第七章第五節(jié)細胞內(nèi)蛋白的分選與細胞結構體系的裝配蛋白的分選機制（重點）蛋白的分選途徑（重點）細胞結構體系的裝配 本 節(jié) 重 點 分 泌 蛋 白 的 信 號 假 說 （ 組 成 成 分 ， 轉 運 過 程 ） 三 種 轉 運 膜 泡 （ 發(fā) 源 地 、 功 能 ） 蛋 白 的 分 選 途 徑 分 子 伴 侶 的 概 念 及 作 用 一 、 蛋 白 的 分 選 分 泌 蛋 白 的 信 號 假 說 細 胞 中 蛋 白 質(zhì) 的 合 成 都 起 始 于 細 胞 質(zhì) 基 質(zhì) 中 “ 游離 ” 的 核 糖 體 ， 一 些 蛋 白 起 始 合 成 不 久 便 轉 移 到 內(nèi) 質(zhì)網(wǎng) 上 繼 續(xù) 合 成 ， 另 一 些 則 停 留 在 胞 質(zhì) 核 糖 體 上 合 成 。 決 定 轉 移 的 因 素 是 什 么 ？ 年 ， 依 據(jù) 實 驗 提 出 了 分 泌蛋 白 的 信 號 假 說 理 論 ： 分 泌 蛋 白 的 N端 序 列 是 信 號 序列 （ 肽 ） ， 指 導 分 泌 蛋 白 到 內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) 上 合 成 ， 在 蛋 白 合成 結 束 之 前 信 號 肽 被 切 除 。 蛋白合成途徑 .信 號 假 說 的 組 成 成 分 信 號 肽 （ ） ； 位 于分 泌 蛋 白 N端 ， 由 個 氨 基 酸 組 成 ， 分 為N端 、 疏 水 核 心 區(qū) 及 端 。 信 號 識 別 顆 粒 （ ） ： 能 識 別 信 號 肽 的 蛋 白 ，由 條 多 肽 和 一 個 組 成 的 復 合 物 。 信 號 識 別 蛋 白 受 體 （ SRP受 體 或 停 泊 蛋 白 DP） ： 為 SRP受 體 ， 位 于 內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) 膜 上 。 信 號 肽 的 結 構 信 號 肽 的 一 級 序 列信 號 肽 一 級 序 列 由 疏 水 核 心 （ h） 、 C端 （ c） 和 N端 （ n） 三 個 區(qū) 域 構 成 。以 血 清 白 蛋 白 和 HIV-1型 病 毒 的 糖 蛋 白 gp160信 號 肽 為 例 ， 顯 示 出 兩 者 的 n區(qū) 長 度 明 顯 不 同 . 轉 移 過 程 多 肽 鏈 開 始 在 游 離 核 糖 體 上 合 成 ， 信 號 密 碼 子 轉 譯 信 號 肽 （ 約 有 15-30個 氨 基 酸 （ 16-26） )； 信 號 識 別 蛋 白 （ signal recognition protein ， SRP） 識 別 正 在 合 成 信 號肽 的 核 糖 體 ， 并 與 之 結 合 ， 多 肽 鏈 合 成 暫 停 ； SRP 與 ER膜 上 的 SRP受 體 （ 又 稱 停 泊 蛋 白 ） 結 合 ， 多 肽 鏈 合 成 繼 續(xù) 。 SRP脫 離 釋 放 返 回 基 質(zhì) 重 復 利 用 。 (此 步 消 耗 ） 信 號 肽 與 ER膜 上 的 易 位 子 作 用 并 使 ER形 成 通 道 ， 合 成 的 多 肽 鏈 通 過通 道 進 入 內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) 池 。 （ 上 的 蛋 白 復 合 體 ， 直 徑 . ， 中 心為 的 通 道 ， 主 要 成 分 是 蛋 白 ） 信 號 肽 被 位 于 ER膜 內(nèi) 表 面 的 信 號 肽 酶 （ Signal peptidase） 切 掉 。 多 肽 鏈 繼 續(xù) 伸 長 ， 直 至 合 成 完 畢 。 