蛋白质跨膜过程中需需要要ATP，使多肽去折叠；，使多肽去折叠；还需要一些蛋白质（还需要一些蛋白质（分子伴侣分子伴侣）的帮助（如热休克蛋白）的帮助（如热休克蛋白Hsp70）使其能够正确地折叠成有功能的蛋白。使其能够正确地折叠成有功能的蛋白。继发现信号肽序列之后，人们又发现一系列蛋白质分选信号序列，统称信号信号序列序列，而且有些信号序列还可形成三维结构的信号斑

10、信号斑，指导蛋白的靶向转运和定位。1.信号序列信号序列：引导蛋白质定向转移引导蛋白质定向转移 的线性序列，通常的线性序列，通常15-60个氨基酸残基，对所引导的蛋白质没有特异性要求。个氨基酸残基，对所引导的蛋白质没有特异性要求。2.信号斑信号斑：存在于完成折叠的蛋白质中，构成信号斑的信号存在于完成折叠的蛋白质中，构成信号斑的信号序列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白质分选的信号。序列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白质分选的信号。（三）蛋（三）蛋白质的分选信号白质的分选信号（一（一）核基因编码的蛋）核基因编码的蛋白质分选途径白质分选途径后翻译转运途径：后翻译转运途径：在细胞质基质游离核糖体上完

11、成多肽链合成，在细胞质基质游离核糖体上完成多肽链合成，然后转运到膜围绕的各种细胞器然后转运到膜围绕的各种细胞器 （线粒体、叶绿体、过氧化线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、细胞核物酶体、细胞核），或成为），或成为细胞质基质的可溶性驻留蛋白细胞质基质的可溶性驻留蛋白和和骨骨架蛋白。架蛋白。共翻译转运途径：共翻译转运途径：在细胞质基质中多肽链合成起始后，转移到在细胞质基质中多肽链合成起始后，转移到内质网，然后边合成边转入内质网腔，再经高尔基体运输至溶内质网，然后边合成边转入内质网腔，再经高尔基体运输至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外。酶体、细胞膜或分泌到细胞外。二、蛋白质分选转运的基本途径与类型二、蛋白质分

12、选转运的基本途径与类型 真核细胞蛋白质分选的主要途径与类型真核细胞蛋白质分选的主要途径与类型左：共翻译转运左：共翻译转运 右：后翻译转运右：后翻译转运 根据蛋白质分选的机制或转运方式不同，又可将蛋白根据蛋白质分选的机制或转运方式不同，又可将蛋白质转运分为质转运分为4类类（1 1）跨膜转运）跨膜转运：指共翻译转运途径中蛋白质边合成边转运进入内质：指共翻译转运途径中蛋白质边合成边转运进入内质网腔或插入内质网膜；另后指翻译转运途径中蛋白质在合成后依不同网腔或插入内质网膜；另后指翻译转运途径中蛋白质在合成后依不同机制转运到线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞器。机制转运到线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细

13、胞器。（2 2）膜泡运输）膜泡运输：蛋白质被不同类型的转运膜泡从糙面内质网合成部：蛋白质被不同类型的转运膜泡从糙面内质网合成部位转运至高尔基体进而再分选转移至细胞的不同部位，其中涉及供体位转运至高尔基体进而再分选转移至细胞的不同部位，其中涉及供体膜出芽形成不同的转运膜泡、膜泡运输和转运膜泡与靶膜的融合等过膜出芽形成不同的转运膜泡、膜泡运输和转运膜泡与靶膜的融合等过程。程。（3 3）选择性门控转运）选择性门控转运：在游离核糖体上合成的蛋白质通过核：在游离核糖体上合成的蛋白质通过核孔复合体在核孔复合体在核-质间双向选择性地完成核输入或核输出。质间双向选择性地完成核输入或核输出。（4 4）细胞质基质

14、中蛋白质的转运：）细胞质基质中蛋白质的转运：蛋白质在细胞质基质中的蛋白质在细胞质基质中的转运与细胞骨架系统密切相关，其它不明。转运与细胞骨架系统密切相关，其它不明。合成后的多肽链依据自身氨基酸序列中所包含的信息进行折叠修饰，并且转运到细胞的特定部位。所有的蛋白质都是通过核糖体，在细胞基质内起始合成的。在细胞基质中完成合成的主要是细胞核、线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、细胞基质驻留蛋白。在ER中完成合成的主要是分泌蛋白、膜整合蛋白和内膜系统细胞器中的可溶性驻留蛋白。转运到线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞器的蛋白质分选是一个多步过程多步过程，需要多个不同的靶向序列靶向序列。(1)定位到叶绿体的前体

