第8章蛋白质分选与膜泡运输 1. 蛋白质分选 2. 膜泡运输
第8章 蛋白质分选与膜泡运输 1. 蛋白质分选 2. 膜泡运输
8.1蛋白质的分选（定向转运） 真核细胞中核编码蛋白的分选概述 蛋白通过三种机制运入细胞器： >门控通道运输：通过核孔复合体运输。 >跨膜运输：内质网、线粒体、叶绿体、过氧化物酶 体蛋白运输。 >膜泡运输：内质网、高尔基体、质膜、溶酶体、胞 内体之间的蛋白运输。 蛋白质分选
8.1 蛋白质的分选（定向转运） 真核细胞中核编码蛋白的分选概述 ❖蛋白通过三种机制运入细胞器 : ➢门控通道运输: 通过核孔复合体运输。 ➢跨膜运输: 内质网、线粒体、叶绿体、过氧化物酶 体蛋白运输。 ➢膜泡运输: 内质网、高尔基体、质膜、溶酶体、胞 内体之间的蛋白运输。 蛋白质分选
8.1.1信号假说 -G.Blobel和D.Sabatini,1971年提出共翻译转运的信号机制模型。 Milstein等：发现在非细胞体系中 (a)Cell-free protein synthesis;no microsomes present 合成的1gG轻链比体内真正的gG轻 Add microsome membranes 链N端长出20个氨基酸。 在非细胞体系中添加ER膜组分则 可合成正常长度的1gG轻链。 N-terminal signal sequence Completed proteins No removal of with signal sequences signal sequence; no transport of free ribosomal protein into subunits microsome CYTOSOL (b)Cell-free protein synthesis;microsomes present mRNA closed translocators leaved signal signal sequence peptide COOH plug on growing NH2 polypeptide NH2 ER LUMEN chain CLEAVAGE OF SIGNAL PEPTIDE mature Cotranslational Removal of signal polypeptide chain transport of protein sequence nto microsome
8.1.1 信号假说 --G.Blobel 和 D.Sabatini,1971年提出共翻译转运的信号机制模型。 ❖Milstein 等: 发现在非细胞体系中 合成的IgG 轻链比体内真正的IgG轻 链N端长出20个氨基酸。 ❖在非细胞体系中添加ER 膜组分则 可合成正常长度的IgG轻链
细胞内合成的蛋白质、，脂类等物质之所以能够定向的转运到特定的细胞 器取决于两个方面 其一是蛋白质中包含特殊的信号序列(signal seq心uence) 其二是细胞器上具特定的信号识别装置：（分选受体，sorting receptor)
• 细胞内合成的蛋白质、脂类等物质之所以能够定向的转运到特定的细胞 器取决于两个方面： – 其一是蛋白质中包含特殊的信号序列（signal sequence）。 – 其二是细胞器上具特定的信号识别装置（分选受体，sorting receptor）
冬蛋白分选：蛋白分子在蛋白内部的分选信号指导下从细 胞质运往各种目标细胞器或细胞表面。 TABLE 12-3 Some Typical Signal Sequences FUNCTION OF SIGNAL SEQUENCE EXAMPLE OF SIGNAL SEQUENCE Import into nucleus -Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val- Export from nucleus -Leu-Ala-Leu-Lys-Leu-Ala-Gly-Leu-Asp-Ile- Import into mitochondria +HaN-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-GIn-Ser-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr- Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-Tyr-Leu-Leu- Import into plastid +HaN-Met-Val-Ala-Met-Ala-Met-Ala-Ser-Leu-GIn-Ser-Ser-Met-Ser-Ser-Leu-Ser- Leu-Ser-Ser-Asn-Ser-Phe-Leu-Gly-GIn-Pro-Leu-Ser-Pro-lle-Thr-Leu-Ser-Pro- Phe-Leu-GIn-Glv- Import into peroxisomes -Ser-Lys-Leu-COO- Import into ER +H2N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr- Glu-Ala-Glu-GIn-Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe-GIn- Return to ER -Lvs-Asp-Glu-Leu-COO Some characteristic features of the different classes of signal sequences are highlighted in color.Where they are known to be important for the function of the signal seqquence,positively charged amino acids are shown in red and negatively charged amino acids are shown in green.Similary,important hydrophobic arino acids are shown in yellow and hydroxylated amino acids are shown in blue.