在 一 種 分 離 因 子 作 用 下 ， 通 道 封 閉 蛋 白 轉 入 內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) 合 成 示 意 圖多 肽 鏈 開 始 在 游 離 核 糖 體 上 合 成 ， 信 號 密 碼 子 轉 譯 信 號 肽信 號 識 別 蛋 白 識 別 并 結 合 正 在 合 成 信 號 肽 的 核 糖 體 ， 多 肽 鏈 合 成 暫 停 ；SRP 與 ER膜 上 的 SRP受 體 （ 又 稱 停 泊 蛋 白 ） 結 合 ， 多 肽 鏈 合 成 繼 續(xù) 。與 ER膜 上 的 易 位 子 作 用 并 使 ER形 成 通 道 ， 合 成 的 多 肽 鏈 進 入 內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) 池 。信 號 肽 被 位 于 ER膜 內(nèi) 表 面 的 信 號 肽 酶 （ Signal peptidase） 切 掉 。 .共 轉 移 與 后 轉 移 共 轉 移 ： 肽 鏈 邊 合 成 邊 轉 移 的 方 式 由 于 信 號 肽 又 是 引 導 肽 鏈 進 入 內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) 腔 的 一 段 序 列 ， 又 稱開 始 轉 移 序 列 （ start transfer sequence） ； 起 始 轉 移 序 列 信 號 肽 停 止 轉 移 系 列 與 膜 緊 密 結 合 不 轉 移 至 ER腔 的 序列 起 始 轉 移 序 列 和 停 止 轉 移 系 列 決 定 蛋 白 的 跨 膜 情 況 后 轉 移 ： 蛋 白 合 成 完 成 后 再 轉 移 的 方 式 如 線 粒 體 蛋 白 其 指 導 轉 移 的 序 列 稱 導 肽 轉 移 序 列 與 蛋 白 的 跨 膜 結 構 轉 移 序 列 與 蛋 白 的 跨 膜 結 構 .幾 種 典 型 的 蛋 白 分 選 信 號信 號 功 能 信 號 序 列蛋 白 進 入 ER +H3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Ler-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe-Gln-滯 留 在 ER中 Lys-Asp-Glu-Leu-COO-蛋 白 進 入 線 粒 體 H 3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-Tyr-Leu-Leu-進 入 細 胞 核 Pro-Pro-Lys-Lys-Arg-Lys-Val進 入 過 氧 化 物 酶 體 Ser-Lys-Leu- 一 、 蛋 白 的 分 選 （ 總 結 ） 細 胞 內(nèi) 合 成 的 蛋 白 質(zhì) 等 物 質(zhì) 之 所 以 能 夠 定 向 的 轉 運 到特 定 的 細 胞 器 取 決 于 兩 個 方 面 ： 其 一 是 蛋 白 質(zhì) 中 包 含 特 殊 的 信 號 序 列 （ signal sequence） 。 其 二 是 細 胞 器 上 具 特 定 的 信 號 識 別 裝 置 （ 分 選 受 體 ，sorting） 一 、 蛋 白 的 分 選 蛋 白 的 信 號 ： 信 號 序 列 （ signal sequence） ： 存 在 于 蛋 白 質(zhì) 一 級 結 構 上 的 線 性 序 列 ， 通 常 15-60個 氨 基 酸 殘 基 ， 每 一 種 信 號 序列 決 定 特 殊 的 蛋 白 質(zhì) 轉 運 方 向 。 信 號 斑 （ signal patch） ： 存 在 于 完 成 折 疊 的 蛋 白 質(zhì) 中 ，構 成 信 號 斑 的 信 號 序 列 之 間 可 以 不 相 鄰 ， 折 疊 在 一 起 構成 蛋 白 質(zhì) 分 選 的 信 號 。 