15、蛋白N N端端具有40-50个氨基酸组成的转转运肽运肽，用以指引多肽定位到叶绿体并进一步穿过叶绿体被膜进入基质或类囊体中。(2)转运到线粒体和过氧化物酶体的蛋白质靠的是线粒体蛋白N N端的导肽端的导肽或过氧化物酶体蛋白C C端的靶向序列端的靶向序列。三、蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化酶体的分选三、蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化酶体的分选 1.1.线粒体蛋白从细胞质基质输入到线粒体基质线粒体蛋白从细胞质基质输入到线粒体基质所有线粒体基质蛋白N端靶向序列共享相同的基序，富含疏水氨基酸，带正电荷的碱性氨基酸和羟基氨基酸，缺少带负电荷的氨基酸，这种两性的N端靶向信号序列（形成螺旋构象）对于指导蛋白质输

16、入线粒体基质是至关重要的。蛋白质从细胞质基蛋白质从细胞质基质输入到线粒体质输入到线粒体基质的基本步骤如下：基质的基本步骤如下：（一）蛋白质从细胞质基质输入到线粒体（一）蛋白质从细胞质基质输入到线粒体（2，3）前体蛋白与内外膜接触点附近的输入受体（Tom20/22)结合，被转运进入输入孔（4，5）输入的蛋白进而通过内外膜接触点的输入通道，线粒体基质分子伴侣Hsp70与输入蛋白结合并水解ATP以驱动机制蛋白的输入。（1）游离核糖体上合成的前体蛋白与胞质蛋白分子伴侣Hsp70结合，保持未折叠状态，N端具有基质靶向序列 （6）输入的基质蛋白的靶向序列，在基质蛋白酶作用下被切除（7）Hsp70也从基质蛋

17、白上是释放出来，进而折叠，产生活性构象2.2.线粒体蛋线粒体蛋白以白以3 3种途径从细胞质种途径从细胞质基质输入到线粒体内基质输入到线粒体内膜膜途径A和B：具有N端基质靶向序列和内部停止转移序列，外膜输入孔道为Tom40,外膜上Tom20/22为输入受体，内膜转运蛋白为Tim23/17。途径B还具有内部疏水的Oxa1靶向序列(内膜蛋白Oxa1所识别），其蛋白前体先进入基质，基质靶向序列被切割后再装配到内膜上。途径C：输入的内膜蛋白是多次跨膜蛋白，没有N端基质靶向序列，含有多个内部靶向序列；两种膜间隙蛋白（Tim9/10）为外膜与内膜之间转运的分子伴侣。线粒体蛋白质转运的特点线粒体蛋白质转运的特

18、点需要导肽需要输入受体从内、外膜接触点进入（输入孔道）基质蛋白酶水解基质靶向序列蛋白质解折叠、重新折叠需要分子伴侣（Hsc70）的帮助需要能量（二）叶绿体基质蛋白与类囊体蛋白的靶向输入向叶绿体基质靶向运输过程和线粒体基质蛋白的输入基本向叶绿体基质靶向运输过程和线粒体基质蛋白的输入基本相似：相似：叶绿体前体蛋白具有N端叶绿体（基质）靶向序列，如前体蛋白非折叠，依赖于基质Hsp70水解ATP提供能量。但与线粒体不同的是：不产生跨内膜的电化学梯度，ATP水解功能是唯一动力来源。外膜转运体复合物外膜转运体复合物 内膜转运体复合物内膜转运体复合物尚未折叠的质体蓝素前体蛋白和金属结合前体蛋白通过外膜上相同

19、的外膜上相同的转运基质蛋白通道进入转运基质蛋白通道进入基质基质，N N端靶向序列被端靶向序列被基质蛋白酶切除，类囊基质蛋白酶切除，类囊体靶向序列暴露，体靶向序列暴露，进入基质后不同蛋白的转运途径不同：定位在类囊体膜和类囊体腔的蛋白在细胞质基质中以前体形式合成，含多个靶向序列外膜转运体复合物外膜转运体复合物 1.1.叶绿体叶绿体SRPSRP依赖途径依赖途径质体蓝素蛋白和类似蛋白在基质空间保持非折叠状态（需分子伴侣参与），在类囊体靶向序列指导下与叶绿体SRP结合，在类囊体膜上叶绿体SRP受体和转运蛋白SecY的介导下，转运到类囊体腔，类囊体靶向序列被内切蛋白酶切除，蛋白质折叠产生成熟构象。内膜转运

