蛋白质运输分泌

Figure4-31MolecularBiologyoftheCell(©GarlandScience2008)Queltypedeprotéine?小肠上皮细胞顶面和底侧面两种葡萄糖转运体肠腔

上皮下组织间隙主动运输蛋白(偶联转运体)被动运输蛋白(单一转运体)Queltypedeprotéines?问题：细胞如何完成蛋白质的定向运输的？Q:Commentlacelluleremplirletransportdirectionneldeprotéines?问题：细胞是如何将不同的蛋白质运送到细胞或者膜的不同的区域呢？Figure7-38EssentialCellBiology(©GarlandScience2010)Polyribosomedanslecytosol蛋白质在游离核糖体上合成还是在附着核糖体上合成？Figure15-13EssentialCellBiology(©GarlandScience2010)R：leséquencesignaldeERdanslepeptidedécide

—continuerlasynthèsepeptidiquedansERunaperçu第十七章

蛋白质的定向运输和分泌及其在各种组织的特点Letri,l’adressageetlasécrétiondesprotéines:Lesprincipalesetlescaractéristiquesdanslestissusdifférents参考教科书《医学细胞生物学》第九章243-269页复习《分子细胞与组织》讲义第六、十、十一章；预习第二十章要实现蛋白的定向运输，细胞首先得面临如何区分不同去向的蛋白的问题，再把它们选择性地运往特定的地方。这就是蛋白质的分选和靶向运输Letrietl’adressagedesprotéinesProteinsortingandtargeting蛋白质的分选Tridesprotéines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－

=蛋白质的靶向运输l’adressagedesprotéines第一节蛋白质的分选信号和在细胞内运输的方式第二节蛋白质的门控运输和穿膜运输第三节蛋白质的小泡运输第一节蛋白质的分选信号和在细胞内运输的方式第二节蛋白质的门控运输和穿膜运输第三节蛋白质的小泡运输

信号假说和分选信号Hypothesisdesignaletlesignaldetri信号假说（1975年提出，1999年获诺贝尔奖）体外无细胞系统中合成分泌蛋白有微粒体microsome无微粒体实验发现理论假说合成蛋白质与体内的相同合成蛋白质的N-端多出一段肽

新合成蛋白质的N-末端有一段信号序列，叫信号肽，其作用是将肽链在合成过程中引导至内质网膜上，并在内质网中完成蛋白质合成，信号序列本身则在蛋白质合成完成前在内质网中被切除。systèmeacellulaire1975年Blobel信号假说模型TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1999"forthediscoverythatproteinshaveintrinsicsignalsthatgoverntheirtransportandlocalizationinthecell"

GünterBlobelUSA

RockefellerUniversity

NewYork,NY,USA;HowardHughesMedicalInstitute

分选信号的三种类型Troistypesdesignauxdetri分选信号引导蛋白质到达正确的地点Lessignauxdetridirigentlesprotéinesverlecompartimentcerrect

分选信号至少2类

信号肽：一段连续的特定氨基酸序列2.信号斑：位于肽链不同部位的特定氨基酸序列经折叠后形成

3.某些部位的加工修饰信号肽signalpeptidique信号斑signaldelaplaque信号序列--信号识别颗粒（SRP）--肽链上特定氨基酸序列（疏水性和带电性）细胞质基质中的核蛋白复合体，识别信号肽、核糖体Figure15-13EssentialCellBiology(©GarlandScience2010)leséquencesignaldeERdanslepeptidedécide

—continuerlasynthèsepeptidiquedansERCommentsontlesenzymeslysosomiquesenvoyéauxlysosomes?

蛋白质在亚细胞区室间运输的三种方式Troisfaçonsdetransportdesprotéinesentredescompartimentssous-cellulairesGatedtransport门控运输Transmenbranetransport穿膜运输Vesiculartransport小泡运输门控运输穿膜运输小泡运输门控运输

transportàtraverslesporesnucléaires蛋白质在细胞质基质与细胞核之间运输，通过核孔复合体进行。核孔复合体似可调控的门，介导选择性的双向运输。细胞质基质细胞核核孔复合体Desprotéinespénètrentdanslenoyauparletransportàtraverslesporesnucléaires蛋白质2.穿膜运输

transportàtraverslamembrane蛋白质在细胞质基质与细胞器之间运输，穿过细胞器的膜进行。膜上有转运子，能识别分选信号并帮助穿膜。细胞质基质细胞器蛋白质细胞器的膜Desprotéinespénètrentdanslesmitochondries,peroxysomesetreticulumendoplasmiqueparletransportàtraverslesmembranes3.小泡运输