一 、 蛋 白 的 分 選 二 、 蛋 白 的 分 選 途 徑 跨 膜 轉 運 ： 基 質(zhì) 中 合 成 的 蛋 白 轉 運 至 線 粒 體 等 細 胞 器 門 控 轉 運 ： 蛋 白 的 核 輸 入 和 核 輸 出 （ 核 質(zhì) 運 輸 ） 膜 泡 運 輸 ： 轉 運 小 泡 進 行 ， 介 導 蛋 白 從 內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) 高 爾 基 體 細 胞 各 部 位 。 .膜 泡 運 輸 膜 泡 運 輸 是 蛋 白 運 輸 的 一 種 特 有 的 方 式 ， 普 遍 存在 于 真 核 細 胞 中 。 在 轉 運 過 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 泡定 向 運 輸 及 其 復 雜 的 調(diào) 控 過 程 。 三 種 不 同 類 型 的 包 被 小 泡 具 有 不 同 的 物 質(zhì) 運 輸 作用 網(wǎng) 格 蛋 白 包 被 小 泡 、 COPII包 被 小 泡 、 COPI包 被 小 泡 在 細 胞 合 成 與 分 泌 途 徑 中 不同 膜 組 分 之 間 三 種 不 同 的 膜泡 運 輸 方 式 : 1. 籠 形 蛋 白 包 被 小 泡 介 導 從高 爾 基 體 TGN向 質(zhì) 膜 和 胞內(nèi) 體 及 溶 酶 體 的 運 輸 ； 2. COPII包 被 小 泡 介 導 從 內(nèi)質(zhì) 網(wǎng) 至 高 爾 基 體 的 運 輸 ； 3. COPI包 被 小 泡 負 責 將 蛋白 從 高 爾 基 體 運 回 內(nèi) 質(zhì)網(wǎng) 。 、 網(wǎng) 格 蛋 白 包 被 小 泡 負 責 將 蛋 白 質(zhì) 從 高 爾 基 體 TGN 質(zhì) 膜 、 胞內(nèi) 體 、 溶 酶 體 或 植 物 液 泡 在 受 體 介 導 的 胞 吞 途 徑 中 ， 將 物 質(zhì) 從 質(zhì) 膜 內(nèi) 吞 泡 (細 胞 質(zhì) ) 胞 內(nèi) 體 溶 酶 體 高 爾 基 體 TGN是 網(wǎng) 格 蛋 白 包 被 小 泡 形 成 的 發(fā) 源地 網(wǎng) 格 蛋 白 有 被 小 泡 形 成 示 意 圖 、 COPII包 被 小 泡 負 責 從 內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) 高 爾 基 體 的 物 質(zhì) 運 輸 ； COPII包 被 蛋 白 由 5種 蛋 白 亞 基 組 成 ； 包 被 蛋 白 的 裝 配 受 、 蛋 白 調(diào) 控 ； COPII包 被 小 泡 由 ER出 芽 形 成 。 COPII包 被 小 泡 形 成 示 意 圖 、 COPI包 被 小 泡 負 責 回 收 、 轉 運 內(nèi) 質(zhì) 網(wǎng) 逃 逸 蛋 白 (escaped proteins）返 回 ER， 兩 種 機 制 ： 轉 運 泡 將 應 被 保 留 的 駐 留 蛋 白 排 斥 在 外 ， 防 止 出 芽 轉 運 ； 通 過 識 別 駐 留 蛋 白 C-端 的 回 收 信 號 (lys-asp-glu-leu,KDEL) 的 特 異 性 受 體 ， 以 COPI-包 被 小 泡 的 形 式 捕 獲 逃 逸 蛋 白 。 COPI-包 被 小 泡 除 行 使 GolgiER逆 行 轉 運 外 ， 也 可行 使 順 行 轉 運 功 能 , 從 ERER-GolgiICGolgi。 COPI包 被 含 有 8種 蛋 白 亞 基 ， 包 被 蛋 白 復 合 物 的 裝 配 與 去 裝 配 依 賴 于 ARF(GTP-binding protein)； 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐留蛋白的回收圖解 .