20、体复合物内膜转运体复合物外膜转运体复合物外膜转运体复合物 2.pH2.pH依赖途依赖途径径非折叠的金属结合蛋白的N端基质靶向序列首先被切除，金属结合蛋金属结合蛋白折叠并与辅助因子结白折叠并与辅助因子结合，类囊体靶向序列N端的两个精氨酸残基和跨叶绿体内膜的pH梯度是折叠蛋白输入到类囊体腔所必需的。输入到类囊体腔的金属结合蛋白N端的类囊体靶向序列被切除，产生成熟的构象。内膜转运体复合物内膜转运体复合物第二节 细胞内膜泡运输一、膜泡运输概述一、膜泡运输概述二、二、COP包被膜泡的装配与运输包被膜泡的装配与运输三、三、COP包被膜泡的装配与运输包被膜泡的装配与运输四、网格蛋白接头蛋白包被膜泡的装配与运

21、输四、网格蛋白接头蛋白包被膜泡的装配与运输五、转运膜泡与靶膜的锚定和融合五、转运膜泡与靶膜的锚定和融合 一、膜泡运输概述一、膜泡运输概述 膜膜泡泡运运输输是是蛋蛋白白运运输输的的一一种种特特有有的的方方式式，普普遍遍存存在在于于真真核核细细胞胞中中。在在转转运运过过程程中中不不仅仅涉涉及及蛋蛋白白本本身身的的修修饰饰、加加工工和和组组装装，还还涉涉及及到到多多种种不不同同膜膜泡泡定定向向运运输输及及其其复复杂的调控过程杂的调控过程。在在细细胞胞分分泌泌与与胞胞吞吞过过程程中中，以以膜膜泡泡运运输输方方式式介介导导的的蛋蛋白白质质分分选选途途径径形形成成细细胞胞内内复复杂杂的的膜膜流流。这这种种

22、膜膜流流具具有有高高度度组组织性、方向性并维持动态平衡织性、方向性并维持动态平衡 蛋白质的分泌与胞吞途径概观1.蛋白质在rER合成，通过共翻译转运途径跨膜运输2.内质网出芽，形成转运膜泡并与高尔基体融合，形成高尔基体顺面网状结构3.从高尔基体顺面膜囊和高尔基体顺面网状结构到r ER的逆向运输4.高尔基体膜囊从顺面至反面成熟递进（非膜泡过程）。5.从高尔基体后期膜囊到早期膜囊的逆向运输蛋白质的分泌与胞吞途径概观6.组成型分泌不需要分选信号，从内质网经高尔基体到细胞表面的物质运输是自动地进行的。组成型分泌途径除了给细胞外提供酶、生长因子和细胞外基质成分外，也为细胞质膜提供膜整合蛋白和膜脂7.调节型

23、分泌（诱导型分泌）分泌小泡成群地聚集在质膜下，只有在外部信号的触发下，质膜产生胞内信使后才和质膜融合，分泌内容物，8.分选到溶酶体9.胞吞途径：从细胞表面到溶酶体的运输途径在细胞的膜泡运输中：在细胞的膜泡运输中：糙面内质网糙面内质网相当于重要的相当于重要的物质供应站，物质供应站，内质网驻留蛋内质网驻留蛋白的驻留信号使得这类蛋白免于逃逸，故，内质网又白的驻留信号使得这类蛋白免于逃逸，故，内质网又被称为被称为“开放的监狱开放的监狱”。高尔基体高尔基体是重要是重要集散中心集散中心，主要聚集在微管组织中心，主要聚集在微管组织中心(MTOC)附近，在细胞的附近，在细胞的膜泡运输膜泡运输及其随之而形成的及