transportvésiculaire蛋白质在细胞器之间运输，通过运输小泡进行。小泡腔内装有被运输的蛋白质，小泡膜上装有膜蛋白。细胞器细胞器运输小泡Desprotéinessedéplaçentdepuisunorganiteàunautreparletransportvésiculaire蛋白质départarrivée信号受体能量运输的调节蛋白质定向运输涉及的要素：分选信号、信号受体、能量、运输的调节第一节蛋白质的分选信号和在细胞内运输的方式第二节蛋白质的门控运输和穿膜运输第三节蛋白质的小泡运输门控运输中的核输入信号和核输出信号及其受体细胞质基质核糖体细胞核？Structured'unporenucléaireFribrillecytosoliqueMembranenucléaireexterneEnveloppenucléaireMembranenucléaireinterneLaminanucléairePaniernucléaireSous-unitéenanneauFibrillenucléaireNOYAU9－25nm负染超薄切片核孔复合体电镜照片SignaldelocalisationnucléaireProtéinedestinéeaunoyauRécepteurdetransportnucléaireFibrillescytosoliquesdesporesnucléairesNOYAUCYTOSOLDiamètre9nm25nm

门控运输的蛋白质分选信号及其受体核定位信号（=核输入信号）及其受体核定位信号signaldelocalisationnucléar

“定居”于核内的蛋白质特有，特定氨基酸序列，可以是信号肽或信号斑，引导蛋白质入核，入核后不被切除。核输入受体récepteurd’importationnucléar

可溶性的细胞质基质蛋白，既能识别输入蛋白的核定位信号并与之结合，又与核孔复合体结合，介导蛋白质入核，受体本身入核后再重回胞质。核定位信号的发现免疫荧光标记Ｔ-抗原带有正常核定位信号，蛋白位于核内核定位信号序列突变，蛋白滞留于胞质核输出信号及其受体核输出信号signald’exportationnucléar

特定氨基酸序列，需要运输出核的核糖体-和RNA-蛋白质特有，引导它们出核。核输出受体récepteurd’exportationnucléar

与核输入受体工作原理相同，但运输方向相反，既能识别核输出信号并与之结合，又与核孔复合体结合，介导RNA-蛋白质出核，受体本身出核后再重回核内。Figure15-10EssentialCellBiology(©GarlandScience2010)细胞质基质内质网

核糖体线粒体过氧化物酶体细胞核？？？一、蛋白质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、蛋白质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，H+跨膜电化学梯度）进入线粒体不同亚区室的穿膜运输（自学）Figure15-11EssentialCellBiology(©GarlandScience2010)细胞质基质内质网

核糖体线粒体过氧化物酶体细胞核？进入内质网腔或膜的穿膜运输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(transmembranetransport)，转运在合成的过程中进行，称共翻译转运（co-translationaltranslocation）Lesprotéinespénètrentdansleréticulumendoplasmiquependantqu’ellessontsynthétiséesFigure15-14EssentialCellBiology(©GarlandScience2010)ERsignalsequenceSignalrecognitionparticle(SRP)SRPreceptortranslocationchannel(sec61complex)--inpeptidechain--incytosol--inERmembrane-inERmembraneFigure15-15EssentialCellBiology(©GarlandScience2010)内质网可溶性蛋白的转运TransportdeprotéinessolublesduréticulumendoplasmiqueFigure15-16EssentialCellBiology(©GarlandScience2010)内质网单次跨膜蛋白的转运TransportdeprotéinestransmembranairsdeseulepasseduréticulumendoplasmiqueFigure15-17EssentialCellBiology(©GarlandScience2010)内质网多次跨膜蛋白的转运Transportdeprotéinestransmembranairsdemultiplepasseduréticulumendoplasmique内质网单次跨膜蛋白的不同方位三种可能:1.N端起始穿膜信号中间终止穿膜信号2.中间一个信号

N端正电氨基酸多3.中间一个信号

C端正电氨基酸多

膜蛋白插入内质网膜的方位和次数在后续运输中得到维持AsymmetryofmembranouslipidbilayersandproteinsAnimation:toER其他的蛋白也可含有自己的分选定位信号内质网相关的分选定位信号细胞质基质内质网

核糖体线粒体过氧化物酶体细胞核高尔基体

质膜溶酶体细胞外内体？第一节蛋白质的分选信号和在细胞内运输的方式第二节蛋白质的门控运输和穿膜运输第三节蛋白质的小泡运输生物合成分泌途径胞吞途径小泡运输概览Animation:vesiculartransport1-2一、小泡的特异性和运输靶向性二、胞吞途径—从细胞表面到细胞内（溶酶体）三、生物合成-分泌途径—从细胞内到细胞表面（内质网-高尔基体-质膜-细胞外）小泡运输的供膜与靶膜membranesdonneursetcibles小泡运输的基本过程供膜芽生形成小泡（膜上装有膜蛋白和膜脂，腔内装有可溶性成分）小泡靶向运输（小泡膜表面标志被靶膜表面相应受体识别）小泡停靠靶膜小泡膜与靶膜融合小泡内容被运输到靶细胞器或细胞外小泡运输的机制（了解）