+H3N indicates the N-teminus of a protein;COO indicates the C-terminus. 冬没有任何信号肽（序列）的蛋白是细胞质基质驻留蛋白
❖蛋白分选: 蛋白分子在蛋白内部的分选信号指导下从细 胞质运往各种目标细胞器或细胞表面。 ❖没有任何信号肽（序列）的蛋白是细胞质基质驻留蛋白
>信号肽及信号斑 UNFOLDED PROTEIN FOLDED PROTEIN NH2 signal COOH H2NO sequence (A) signal C0OH patch H2NO OOH (B] regions contributing to signal patch 蛋白建立分选信号的两种方式： ()信号位于一段氨基酸序列中被称为信号肽，它暴露在蛋白外部通常位于肽链 端部，也有存在于其他部位的。 (B)信号斑由分隔开的氨基酸序列在蛋白折叠时相互接近组成，或者在蛋白折叠 后形成暴露的固定距离的多个信号斑
➢信号肽及信号斑 蛋白建立分选信号的两种方式 ： (A) 信号位于一段氨基酸序列中被称为信号肽，它暴露在蛋白外部通常位于肽链 端部，也有存在于其他部位的。 (B) 信号斑由分隔开的氨基酸序列在蛋白折叠时相互接近组成，或者在蛋白折叠 后形成暴露的固定距离的多个信号斑
>ER信号肽：由多肽N端16-26氨基酸组成。具有三个区域，带正电荷的N 端区，中间的疏水区和极性的与成熟肽链连接的剪切区，新生分泌蛋白的信 号肽使肽链定向运输到内质网，随后被切除。 信号肽酶 作用位点 N端 疏水核心 C端 MK WVTFISSLLFLF SSAYS血清白蛋白 MKVKEKYQHL-WRWGWRWGTMLLGMLMTCSA-HHIV-1gp160
➢ER 信号肽：由多肽N端 16-26 氨基酸组成。具有三个区域，带正电荷的N 端区，中间的疏水区和极性的与成熟肽链连接的剪切区，新生分泌蛋白的信 号肽使肽链定向运输到内质网，随后被切除
>信号识别颗粒，SRP:由6种不同的多肽和一条7SRNA(300bD左右)组成的 核糖核蛋白复合体。 25 nm 7S RNA p9/p1 甲硫氨 SRP有2个主要活性 酸侧链 5 nm 区：信号肽识别区； 核糖体结合区：阻断 进一步翻译；结合内 信号肽识别结构域 核糖体结合结构域 质网停泊蛋白的区域。 >信号识别颗粒受体：内质网停泊蛋白(GTP binding protein,DP:docking protein)。 >易位子：由3-4个Sec61蛋白构成的通道，每个Sec61由3条肽链组成。 >停止转移序列：与内质网膜的亲合力很高，阻止肽链继续进入网腔，成为 跨膜蛋白
➢信号识别颗粒, SRP: 由6种不同的多肽和一条7SRNA （300bp左右）组成的 核糖核蛋白复合体。 SRP 有2个主要活性 区:信号肽识别区； 核糖体结合区：阻断 进一步翻译；结合内 质网停泊蛋白的区域。 ➢信号识别颗粒受体：内质网停泊蛋白 (GTP binding protein, DP: docking protein)。 ➢易位子：由3-4个Sec61蛋白构成的通道，每个Sec61由3条肽链组成。 ➢停止转移序列：与内质网膜的亲合力很高，阻止肽链继续进入网腔，成为 跨膜蛋白
粗面内质网合成分祕蛋白共翻译转运示意图 GDP mRNA 新生肽 GTP 切除的信号序列 信号肽酶 移位子 DP 细胞质 内质网腔 折叠的蛋白质 SRP:signal recognition particle;SRPE:DP,docking protein
❖粗面内质网合成分泌蛋白共翻译转运示意图 SRP：signal recognition particle；SRPE：DP，docking protein
NH*COO COO 胞质侧 内质网膜 内质网腔 NH3 NHa I型 Ⅱ型 Ⅲ型 V-A型 IV-B型 STA SA 一：信号肽 内质网膜整合蛋白的拓扑学类型： 型：如LDL受体、流感HA、胰岛素受体、生长素受体；型：无唾液酸糖蛋白受 体、转铁蛋白受体、高尔基半乳糖苷转移酶、高尔基唾液酸转移酶；山型：细胞色 素P450;IV型：G蛋白偶联受体、葡萄糖转运蛋白、电压门钙离子通道、ABC小分 子泵、CFTR(CI-)通道、Sec61蛋白。STA,内在停止转移锚定序列；SA,内在信 号锚定序列
内质网膜整合蛋白的拓扑学类型： I型：如LDL受体、流感HA、胰岛素受体、生长素受体；II型：无唾液酸糖蛋白受 体、转铁蛋白受体、高尔基半乳糖苷转移酶、高尔基唾液酸转移酶；III型：细胞色 素P450；IV型：G蛋白偶联受体、葡萄糖转运蛋白、电压门钙离子通道、ABC小分 子泵、CFTR（Cl-）通道、Sec61蛋白。STA，内在停止转移锚定序列；SA，内在信 号锚定序列