出 芽 部 位 及 轉 運 的 特 異 性 出 芽 部 位 ： 蛋 白 信 號 序 列 與 受 體 結 合 所 處 的 膜 部 位 。 轉 運 的 特 異 性 ： 由 轉 運 小 泡 和 靶 膜 上 的 膜 蛋 白 決 定 。 最 早 在 神 經(jīng) 細 胞 中 發(fā) 現(xiàn) ： 神 經(jīng) 突 觸 膜 上 具 syntaxin（ 突 觸 融 合 蛋 白 ） 轉 運 小 泡 膜 上 ： 具 VAMPvesicle-associated membrane protein)蛋 白 轉 運 小 泡 膜 上 ： 具 VAMP類 似 蛋 白 靶 膜 上 ： 具 syntaxin類 似 蛋 白 二 者 特 異 的 相 互 作 用 以 保 證 轉 運 的 特 異 性 。 .出 芽 部 位 及 轉 運 的 特 異 性 SNAREs： soluble NSF attachment protein receptor， 其 作 用 是 介 導 運 輸 小 泡 與 靶 膜 的 融 合 。 動 物 細 胞 中 已 發(fā) 現(xiàn) 20多 種 SNAREs。 v-和 t-SNAREs都 具 有 一 個 螺 旋 結 構 域 ， 能 相 互 纏繞 形 成 跨 SNAREs復 合 體 ， 將 運 輸 小 泡 的 膜 與 靶 膜拉 在 一 起 ， 實 現(xiàn) 運 輸 小 泡 特 異 性 停 泊 和 融 合 。 .出 芽 部 位 及 轉 運 的 特 異 性v 三 、 細 胞 結 構 體 系 的 裝 配 細 胞 提 供 裝 配 的 環(huán) 境 裝 配 方 式 裝 配 意 義 .裝 配 方 式 自 我 裝 配 ： 信 息 存 在 與 裝 配 亞 基 中 協(xié) 助 裝 配 ： 裝 配 需 要 細 胞 中 其 他 成 分 的 幫 助 直 接 裝 配 ： 把 單 位 裝 配 到 已 形 成 的 結 構 上 裝 配 方 式 示 意 圖 .裝 配 輔 助 因 子 分 子 伴 侶 （ molecular chaperones） ： 細 胞 中 的 某 些 蛋 白 質(zhì) 分 子 可 以 識 別 正 在 合成 的 多 肽 或 部 分 折 疊 的 多 肽 并 與 多 肽 的 某 些 部位 相 結 合 ， 從 而 幫 助 這 些 多 肽 轉 運 、 折 疊 或 裝配 ， 這 一 類 分 子 本 身 并 不 參 與 最 終 產(chǎn) 物 的 形 成 ，因 此 稱 為 分 子 “ 伴 侶 ” 。 分 子 伴 侶 在 裝 配 中 的 協(xié) 助 作 用 .裝 配 的 意 義 減 少 和 校 正 蛋 白 質(zhì) 合 成 中 出 現(xiàn) 的 錯 誤 減 少 所 需 的 遺 傳 物 質(zhì) 信 息 量 通 過 裝 配 與 去 裝 配 更 容 易 調(diào) 節(jié) 與 控 制 多 種 生 物 學 過程 第 六 周 預 習 提 綱 1、 線 粒 體 的 結 構 可 以 分 為 哪 幾 個 部 分 ？ 各 有 什 么 特 點 ？ 如何 區(qū) 別 其 各 個 區(qū) 域 ？ 2、 線 粒 體 內(nèi) 膜 上 有 哪 些 酶 類 ？ 他 們 的 排 列 順 序 是 怎 樣 的 ？起 什 么 作 用 ？ 3、 基 粒 的 結 構 有 哪 幾 部 分 組 成 ？ 各 部 分 由 那 些 組 分 組 成 ，起 什 么 作 用 ？ 4、 什 么 是 氧 化 磷 酸 化 ？ 其 機 制 有 哪 些 ？ 如 何 理 解 化 學 滲 透假 說 ？ 5、 線 粒 體 的 蛋 白 質(zhì) 是 在 哪 里 合 成 的 ？ 如 何 運 送 組 裝 到 合 適的 部 位 ？ 在 蛋 白 轉 運 中 參 與 的 組 分 有 哪 些 ， 各 起 什 么 作 用 ？ 6、 如 何 理 解 線 粒 體 是 一 種 半 自 主 性 細 胞 器 ？ 7、 你 認 為 線 粒 體 是 如 何 起 源 的 ？