24、其随之而形成的膜流膜流中起枢纽作用。中起枢纽作用。推测推测高尔基体极性的维持是由于高尔基体极性的维持是由于在高尔基体膜囊上结合有类似动力蛋白的蛋白质。在高尔基体膜囊上结合有类似动力蛋白的蛋白质。细胞内膜泡运输需要多种转运膜泡参与，根据转运膜泡表面包被蛋白的不同，主要分3种不同类型，它们分别介导不同的膜泡转运途径：（1）网格蛋白/接头蛋白包被膜泡（2）COP（包被蛋白）包被膜泡（3）COP（包被蛋白）包被膜泡1.COP包被膜泡介导顺向运输顺向运输,即从rER到高尔基体顺面网状结构2.COP包被膜泡介导逆向运输，逆向运输，即在高尔基体内膜囊间和从高尔基体顺面膜囊和高尔基体顺面网状结构到rER3 3

25、种不同的主要膜泡运转途径种不同的主要膜泡运转途径3.网格蛋白/接头蛋白包被膜泡从高高尔基体反面管网区出芽尔基体反面管网区出芽和从质膜内化质膜内化形成，脱包被后与晚期胞内体融合，此类膜泡的包被除网格蛋白外还有其他蛋白4.分泌泡的包被蛋白尚未鉴定，这些转运膜泡携带分泌蛋白和质膜蛋白从高尔基体反面官网结构转运到细胞表面。二、二、COPII包被膜包被膜泡的装配与运输泡的装配与运输 功功能能：介介导导细细胞胞内内顺顺向向运运输输，即即负负责责从从内内质质网网 高高尔尔基基体的物质运体的物质运输输组成：组成：由由5种蛋白亚基组种蛋白亚基组成，成，小分子GTP结合蛋白Sar1、Sec23/24复合物、Sec

26、13/Sec31复合物及大的纤维蛋白Sec16。包包被蛋白的装被蛋白的装配配是受控是受控的的特点特点：COP包被膜泡是通过胞质可溶性COP包被蛋白在供体膜（ER膜）出芽聚合形成的，具具有对转运物质的选择性并使之浓缩有对转运物质的选择性并使之浓缩。Sar1-GTP与内质网膜结合，起始COPII亚基的装配，形成小泡的包被出芽，跨膜受体在腔面捕获并富集被转运的可溶性蛋白。Sar1Sar1蛋白在蛋白在CopCop包被膜泡装配与去装配中作用模型包被膜泡装配与去装配中作用模型COP包被膜泡的装配过程如图：包被膜泡的装配过程如图：膜泡转运既能转运膜结合的蛋白，又能通过膜受体识别并转运可溶性蛋白，其包装特异性

27、取决于被转运蛋白的靶向分选序列包装特异性取决于被转运蛋白的靶向分选序列，借以区分哪些膜蛋白或可溶性蛋白将进一步包装转运，哪些将作为驻留蛋白而被排除在外，从而使膜泡包被直接选择靶向序列或分选信号。COP包被膜泡介导的细胞内膜泡逆向运输细胞内膜泡逆向运输,负责从高尔基体反面膜囊到顺面膜囊以及从高尔基体顺面管网状区到内质网的膜泡转运，包括再循环的膜脂双层、内质网驻留的可溶性蛋白和膜蛋白（如v-SNARE），是内质网回收错误分选的逃逸蛋白返回内质网的重要途径。COP包被组成组成含有含有8种蛋白亚基，包被蛋白复合物的装配与去装配依赖于种蛋白亚基，包被蛋白复合物的装配与去装配依赖于ARF(装装配反应因子，

28、配反应因子，GTP-binding protein)，即一种调节膜泡转运的小G蛋白，有一个共价结合的疏水N端脂基团，帮助其插入ER膜，同膜结合的ARF对包被蛋白的进一步装配起募集者作用研究显示，细胞器中的蛋白质是通过细胞器中的蛋白质是通过2 2种机制保留及回收来维持的：种机制保留及回收来维持的：一是转运膜泡将驻留蛋白有效排斥在外；二是对逃逸蛋白的回收机制，使其返回它们正常驻留的部位。三、COP包被膜泡的装配与运输内质网的驻留蛋白，C基端含有一段回收信号序列。如果被意外包装进入转运膜泡，从内质网逃逸到高尔基体CGN，则CGN区的膜结合受体蛋白将识别这些逃逸蛋白的回收信号，形成COP包被膜泡将它们

