第八章 蛋白质分选与膜泡运输

1、信号肽的一级序列信号肽的一级序列 信号肽位于蛋白质的信号肽位于蛋白质的N端，端，1626个氨基酸残基，一级序个氨基酸残基，一级序列由列由疏水核心（疏水核心（h）、）、C端（端（c）和）和N端（端（n）三个区域构成。三个区域构成。 以血清白蛋白和以血清白蛋白和HIV-1型病毒的糖蛋白型病毒的糖蛋白gp160信号肽为例，信号肽为例，显示出两者的显示出两者的n区长度明显不同区长度明显不同 。 信号肽似乎没有严格的专一性，目前尚未发现共同的信号信号肽似乎没有严格的专一性，目前尚未发现共同的信号序列。序列。信号识别颗粒信号识别颗粒(SRP): Six different polypeptides com

2、plexed with a 300-nucleotide (7S)molecule of RNA.信号识别颗粒受体信号识别颗粒受体(SRP receptor, GTP binding protein)SRP have three main active sites:One that recognizes and binds to signal sequence;One that interacts with the ribosome to block further translation;One that binds to the ER membrane (docking protein)信

3、号假说主要内容：信号假说主要内容：（1）编码分泌蛋白的）编码分泌蛋白的mRNA，在起始密码子，在起始密码子AUG之之后，紧跟着一组特定的后，紧跟着一组特定的信号密码子信号密码子（约有（约有45-90、48-78个核苷酸），由此编码一段多肽。个核苷酸），由此编码一段多肽。（2）多肽链的合成开始在游离核糖体上，信号密码）多肽链的合成开始在游离核糖体上，信号密码子转译为子转译为信号肽信号肽（signal peptide ，疏水性，疏水性占优势），占优势），约有约有16-26个氨基酸。个氨基酸。（3 3）在）在细胞质中细胞质中有有信号识别颗粒信号识别颗粒（signal recognition prot

4、ein ，SRP，识别正在合成信号肽的核糖体并与之，识别正在合成信号肽的核糖体并与之结合，合成暂停，引导核糖体与结合，合成暂停，引导核糖体与ER膜上的易位子结膜上的易位子结合，而合，而SRP 则与则与SRP受体受体（又称停泊蛋白，（又称停泊蛋白，docking Protein）结合，蛋白质合成继续，）结合，蛋白质合成继续， SRP脱离释放返回脱离释放返回基质重复利用。基质重复利用。（4）信号肽与）信号肽与易位子易位子作用并使作用并使RER形成隧道，合成形成隧道，合成的多肽链通过隧道进入内质网池。的多肽链通过隧道进入内质网池。（5）信号肽已无用，被位于）信号肽已无用，被位于RER膜内表面的信号肽

5、膜内表面的信号肽酶（酶（Signal peptidase）切掉。）切掉。（6）多肽链继续生长，直至合成完毕。）多肽链继续生长，直至合成完毕。（7）最后在一种分离因子作用下，核糖体脱离开膜，）最后在一种分离因子作用下，核糖体脱离开膜，隧道封闭。隧道封闭。 在游离核糖体上起始合成在游离核糖体上起始合成 SRPSRP结合信号肽后暂停翻译结合信号肽后暂停翻译 SRPSRP与与rERrER上的上的DPDP结合结合 信号肽与移位子结合，打开孔道信号肽与移位子结合，打开孔道 SRPSRP脱离，肽链合成重启脱离，肽链合成重启 信号肽被切除、降解信号肽被切除、降解 肽链合成终止，核糖体释放，肽链折叠肽链合成终止

6、，核糖体释放，肽链折叠分泌性蛋白质的共翻分泌性蛋白质的共翻译转运过程译转运过程内在停止转移锚定序列内在停止转移锚定序列（internal stop-transfer anchor sequence，STA）内在信号锚定序列内在信号锚定序列（internal signal-anchor sequence，SA） (p139)肽链上的一段特殊肽链上的一段特殊AA序列，与内质网膜的亲合力很高，能阻止肽序列，与内质网膜的亲合力很高，能阻止肽链继续进入内质网腔，使其成为跨膜蛋白质。链继续进入内质网腔，使其成为跨膜蛋白质。跨膜蛋白的共翻译转运机理跨膜蛋白的共翻译转运机理信号功能信号功能举 例蛋白进入蛋白进

7、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-滞留在滞留在ER中中 -Lys-Asp-Glu-Leu-COO- (KDEL) 蛋白进入线粒体蛋白进入线粒体 +H3N-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-进入细胞核进入细胞核 -Pro-

8、Pro-Lys-Lys-Arg-Lys-Val- （NLS） 进入过氧化进入过氧化 物酶体物酶体 -Ser-Lys-Leu- (PTS1) 细胞质中合成的没有信号序列的蛋白质去向？细胞质中合成的没有信号序列的蛋白质去向？成为细胞质驻留蛋白成为细胞质驻留蛋白靶向线粒体基质的跨膜运送靶向线粒体内膜的跨膜运送 TOM: translocon of the outer membrane Tim: translocon of the inner membrane靶向线粒体膜间隙的跨膜运送 途径A是主要的 注意与内膜蛋白途径A不同点(三) 、过氧化物酶体中的蛋白质输入 无论是膜上还是腔中的蛋白都是在细胞质

9、基质中合成 绝大多数过氧化物酶体基质蛋白的C-端含有过氧化物酶体定位序列(peroxisomal-targeting sequence, PTS 1) SKL(Ser-Lys-Leu) PST1无特异性：当把这一短的信号序列连接到细胞质中的任何蛋白质上，都可使该蛋白质被输入过氧化物酶体中。蛋白质的分泌与胞吞途径概观蛋白质的分泌与胞吞途径概观 在细胞合成与分泌途径中不同在细胞合成与分泌途径中不同膜组分之间三种不同的膜泡运输膜组分之间三种不同的膜泡运输方式方式: 1. 网格蛋白网格蛋白/接头蛋白有被小泡接头蛋白有被小泡介导从高尔基体介导从高尔基体TGN质膜和质膜和胞内体及溶酶体的运输；胞内体及溶酶体的运输； 2. COPII包被小泡介导从内质包被小泡介导从内质网网高尔基体的运输；高尔基体的运输； 3. COPI包被小泡负责将蛋白包被小泡负责将蛋白从高尔基体从高尔基体 内质网。内质网。 COPII包被小泡的装配：包被小泡的装配：Sar1-GTP与内质网膜的结合起始与内质网膜的结合起始COPII亚基的装配，形成小泡的包被并出芽，跨膜受体在腔面亚基的装配，形成小泡的包被并出芽，跨膜受体在腔面捕获并富集被转运的可溶性蛋白捕获并富集被转运的可溶性蛋白 内质网驻留蛋白的回收图解内质网驻留蛋白的回收图解A:三腿网格