信号序列PPT课件VIP

信号序列在蛋白质分选中的作用,第2组,-,2,膜结合(附着)核糖体,游离核糖体,细胞内蛋白质合成的部位从哪里来？要到哪里去？O(_)O,-,3,-,4,内膜系统的区域化(房室化)分选的需要,内膜系统各区室具有各自独立的结构和功能，但它们又是紧密相关的，尤其是它们的膜结构是相互转换的，这种转换的机制则是通过蛋白质分选和膜运输实现的。,-,5,什么是蛋白质的分选呢？,细胞根据蛋白质是否携带有地址签，以及地址签的性质，选择性地将其送到细胞不同的部位，这一过程称为蛋白质分选(proteinsorting)或蛋白质靶向运输(proteintargetingtransport)。新合成的蛋白质备有特殊的“地址标签”，即信号序列或拓扑信号，它们将蛋白质导向细胞的正确位置并可使蛋白质越过细胞器的膜。,-,6,分选的“硬件”装备,蛋白质上有分选信号(signalsequenceortargetingsequence)相应靶膜和靶细胞器上有分选信号的受体，即分选受体(sortingreceptor)二者特异性识别、结合而实现蛋白质分选,-,7,细胞内的2种蛋白质分选信号,信号序列(signalsequence)：蛋白质多肽链上的一段连续的特定氨基酸序列，具有分选信号的功能。可位于多肽链的任何部位，有的完成分选任务后被切除。信号斑(signalpatch)：位于多肽链不同部位的几个特定氨基酸序列经折叠后形成的斑块区，具有分选信号的功能。信号斑是一种三维结构。完成分选任务后仍然存在。,信号序列特性,存在于蛋白质一级结构的线性序列，通常为15-60个氨基酸长度。通过基因工程的方法证明信号序列指导的蛋白质运输和定位对蛋白质没有特异性，但不同的膜结合细胞器具有不同的蛋白质定位的信号序列,信号序列的两个基本作用是:通过与SRP的识别和结合,引导核糖体与内质网结合;通过信号序列的疏水性,引导新生肽跨膜转运。,(a)在不含RER小泡的无细胞体系中翻译分泌蛋白,其N-端有信号序列,故比从细胞中分泌出来的相同蛋白质肽链长;(b)在加有RER小泡的无细胞体系中翻译分泌蛋白,信号序列在RER小泡中被切除,得到的产物与从细胞中合成分泌的相同,根据信号序列运输方向的不同分为三种类型,入核信号,引导肽,信号肽,定位于细胞核内的蛋白质的运输,入核信号指导核蛋白的运输入核蛋白的分选核定位信号或核输入信号：NLS核孔复合体上有NLS受体,选择性的门控转运（gatedtransport）细胞质基质细胞核指在细胞质基质中合成的蛋白质通过核孔复合体选择性的完成核输入或从细胞核返回细胞质基质；核孔复合体主要由蛋白质构成，其总相对分子质量约为125106，推测可能含有100余种不同的多肽，共1000多个蛋白质分子。,gp210：结构性跨膜蛋白p62：功能性的核孔复合体蛋白，具有两个功能结构域；疏水性N端区：可能在核孔复合体功能活动中直接参与核质交换；C端区：可能通过与其它核孔复合体蛋白相互作用，从而将p62分子稳定到核孔复合体上，为其N端进行核质交换活动提供支持；,1）核孔复合体成分,2）核孔复合体功能一种特殊的跨膜运输蛋白复合体，是一个双功能、双向性的亲水性核质交换通道。双功能：有两种运输方式被动运输与主动运输；双向性：介导蛋白质的入核转运，介导RNA、核糖核蛋白颗粒（RNP）的出核转运。,（1）亲核蛋白（karyophilicprotein）在细胞质内合成后，需要或能够进入细胞核内发挥功能的一类蛋白质；（2）核定位信号(nuclearlocalizationsignal，NLS)亲和蛋白的含有的特殊的氨基酸序列，具有定向定位作用的一段序列；（3）胞质蛋白因子：importin/、Ran等。,3）亲和蛋白质入核转运机制,核定位信号（nuclearlocalizationsignal)特点,NLS是存在于亲核蛋白内的一些短的氨基酸序列片段，富含碱性氨基酸残基，如Lys、Arg，此外还常含有Pro；NLS的氨基酸残基片段可以是一段连续的序列（T抗原），也可以分成两段，两段之间间隔约10个氨基酸残基（核质蛋白）；NLS序列可存在于亲核蛋白的不同部位，在指导完成核输入后并不被切除；NLS只是亲核蛋白入核的一个必要条件而非充分条件。,转录产物RNA的核输出,真核细胞中转录后的RNA通常需加工、修饰成为成熟的RNA分子后才能被转运出核。（1）RNA聚合酶I转录的rRNA分子：以RNP的形式离开细胞核，需要能量；(2）RNA聚合酶II转录的hnRNA，在核内进行5端加帽和3端附加多聚A序列以及剪接等加工过程，然后形成成熟的mRNA出核，5端的m7GpppG“帽子”结构对mRNA的出核转运是必要的；,(3）RNA聚合酶III转录的5srRNA与tRNA的核输出由蛋白质介导；,核输出信号(NuclearExportSignal，NES)：RNA分子的出核转运需要蛋白分子的帮助，这些蛋白因子本身含有出核信号。