29、回收到内质网。KDELKDEL：内质网可溶性驻留蛋白C端分选信号，其受体主要定位在TGN区、COP 和COP 包被膜泡的膜上,受体识别并结合KDEL分选信号，二者的亲和性对pH变化敏感，内质网和高尔基体之间微小的pH差异都有利于携带KDEL序列的蛋白与高尔基体衍生膜泡上的受体结合，有助于这些蛋白从内质网释放。如果一个内质网蛋白缺乏KDEL序列，这个蛋白将不能返回内质网，而是被膜泡带到质膜。KKXXKKXX（K-lysine,X-K-lysine,X-任意氨基酸）：任意氨基酸）：内质网膜蛋白C端分选信号，其受体是包被蛋白COP和亚基，促进它们返回到ER。四、网格蛋白接头蛋白包被膜泡的装配与运输网

30、格蛋白/接头蛋白包被膜泡介导介导蛋白质从高尔基体TGN向胞内体、溶酶体、分泌泡和植物细胞液泡的运输，也参与质膜受体介导的胞吞作用中从细胞表面运往胞内体转而到溶酶体的运输。网格蛋白有被小泡形成的发源地是网格蛋白有被小泡形成的发源地是高尔基体高尔基体TGN和质膜和质膜TGNTGN：既是细胞分泌途径中物质转运的主要分选位点，又是网格蛋白包被膜泡的组装位点。网格蛋白网格蛋白呈三腿结构，也有自组装形成多角型网格的特性。接接头蛋白（头蛋白（APAP）复合物（异四聚体）复合物（异四聚体）一方面将网格蛋白网格包被连接到膜上（AP的一个亚基与网格蛋白重链远端的球形结构域特异性结合），另一方面又能特异地促使一些膜

31、结合蛋白（v-SNARE）富集到形成包被的膜区典型的网格蛋白典型的网格蛋白/接头蛋白包被膜泡是一类双层包被的膜泡，外层接头蛋白包被膜泡是一类双层包被的膜泡，外层由网格蛋白组成，内层由接头蛋白组成复合物组成。由网格蛋白组成，内层由接头蛋白组成复合物组成。并与之特异性结合，决定哪些蛋白将被包装转运或哪些蛋白将被排除在外，这种特异性是由转运蛋白的分选信号转运蛋白的分选信号决定的。ARFARF也参与网格蛋白/接头蛋白包被的起始装配网格蛋白/接头蛋白包被膜泡形成的首要步骤是供体膜出芽和包被的装配，芽体缢缩并与供体膜断裂是网格蛋白/接头蛋白包被膜泡形成的关键。发动蛋白（dynamin）具有GTPase活性

32、，介导网格蛋白/接头蛋白包被膜泡的缢缩并与供体膜断裂。网格蛋白/接头蛋白包被膜泡形成后不久便脱去包被，网格蛋白/接头蛋白包被的解聚一方面涉及ARF开关蛋白从结合GTP状态转变为结合GDP状态，也涉及ATP水解提供的能量。A：COP包被膜泡介导顺向运输顺向运输和COP包被膜泡介导逆向运逆向运输输不同类型的膜泡运输不同类型的膜泡运输驻留蛋白的回收驻留蛋白的回收出芽与膜泡包装出芽与膜泡包装在细胞合成与分泌途径中，不同膜组分之间三种不同的膜泡运输方式:1.网格蛋白包被小泡：介导从高尔基体TGN到质膜和胞内体及溶酶体的运输；2.COPII包被小泡：介导顺向运输，从内质网到高尔基体的运输；3.COPI包被

33、小泡：介导逆向运输，即在高尔基体内膜囊间和从cis膜囊、CGN 到RER。小结在膜泡靶向转运过程中，有另一类小分子GTP结合蛋白，即Rab蛋白参与，属于开关调控蛋白GTPase超家族成员，在特异性鸟苷酸交换因子GEF催化下，胞质中Rab-GDP转换为Rab-GTP,引发Rab构象改变，使其与特定转运膜泡的表面蛋白互相作用，并通过类异戊二烯类异戊二烯基团插入转运膜泡内。Rab-GTP被结合在膜泡表面，与靶膜上称作Rab效应器的结合蛋白相互作用，使转运膜泡被锚定在适当的靶膜上。膜泡融合发生以后，与Rab-蛋白结合的GTP被水解成GDP，随即引发Rab-GDP释放，然后被用于进行GDP-GTP交换、

