分子细胞生物学教学课件：Chapter15-蛋白质分选命运

1、第十六章 细胞的遗传活动和蛋白质合成 DNA复制、 DNA转录、 转录后加工、 蛋白质合成、 蛋白质加工修饰 第十七章 肽信号与蛋白质的分选、转运、定位及降解内容 蛋白质的合成部位、功能定位 蛋白质的3种运输途径线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、内质网蛋白的运输及细胞核内物质的进出蛋白酶体及其降解蛋白质的机制 一、 蛋白质的合成场所和功能定位游离核糖体: 胞质溶质蛋白质 核定位蛋白 线粒体、叶绿体蛋白 过氧化物酶体蛋白附着核糖体：分泌蛋白 溶酶体酶蛋白 膜蛋白 内质网腔里驻留蛋白线粒体、叶绿体内核糖体合成少量蛋白第一节 蛋白质在细胞内的转运和定位二、蛋白质的运送机制和途径多肽链上有分选信号(sor

2、ting signal) ，分送至细胞不同区间没有分选信号的蛋白质是细胞质溶质蛋白Sorting signal （分选信号）也叫targeting sequence （靶向序列，巡靶序列）： 是多肽链上特定的分拣信号，约15-60个氨基酸序列，能被相应的受体识别，引导蛋白质抵达目的地。有的肽链有几个信号序列，在蛋白质折叠时靠拢形成信号斑（signal patch）。分选信号sorting signals也叫前导序列信号斑蛋白质通过三种途径输入到细胞不同区间:门控途径: 核内物质运入和运出穿膜运输: 线粒体，叶绿体，内质网腔膜泡运输: 内质网，高尔基体，溶酶体，细胞外都需消耗能量二、蛋白质的运送

3、途径第二节 蛋白质运往线粒体 共同特点 有基质靶向序列(matrix-targeting sequence) 通过膜上的转位接触点 单个分子非折叠形式穿过 分子伴侣协助细胞质游离核糖体合成的多肽线粒体膜上有三种蛋白起转运作用：TOM （translocon of outer mitochondrial membrane）在跨外膜时起作用TIM （translocon of inner mitochondrial membrane）在跨内膜时起作用，Oxa 介导线粒体自身合成的蛋白插入内膜前体蛋白解折叠 分选信号被 TOM识别 在内外膜接触点处蛋白转移跨越外膜，再在TIM帮助下跨越内膜 切掉基质

4、定位序列，重新折叠 线粒体基质蛋白的输入定位在线粒体内膜的蛋白的输入：3种方式定位在线粒体外膜上的蛋白的运输N 末端基质靶向序列之后接着是停止转移序列，可阻止蛋白质进入基质，同时使蛋白结合到外膜中。定位在线粒体膜间隙的蛋白的输入：2种方式第三节 叶绿体蛋白质的输入和分拣 运往叶绿体的蛋白间质中：开尔文循环中的酶核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶小亚基运输特点与线粒体的蛋白质运输类似有间质靶向序列通过膜上的转位接触点单个分子非折叠形式穿过分子伴侣协助叶绿体间质蛋白质的输入叶绿体类囊体腔蛋白的输入：需两种信号 间质靶向序列、类囊体靶向序列类囊体蛋白的输入有两种途径：信号识别颗粒途径： 进入间质的类囊体蛋

5、白折叠，被间质中SRP颗粒识别、引导将其送入类囊体膜转运体，进入类囊体腔pH途径：进入间质的类囊体蛋白折叠，被间质中辅因子结合，由类囊体靶向序列（N端两个关键的天冬氨酸）引导进入类囊体腔，由质子梯度提供能量类囊体膜蛋白的输入叶绿体（间质中）合成的蛋白细胞质合成的定位于类囊体膜的蛋白：先进入间质Oxa1蛋白相关的蛋白协助第四节 过氧化物酶体蛋白的分拣运输特点需要靶向信号序列需要载体蛋白以折叠形式穿膜输入后信号不切除过氧化物酶体膜蛋白的插入过氧化物前体的形成： Pex19是过氧化物酶体膜蛋白靶向序列受体,内质网掺入过氧化物膜蛋白(Pex3，Pex16),出芽形成过氧化物酶体前体膜泡。过氧化物酶基质

6、蛋白的输入： Pex 5，Pex7是胞质内的基质靶向序列受体 Pex14是膜上的基质靶向序列受体 Pex2/10/12构成转运通道两种靶向序列 (perioxisomal targeting sequence, PTS)PTS1: 多数基质蛋白 C端的SKL信号（丝-赖-亮）PTS2：某些基质蛋白N端前20-30氨基酸序列中的 Arg/Lys-Leu/Ile-5X-His/Gln-Leu第五节：进出细胞核的蛋白质运输门控途径通过核孔以折叠和组装的形式运输入核的蛋白有核定位信号 (NLS); 出核的有出核信号NES入核需要：Imporin ， Ran核孔复合体内壁上有核孔蛋白 C端含多个富含苯丙

7、氨酸（F）和甘氨酸（G）的重复序列，称FG核孔蛋白，位于中央运输体的内壁上和核蓝、胞质丝上 物质从细胞核输出：mRNA，scRNA：带端帽，与蛋白质结合形成RNPrRNA： 先组装成核糖体亚单位，以RNP形式运出tRNA： 运出需输出蛋白和Ran-GTPmRNP运出细胞核的模式图解和电镜图 第六节 内质网膜蛋白和腔蛋白的定位运输 运往内质网的膜蛋白和腔蛋白都带有信号肽膜蛋白还有停止转移序列 第七节 蛋白质的降解Cells carefully monitor the amount of misfolded proteins. An accumulation of misfolded protei

8、ns in the cytosol triggers a heat-shock response, which stimulates the transcription of genes encoding cytosolic chaperones that help to refold the proteins.蛋白质合成后应正确折叠，折叠错误的有重新折叠的机会重折叠后仍然折叠错误的蛋白质要在细胞质基质中被蛋白酶体降解中空的筒状结构和两端有帽，起调节和识别作用。50多种蛋白质组成的蛋白质复合体，富含依赖ATP的蛋白酶活性 蛋白酶体（proteasome）：细胞质基质中降解蛋白质的大分子复合体，由50多种蛋白质组成，富含依赖ATP的蛋白酶活性。呈筒状结构，两端的帽状结构识别泛素标记的蛋白质，将其送入蛋白酶体腔内降解为短肽。泛素化 降解机制泛素化需要：泛素：76个氨基酸组成的小分子球蛋白，