胞内蛋白的分选和运输细胞生物学课件310

1、膜蛋白的区域性分布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？膜的不同的区域呢？要实现蛋白的定向运输，细胞首先得要实现蛋白的定向运输，细胞首先得面临这样的一个问题，即面临这样的一个问题，即如何选择和如何选择和区分不同去向的蛋白区分不同去向的蛋白，再把它们运往，再把它们运往特定的地方。特定的地方。这就是这就是分选分选(sorting)蛋白的分选蛋白的分选细胞根据蛋白细胞根据蛋白是否是否携有携有分选信号分选信号，以及，以及分选分选信号信号的的性质，选择性性质

2、，选择性地将其送到细胞不同的部地将其送到细胞不同的部位。（蛋白的靶向运输位。（蛋白的靶向运输protein targeting）第十章第十章 胞内蛋白的胞内蛋白的分选和运输分选和运输回输内质网的分选溶酶体酶蛋白的分选溶酶体酶蛋白的分选back分泌蛋白、膜蛋白的分选分泌蛋白、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，也存在于细胞分选不仅存在于高尔基体，也存在于细胞 的其他部位。的其他部位。分选信号：特定的氨基酸序列分选信号：特定的氨基酸序列或经加工修饰而成或经加工修饰而成蛋白质在蛋白质在游离游离核糖体上合成还是在核糖体上合成还是在附着附着核糖体上

3、合成？核糖体上合成？ 内质网内质网 核糖体核糖体？信号假说信号假说和对进入对进入内质网内质网的的蛋白的分选运输蛋白的分选运输信号肽（信号肽（signal peptide）分选的信号分选的信号信号识别颗粒（信号识别颗粒（srp）多肽多肽n n端若干个疏水氨基酸残基序列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，细胞质基质中的核蛋白复合体，识别信号肽、核糖体识别信号肽、核糖体信号假说运输的蛋白既有进入内质网腔的运输的蛋白既有进入内质网腔的可溶性可溶性蛋白蛋白，也有，也有内质网膜上的内质网膜上的跨膜跨膜蛋白蛋白信号肽引导多肽链通过蛋白质信号肽引导多肽链通过蛋白质转运子转运子（膜上的蛋白复合

4、（膜上的蛋白复合体形成的转运通道）进入内质网体形成的转运通道）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。作用使核糖体附着。蛋白进行的是一种蛋白进行的是一种穿膜穿膜运输运输(transmembrane transport)，转运在合成的过程中进行，称转运在合成的过程中进行，称共翻译转运共翻译转运（co-translational translocation）内质网可溶性蛋白的转运内质网可溶性蛋白的转运内质网跨膜内质网跨膜蛋白的转运蛋白的转运(单次跨膜蛋白单次跨膜蛋白)（多次跨膜蛋白）（多次跨膜蛋白）其他的蛋白也可含有自

5、己的分选定位信号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，还有分选信号除了信号肽之外，还有信号斑信号斑细胞质基质细胞质基质内质网内质网 核糖体核糖体？细胞质基质细胞质基质内质网内质网 核糖体核糖体线粒体线粒体进入进入线粒体线粒体的蛋白的分选运输的蛋白的分选运输分选的信号分选的信号信号序列中带电荷氨基酸与疏水氨基酸信号序列中带电荷氨基酸与疏水氨基酸交替交替排列，形成排列，形成两性两性 螺旋结构。螺旋结构。 转运的方式也是穿膜运输，但是是在转运的方式也是穿膜运输，但是是在翻译后翻译后进行的。进行的。 蛋白以非折叠状态穿膜，伴侣蛋白（蛋白以非折叠状态穿膜，伴侣蛋白（hsp70hsp

6、70）维持之。）维持之。到线粒体到线粒体基质腔基质腔的运输的运输到线粒体到线粒体内膜内膜和和膜间腔膜间腔的运输的运输外膜转运子复合体中的外膜转运子复合体中的受体受体负责对信号肽的负责对信号肽的识别识别蛋白质运往线粒体的不同部位蛋白质运往线粒体的不同部位到线粒体到线粒体外膜外膜的运输的运输多肽链经多肽链经转运子转运子穿膜，线粒体内外膜上有不穿膜，线粒体内外膜上有不同的转运子。同的转运子。 蛋白穿膜运输是需要消耗能量的蛋白穿膜运输是需要消耗能量的hsp：热休克蛋白：热休克蛋白线粒体内外膜上的转运子线粒体内外膜上的转运子back引导肽前蛋白受体内外膜接触点成熟线粒体蛋白由电化学梯度驱动插入线粒体膜中

7、识别转移到基质需要atp参与被信号肽酶切割被切割的信号肽细胞质基质细胞质基质内质网内质网 核糖体核糖体线粒体线粒体过氧化物酶体过氧化物酶体进入进入过氧化物酶体过氧化物酶体的蛋白的的蛋白的分选运输分选运输多以多以skl序列（序列（ser-lys-leu）作为输入信号）作为输入信号可溶性受体蛋白可溶性受体蛋白ptsir识别信号，并通过与转识别信号，并通过与转运子蛋白的结合介导蛋白的输入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成熟构型后进行穿膜运输细胞质基质细胞质基质内质网内质网 核糖体核糖体线粒体线粒体过氧化