34、结合与水解的下一个周期。五、转运膜泡与靶膜的锚定和融合在供体膜和靶膜之间膜泡的锚定与融合模式图解在供体膜和靶膜之间膜泡的锚定与融合模式图解膜泡锚定与融合是一个耗能的特异性过膜泡锚定与融合是一个耗能的特异性过程，程，其特异性是通过供体膜和靶膜上的蛋白相互作用完成的。RabRab蛋白主要是控制转运膜泡与适当靶膜的锚定，介蛋白主要是控制转运膜泡与适当靶膜的锚定，介导转运膜泡与靶膜融合的主要机制是导转运膜泡与靶膜融合的主要机制是v-SNARE/t-SNAREv-SNARE/t-SNARE蛋白的配对。蛋白的配对。v-SNAREv-SNARE与与t-SNAREt-SNARE蛋白的配对（互补性）是介导转运膜

35、泡与靶膜融合的主要蛋白的配对（互补性）是介导转运膜泡与靶膜融合的主要机制：机制：NSF（N-ethylmaleimide-sensitive factor）即N-乙基马来酰亚胺敏感因子和SNAP（soluble NSF attachment protein）即可溶性NSF结合蛋白负责介导不同类型膜泡的融合，但没有明显的特异性；SNARE（SNAP receptor）即SNAP受体（可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子结合蛋白受体），位于细胞器和膜泡膜上的跨膜蛋白大家族，介导膜泡与靶细胞器膜的特异性融合。其中v-SNARE位于膜泡的膜上，与之互补配对的t-SNARE位于靶细胞器膜上。1.真核细胞中除

36、线粒体和植物细胞叶绿体中能合成少量蛋白质外，绝大多数蛋白质都是由核基因编码，起始合成均发生在游离核糖体上，然后或在细胞质基质（游离核糖体）中完成翻译过程，或在粗面内质网膜结合核糖体上完成合成。然而，蛋白质发挥结构或功能作用的部位几乎遍布细胞的各种区间或组分。因此必然存在不同的机制以确保蛋白质分选，转运至细胞的特定部位，也只有蛋白质各就各位并组装成结构与功能的复合体，才能参与实现细胞的各种生命活动。本章概要信号肽学说是解释分泌性蛋白在糙面内质网上合成的重要理论，该过程是包括蛋白质N端的信号肽、信号识别颗粒和内质网膜上信号识别颗粒的受体等因子共同协助完成的。蛋白质分选包括蛋白质的跨膜转运、门控转运

37、和膜泡运输等主要的转运方式。其分选指令存在于多肽链自身，继信号假说提出与确证后，人们又发现一系列的信号序列，指导蛋白的靶向转运。细胞内膜泡运输的研究进展较大，包括COP包被膜泡介导的细胞内顺向运输，即负责从内质网到高尔基体的物质运输；COP包被膜泡介导的细胞内膜泡逆向运输，负责从cis高尔基体网状区到内质网膜泡转运，包括再循环的膜脂双层、某些蛋白质如v-SNARE和回收错误分选的内质网逃逸蛋白返回内质网；网格蛋白/AP包被膜泡介导的蛋白质从高尔基体TGN向质膜、胞内体或溶酶体以及分泌泡的运输，也参与受体介导的细胞内吞作用。包被膜泡的组装、转运及其与靶膜的融合是一个特异性的、需能的过程，膜泡锚定

38、与融合的特异性是通过供体膜和靶膜上的蛋白相互作用完成的。本章学习要点本章学习要点1.1.分泌性蛋白合成的信号假说内容，涉及的主要分泌性蛋白合成的信号假说内容，涉及的主要组分如何协同作用？（提示：涉及组分：信号肽，组分如何协同作用？（提示：涉及组分：信号肽，SRPSRP，DPDP，移位子，信号肽酶等。），移位子，信号肽酶等。）2.2.蛋白质分选转运的两条基本途径和四种基本类蛋白质分选转运的两条基本途径和四种基本类型。型。3.3.细胞内膜泡运输的类型及各自的主要功能。细胞内膜泡运输的类型及各自的主要功能。4.4.细胞结构体系组装的类型及生物学意义。细胞结构体系组装的类型及生物学意义。思思 考考 题题1.1.阐述单次跨膜蛋白整合到阐述单次跨膜蛋白整合到ERER膜的机制。膜的机制。（提示：涉及到两种机制）（提示：涉及到两种机制）2.2.阐述细胞内蛋白质合成的部位及去向。阐述细胞内蛋白质合成的部位及去向。3.3.糙面内质网上合成哪几类蛋白质？它们在内质糙面内质网上合成哪几类蛋白质？它们在内质网上合成的生物学意义是什么？网上合成的生物学意义是什么？