胞内蛋白的分选和运输-细胞生物学.ppt

膜蛋白的区域性分布,问题：细胞是如何完成蛋白的定向运输的？,问题：细胞是如何将不同的膜蛋白运送到 膜的不同的区域呢？,要实现蛋白的定向运输，细胞首先得 面临这样的一个问题，即如何选择和 区分不同去向的蛋白，再把它们运往 特定的地方。,这就是分选(sorting),蛋白的分选,细胞根据蛋白是否携有分选信号，以及分选 信号的性质，选择性地将其送到细胞不同的部位。（蛋白的靶向运输protein targeting）,第十章 胞内蛋白的 分选和运输,回输内质网的分选,溶酶体酶蛋白的分选,back,分泌蛋白、膜蛋白的分选,分选是根据分选信号而进行的。,分选不仅存在于高尔基体，也存在于细胞 的其他部位。,分选信号：特定的氨基酸序列,或经加工修饰而成,蛋白质在游离核糖体上合成还是在附着核糖体上合成？,内质网,核糖体,？,信号假说和对进入内质网的蛋白的分选运输,信号肽（signal peptide）分选的信号,信号识别颗粒（SRP）,多肽N端若干个疏水氨基酸残基序列,细胞质基质中的核蛋白复合体， 识别信号肽、核糖体,信号假说,运输的蛋白既有进入内质网腔的可溶性蛋白，也有 内质网膜上的跨膜蛋白,信号肽引导多肽链通过蛋白质转运子（膜上的蛋白复合 体形成的转运通道）进入内质网,信号肽、信号识别颗粒、信号识别颗粒受体等的相互 作用使核糖体附着。,蛋白进行的是一种穿膜运输(transmembrane transport)， 转运在合成的过程中进行，称共翻译转运（co-translational translocation）,内质网可溶性蛋白的转运,内质网跨膜 蛋白的转运,(单次跨膜蛋白),（多次跨膜蛋白）,其他的蛋白也可含有自己的分选定位信号,分选信号除了信号肽之外，还有信号斑,细胞质基质,内质网,核糖体,？,细胞质基质,内质网,核糖体,线粒体,进入线粒体的蛋白的分选运输,分选的信号,信号序列中带电荷氨基酸与疏水氨基酸 交替排列，形成两性螺旋结构。,转运的方式也是穿膜运输，但是是在翻译后进行的。,蛋白以非折叠状态穿膜，伴侣蛋白（hsp70）维持之。,到线粒体基质腔的运输,到线粒体内膜和膜间腔的运输,外膜转运子复合体中的受体负责对信号肽的识别,蛋白质运往线粒体的不同部位,到线粒体外膜的运输,多肽链经转运子穿膜，线粒体内外膜上有不同的转运子。,蛋白穿膜运输是需要消耗能量的,Hsp：热休克蛋白,Hsp70在蛋白质向线粒体中输入的作用示意图,线粒体内外膜上的转运子,back,蛋白质输入线粒体基质示意图,细胞质基质,内质网,核糖体,线粒体,过氧化物酶体,进入过氧化物酶体的蛋白的 分选运输,多以SKL序列（Ser-Lys-Leu）作为输入信号,可溶性受体蛋白PTSIR识别信号，并通过与转 运子蛋白的结合介导蛋白的输入,这是一种翻译后的穿膜运输，但在蛋白折叠成 成熟构型后进行穿膜运输,细胞质基质,内质网,核糖体,线粒体,过氧化物酶体,细胞核,进入细胞核的蛋白的 分选运输,核输入受体识别核定位信号，核输出受体识别核输出 信号,运输通过核孔复合体进行，称为门控运输(gated transport)。,进出的蛋白分别含有核定位信号和核输出信号,核定位信号序列中富含带电荷的氨基酸。,可为信号肽，也可为信号斑。,不被切除，可反复使用。,核输出信号尚不见共同特征。,蛋白的核输入与核输出,门控运输中大分子转运的调节,细胞质基质,内质网,核糖体,线粒体,过氧化物酶体,细胞核,高尔基体,细胞膜,溶酶体,细胞外,内体,胞内蛋白的小泡运输,生物合成分泌途径,胞吞途径,大多数运输小泡为有被小泡（coated vesicle）,已知的有被小泡分三种类型,网格蛋白有被小泡（clathrin-coated vesicle）。,COPI有被小泡（COPI-coated vesicle）。,COPII有被小泡（COPII-coated vesicle）。,GTP酶在有被小泡的形成和去衣被过程中起 重要作用（略）,三种类型的有被小泡介导不同的运输途径,back,网格蛋白有被小泡的形成,COP(Coatmer protein) 有被小泡的形成,胞内众多的小泡同样面临着分选和 定向运输的问题,NSF一种ATP酶,SNAP（soluble NSF-attachment protein）,SNARESNAP的受体,SNARE负责小泡运输的专一性识别,Rab蛋白进一步保证小泡停靠的专一性,V-SNARE和t-SNARE,胞内小泡运输的途径,胞吞途径,生物合成分泌途径,1.吞噬作用（phagocytosis）,胞吞作用（endocytosis）,吞噬体（phagosome） 2.胞饮作用（pinocytosis） 胞饮体（pinosome）,（receptor-mediated endocytosis）,3.受体介导的内吞作用,吞噬作用（phagocytosis）,鼠巨嗜细胞,化学性变异 的血红细胞,back,back,早期内体的四种分选途径,受体与配体解离，配体去溶酶体，受体返膜,受体与配体解离，同去溶酶体,受体与配体维持结合，返膜,受体与配体维持结合，穿胞而过,从内体到溶酶体的运输,back,生物合成分泌途径,1.内质网与高尔基体间的蛋白运输,3.高尔基体到细胞表面的蛋白运输,2.高尔基体膜囊间的蛋白运输,回输内质网的分选,COP II有被小泡从内质网到 高尔基体的运输,back,高尔基体膜囊间两种可能的 蛋白运输过程,back,高尔基体到细胞表面的蛋白分选运输,小泡运输与细胞内膜的平衡,生物合成分泌途径,胞吞途径,第一节 胞内蛋白的分选信号以及 运输途径、运输方式,一、分选信号,信号肽和信号斑,三、运输方式,二、运输途径,翻译后转运,共翻译转运,胞吞途径,穿膜运输,门控运输,小泡运输,第二节 胞内蛋白的门控运输,一、门控运输的分选信号及受体,核定位信号和受体,三、门控运输中大分子转运的调节,二、门控运输的能量来源,NF-AT的受调转运,Ran GTPase,核输出信号和受体,第三节 胞内蛋白的穿膜运输,一、蛋白从细胞质基质到线粒体的运输,分选信号和识别,翻译后转运（成熟构型）,二、蛋白从细胞质基质到过氧化物酶体的运输,转运途径：基质腔、膜间腔和内膜,翻译后转运（线性）,分选信号和识别,能量（ATP水解）,转运子,转运子,能量（ATP水解，跨膜电化学梯度）,共翻译转运,三、蛋白从细胞质基质到内质