运输小泡的形成 （1）有被小泡类型 （2）有被小泡芽生运输小泡的靶向运输

（1）SNARE与小泡专一性识别(略)

（2）Rab与小泡专一性停靠(略)大多数运输小泡为有被小泡（vesiclesrecouverts）已知的有被小泡分三种类型网格蛋白有被小泡（vesiclesrecouvertsdeclathrine）COPI有被小泡（vesiclesrecouvertsdeCOPI）COPII有被小泡（vesiclesrecouvertsdeCOPII）

在供膜上，衣被成分和其他蛋白形成复合体，驱动形成有被小凹，最终小凹颈部缢缩形成小泡，完成芽生。不同类型的有被小泡存在于不同部位。三种类型的有被小泡介导不同的运输途径backFigure15-19aEssentialCellBiology(©GarlandScience2010)小泡的形成和融合

伴随膜的运动耗能Figure15-20EssentialCellBiology(©GarlandScience2010)网格蛋白衣被小泡的形成vesiclesrecouvertsdeclathrineFigure15-19bEssentialCellBiology(©GarlandScience2010)vesiclesrecouvertsdeclathrine细胞内众多的小泡同样面临着分选和定向运输的问题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-SNAREFigure15-21EssentialCellBiology(©GarlandScience2010)胞内小泡运输的主要途径1.胞吞途径（外—内）2.生物合成－分泌途径（内—外）

二、胞吞途径—从细胞表面到细胞内的蛋白质分选和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高尔基体

质膜溶酶体细胞外内体？1.吞噬作用（phagocytose）胞吞途径voiesd'endocytose

两类3种

吞噬体（phagosome）2.胞饮作用（pinocytose）

胞饮体（pinosome）有被小泡(vesiclerecouvert)3.受体介导的胞吞作用

（endocytoseparl’intermédiairederéceptuers

）吞噬作用phagocytose

摄入大的颗粒物质，如细菌、细胞等哺乳动物专职吞噬细胞特有功能途径：吞噬细胞伸出伪足 包围大颗粒 形成吞噬体（250nm-整个细胞大小）吞噬体与溶酶体融合，形成吞噬泡吞噬物被溶酶体酶消化功能：机体防护、自稳Figure15-32EssentialCellBiology(©GarlandScience2010)吞饮作用pinocytose

摄入小的颗粒物质和水溶性大分子，如蛋白、激素等哺乳动物所有细胞共有功能途径：细胞有被小凹或脂筏 吞饮体 吞饮体与早期内体融合，进而与溶酶体融合吞饮物被溶酶体酶消化功能：细胞非特异性和特异性地摄取大分子小泡运输

胞吞作用吞饮(液体)Back受体介导胞吞endocytoseparl’intermédiairederéceptuers

一种特殊的吞饮作用，用于特异、高效地摄入细胞外大分子，如蛋白、激素等哺乳动物所有细胞共有功能途径：膜受体与细胞外配体（特异大分子）识别、结合有被小泡形成 与早期内体融合受体／配体被分选晚期内体溶酶体摄入物被溶酶体酶消化Figure15-33EssentialCellBiology(©GarlandScience2010)受体介导的胞吞－摄入LDL（胆固醇）遗传性高胆固醇血症原因之一受体缺陷：有被小泡不能形成goMichaelS.Brown

JosephL.Goldstein

USA

UniversityofTexasSouthwesternMedicalCenteratDallas

Dallas,TX,USA“fortheirdiscoveriesconcerningtheregulationofcholesterolmetabolism“

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1985从内体到溶酶体的运输：每一步骤的功能l’enzymeslysosomalmatérielsdel’endocytoseFigure15-34EssentialCellBiology(©GarlandScience2010)胞吞物质的其他去向铁蛋白LDL-胆固醇母乳中sIgGFigure15-36EssentialCellBiology(©GarlandScience2010)三、生物合成-分泌途径—

从细胞内到细胞表面的蛋白质分选和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高尔基体

质膜溶酶体细胞外内体？生物合成－分泌途径Voiebiosynthetique-sécrétoire1.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

Figure15-27EssentialCellBiology(©GarlandScience2010)高尔基体到细胞表面的蛋白分选运输生物合成－分泌途径Biosynthetic-secretorypathway3.高尔基体到细胞表面的蛋白运输

固有分泌途径运输持续进行

运到质膜：更新膜蛋白和膜脂运到细