8、物酶体过氧化物酶体细胞核细胞核进入进入细胞核细胞核的蛋白的的蛋白的分选运输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核输入受体识别核定位信号，核输出受体识别核输出信号信号 运输通过运输通过核孔复合体核孔复合体进行，称为进行，称为门控运输门控运输(gated transport)。进出的蛋白分别含有核定位信号和核输出信号进出的蛋白分别含有核定位信号和核输出信号核定位核定位信号序列信号序列中富含带电荷的氨基酸中富含带电荷的氨基酸。 可为信号肽，也可为信号斑可为信号肽，也可为信号斑。 不被切除，可反复使用不被切除，可反复使用。 核输出信号尚不见共同特征核输出信号尚不见共同特征。 蛋白的核

9、输入与核输出蛋白的核输入与核输出门控运输中大分子转运的调节门控运输中大分子转运的调节 细胞质基质细胞质基质内质网内质网 核糖体核糖体线粒体线粒体过氧化物酶体过氧化物酶体细胞核细胞核高尔基体高尔基体细胞膜细胞膜溶酶体溶酶体细胞外细胞外内体内体胞内蛋白的胞内蛋白的小泡小泡运输运输生物合成分泌途径生物合成分泌途径胞吞途径胞吞途径大多数运输小泡为大多数运输小泡为有被小泡有被小泡（coated vesicle）已知的已知的有被小泡有被小泡分三种分三种类型类型网格蛋白有被小泡（网格蛋白有被小泡（clathrin-coated vesicleclathrin-coated vesicle）。）。 copic

10、opi有被小泡（有被小泡（copi-coated vesiclecopi-coated vesicle）。）。 copiicopii有被小泡（有被小泡（copii-coated vesiclecopii-coated vesicle）。）。 gtp酶在有被小泡的形成和去衣被过程中起酶在有被小泡的形成和去衣被过程中起重要作用（重要作用（略略） 三种类型的有被小泡介导不同的运输途径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网格蛋白有被小泡的形成 cop(coatmer protein) 有被小泡的形成有被小泡的形成胞内众多的小泡同样面临着分选和胞内众多的小泡同样面临着分选和

11、定向运输的问题定向运输的问题nsfnsf一种一种atpatp酶酶snapsnap（soluble nsf-attachment proteinsoluble nsf-attachment protein）snaresnaresnapsnap的受体的受体 snare负责小泡运输的专一性识别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蛋白进一步保证小泡停靠的专一性v-snarev-snare和和t-snare t-snare 胞内小泡运输的途径胞内小泡运输的途径胞吞途径胞吞途径生物合成分泌途径生物合成分泌途径 1.吞噬作用吞噬作用（phagocytosis）胞吞作用（胞吞作用（en

12、docytosisendocytosis） 吞噬体吞噬体（phagosome） 2.胞饮作用胞饮作用（pinocytosis） 胞饮体胞饮体（pinosome）（receptor-mediated endocytosis）3.受体介导的内吞作用受体介导的内吞作用吞噬作用吞噬作用（phagocytosis）鼠巨嗜细胞鼠巨嗜细胞化学性变异化学性变异的血红细胞的血红细胞早期内体的四种分选途径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，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，返膜受体与配体维持

13、结合，穿胞而过受体与配体维持结合，穿胞而过从内体到溶酶体的运输从内体到溶酶体的运输back生物合成分泌途径生物合成分泌途径1.内质网与高尔基体间的蛋白运输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有被小泡从内质网到高尔基体的运输高尔基体的运输back高尔基体膜囊间两种可能的高尔基体膜囊间两种可能的蛋白运输过程蛋白运输过程back高尔基体到细胞表面的蛋白高尔基体到细胞表面的蛋白分选运输分选运输小泡运输与细胞内膜的平衡小泡运输与细胞内膜的平衡生物合成分泌

14、途径生物合成分泌途径胞吞途径胞吞途径第一节第一节 胞内蛋白的分选信号以及胞内蛋白的分选信号以及 运输途径、运输方式运输途径、运输方式一、分选信号一、分选信号信号肽和信号斑信号肽和信号斑三、运输方式三、运输方式二、运输途径二、运输途径翻译后转运翻译后转运共翻译转运共翻译转运胞吞途径胞吞途径穿膜运输穿膜运输门控运输门控运输小泡运输小泡运输第二节第二节 胞内蛋白的门控运输胞内蛋白的门控运输一、门控运输的分选信号及受体一、门控运输的分选信号及受体核定位信号和受体核定位信号和受体三、门控运输中大分子转运的调节三、门控运输中大分子转运的调节二、门控运输的能量来源二、门控运输的能量来源nf-at的受调转运的

15、受调转运ran gtpase核输出信号和受体核输出信号和受体第三节第三节 胞内蛋白的穿膜运输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一、蛋白从细胞质基质到线粒体的运输分选信号和识别分选信号和识别翻译后转运（翻译后转运（成熟构型成熟构型）二、蛋白从细胞质基质到过氧化物酶体的运输二、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、膜间腔和内膜转运途径：基质腔、膜间腔和内膜翻译后转运（翻译后转运（线性线性）分选信号和识别分选信号和识别能量（能量（atp水解水解）转运子转运子转运子转运子能量（能量（atp水解，跨膜电化学梯度水解，跨膜电化学梯度）共翻译转运共翻译转运三、蛋白从细胞质基质到内质网的运输三、蛋白从细胞质基质到内质网的运