入核转运与出核转运之间有某种联系，它们可能需要某些共同的因子。,核输出信号NES,引导肽,引导肽指导定位于线粒体、叶绿体和过氧化物酶体（微体）蛋白质的运输细胞质基质细胞器跨膜运输（穿膜运输）,导肽（leaderpeptide）：N端引导蛋白质转运的一段氨基酸序列。2080个氨基酸序列。特点：(1)含有丰富的碱性氨基酸，特别是Arg;(2)羟基氨基酸如ser的含量很高；(3)几乎不含酸性氨基酸；(4)可形成亲水性和疏水性的螺旋结构；,引导肽介导蛋白质的跨膜转运（transmembranetransport）主要是指细胞质基质中合成的蛋白质转运到内质网、线粒体、质体（包括叶绿体）和过氧化物酶体等细胞器的一种分选方式。,由于细胞器膜上的蛋白质传导通道的孔径较小，所以蛋白质在跨膜运输前必须解折叠，定位后再进行折叠。蛋白质的解折叠通过分子伴侣来完成。分子伴侣（molecularchaperones）：细胞中的一类蛋白质，可以识别正在合成的多肽或部分折叠的多肽并与多肽的某些部位相结合，从而帮助这些多肽转运、折叠或装配，但是其本身并不参与最终产物的形成。大部分属于热休克蛋白（hsp）进化上很保守，无专一性。,跨膜蛋白运输机制布朗棘轮模型（Brownianrachetmodel）：Simon线粒体基质Hsp70（mHsp70）：转运发动机,信号肽则指导内膜系统的蛋白质运输。跨膜运输细胞质基质细胞器（线粒体，过氧化物酶体，内质网）引导蛋白质进入这些细胞器的信号肽是新合成的蛋白质分子上的一段疏水氨基酸序列（可为于蛋白质的氨基端或羧基端）信号肽在引导蛋白质跨膜后通常被切除,信号肽,-,31,信号肽的一级结构,（10-15个，-螺旋,疏水核心）,信号序列具有一些共同的特性:长度一般为1535个氨基酸残基,N-末端含有1个或多个带正电荷的氨基酸,其后是612个连续的疏水残基;在蛋白质合成中将核糖体引导到内质网,进入内质网后通常被切除。,-,32,新生多肽链合成并转移至内质网腔的主要过程：a.胞质游离核糖体合成信号肽b.SRP与信号肽结合，肽链延伸暂时终止c.SRP-核糖体复合体附着到内质网膜上，通过SRP与受体的结合d.SRP释放与易位子通道蛋白孔道打开e.蛋白质协同翻译转运f.信号肽酶切除信号肽g.蛋白质合成结束,-,33,（易位子）,信号假说(一),核糖体A位,信号肽以袢环形式插进易位子通道,核糖体再循环,-,34,信号假说(二),(信号肽酶),-,35,信号肽参与膜蛋白的合成,起始转移序列(start-transfersignal)N端信号肽内信号肽(internalsingnalpeptide):位于多肽链内的一段疏水区段，具有与N端信号肽同样的功能，只是不能被信号肽酶切除，从而成为膜蛋白的-螺旋跨膜结构。终止转移序列(stop-transfersequence)一段由特定氨基酸序列组成的疏水区段，在由信号肽导引的肽链转移过程中，当停止转移肽进入移位子并与其相互作用时，移位子即由活性状态转换为钝化状态而终止肽链的转移，也成为膜蛋白的-螺旋跨膜序列。,-,36,比较,1N端信号肽：位于N端，完成后被内质网内的信号肽酶所切除2内信号肽：位于任一段疏水区段，不能被信号肽酶切除,-,37,内含信号序列与单次跨膜蛋白,内含信号序列又称内含信号肽(internalsignalpeptides),它不位于N-末端,但具信号序列的作用,故称为内含信号序列。它可作为蛋白质共翻译转移的信号被SRP识别,同时它也是起始转移信号。由于内含信号序列是不可切除的,又是疏水性,所以它是膜蛋白的一部分,如果共翻译转运蛋白质中只有一个内含信号序列,那么合成的蛋白就是单次跨膜蛋白,-,38,-,39,停止转移肽与单次跨膜蛋白,单次跨膜蛋白的形成除了与含有内含信号序列有关外,终止转移肽也与单次跨膜蛋白的形成相关。因停止转移信号的作用而形成单次跨膜的蛋白,那么该蛋白在结构上只有一个停止转移信号序列,没有内含转移信号,但在N-端有一个信号序列作为转移起始信号,-,40,-,41,二次跨膜蛋白的形成内含信号序列形成一个跨膜区，停止转移序列也形成一个跨膜区，二者相加就成为二次跨膜蛋白。,-,42,跨膜蛋白有多种插入内质网膜的方式，决定了它们转移到细胞器膜上以及质膜上后膜蛋白分布的不对称性。,细胞质中蛋白质合成和空间定位路线,细胞中各部位(包括细胞质)中的蛋白质都是来自胞质溶胶,不过内质网以上的细胞器,包括细胞核、线粒