6.蛋白质分选与膜泡运输

这是一个关于6.蛋白质分选与膜泡运输的思维导图，蛋白质分选是指依靠蛋白质自身信号序列，从蛋白质起始合成部位转运到其功能发挥部位的过程。这一过程不仅保证了蛋白质的正确定位，也保证了蛋白质的生物学活性。

蛋白质分选与膜泡运输

• 蛋白质分选基本途径
  • 翻译后转运途径
    • 特征
      • 蛋白质分选信号序列
        • 导肽
          • 膜细胞器蛋白带有某种信号序列，引导其进入各自细胞器
        • 信号斑
          • 三维结构
          • 存在于完成折叠的蛋白质中，构成信号斑的信号序列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白质分选的信号。 （即一级结构不相邻，折叠成三级或四级结构后相关肽链上序列聚集形成信号）
        • 指导蛋白转运特定部分
      • 蛋白质在细胞质基质游离核糖体中合成后转移到膜围绕的细胞器
  • 共翻译转运途径
    • 特征
      • 指导分泌蛋白在糙面内质网合成相关决定因素
        • 信号肽
          • 位于N端，无严格专一性，可作为其他蛋白质的向导
          • 结构分类
            • 信号肽的N端
            • 疏水核心区
            • 信号肽的C端
          • 功能分类
            • 起始转移序列
              • 诱导新生肽链穿过移位子
            • 内在停止转移锚定序列（STA）
              • 位于新生肽链内部的疏水序列，肽段终止转移，肽链跨膜锚定在脂双层
            • 内在信号锚定序列（SA）
              • 位于新生肽链内部的疏水序列，信号序列，肽链跨膜锚定在脂双层中
            • 跨膜蛋白的拓扑学结构
              • 只有起始转移序列，进入内质网腔中，分泌蛋白
              • 一个起始一个终止，跨膜蛋白
              • 多个起始多个终止，多次跨膜蛋白
        • 信号识别颗粒（SPR）
          • 信号肽识别结构域
          • 核糖体结合结构域
        • 内质网膜上信号识别颗粒的受体，也称停泊蛋白（DP）
          • α亚基
          • β亚基
        • DP可特异地与SRP结合，并起始肽链向内质网腔转运，使肽链延长继续进行。
        • 移位子
          • sec61蛋白复合体
            • 结合核糖体大亚基后打开通道，允许核糖体-新生肽复合体通过进入内质网
            • sec61α
              • 起调控作用
            • sec61β
            • sec61γ
            • 1.无蛋白质转运时,移位子胞质侧被Sec61α的一个片段关闭 2，核糖体-新生链复合物与内质网结合后，移位子打开，同时核糖体与移位子之间紧密密封以防止小分子物质进入移位子 3，肽链通过移位子通道进入内质网
      • 分泌蛋白在信号肽的引导下边翻译边转运的过程
• 蛋白质转运机制
  • 蛋白质的跨膜运输
    • 蛋白质通过信号打开通道转运
  • 膜泡运输
    • COPII包被膜泡
      • 运输方向
        • 介导细胞顺向运输，负责从内质网出芽的小泡形成
      • 组成
        • 小分子GTP结合蛋白Sar1
          • 与GTP结合启动，与GDP结合关闭
        • Sec23/Sec24复合体
        • Sec13/Sec31复合体
        • 纤维蛋白Sec16
      • 过程
        • 1.细胞质中可溶性Sar1-GDP与ER膜蛋白Sec12（鸟苷酸交换因子GEF）作用
        • 2.Sar1-GTP形成，使得Sar1构象改变，暴露出疏水N端插入ER膜
        • 3.Sar1招募Sec23/Sec24复合体、Sec13/Sec31复合体及纤维蛋白Sec16组装成为COPII，Sec16还会组织其它包被蛋白结合，提高聚合效率
        • 4.组装完成后，Sec23亚基促进GTP被Sar1水解
        • 5.Sar1-GDP从膜泡释放，COPII去装配解聚，膜泡形成
      • 转运蛋白
        • 膜蛋白
          • Sec24亚基识别具有二酸序列（如Asp-X-Glu）的蛋白质分选信号
        • 通过膜受体识别的可溶性蛋白
          • 取决于被转运蛋白的靶向分选序列
    • COPI包被膜泡
      • 运输方向
        • 介导细胞逆向运输，负责从高尔基体到内质网的物质运输
      • 组成
        • 七种亚基（α、β……）
        • GTP结合蛋白ARF
          • 依靠结合GDP还是GTP启动
      • 回收蛋白
        • 内质网腔内或膜上的驻留蛋白，C端含回收信号序列
          • 驻留蛋白也可通过形成庞大复合体避免被转运出去
        • 膜蛋白
          • C端KKXX序列被α亚基与β亚基识别
        • 可溶性蛋白
          • C端KDEL序列被cis膜囊上KDEL受体识别
    • 网格蛋白/接头蛋白包被膜泡
      • 运输方向
        • 介导分泌泡与内吞泡的形成
      • 组成
        • 接头蛋白
          • AP1
            • cis到胞内体
          • AP2
            • 细胞膜到胞内体
          • AP3
            • 高尔基体到溶酶体
          • CGA
            • cis到胞内体
        • 网格蛋白
          • 包被组装
        • ARF
          • 启动开关
        • 发动蛋白
          • 消耗GTP收缩
      • 分选信号
    • 转运膜泡与靶膜的锚定与融合
      • 过程
        • ① 供体膜的出芽、装配和断裂，形成不同的包被转运膜泡 ② 在细胞内由马达蛋白驱动、以微管为轨道的膜泡运输 ③ 转运膜泡与特定靶膜的锚定和融合
      • 相关蛋白
        • Rab蛋白
          • 属于单体GTP酶，可与GEF作用从Rab-GDP转化为Rab-GTP
          • 不同膜上具有不同的Rab，每一种细胞器至少含有一种以上的Rab。Rab的作用是促进和调节转运膜泡的停泊。
        • N-乙基马来酰亚胺敏感因子（NSF）
          • 催化 SNAREs复合体的分离，能够利用ATP作为能量将SNAREs复合体的螺旋缠绕分开
        • NSF结合蛋白（SNAP）
        • SNAP受体（SNARE）
          • 结构
            • 具有一个螺旋结构域，相互缠绕形成跨SNAREs复合体 （trans-SNAREs complexes）
          • 功能
            • 保证识别的特异性和介导转运膜泡与靶膜的融合
          • 分类
            • v-SNARE（Vesicle）
              • 运输膜泡
            • t-SNARE（Target）
              • 靶膜
            • 依靠Rab活化促进结合
      • • 1.在供体膜上的GEF识别并结合特异性Rab蛋白，诱发GTP置换GDP，鸟苷酸交换引发Rab蛋白构象改变并暴露其共价结合的脂质基团，从而帮助Rab-GTP蛋白锚定在供体膜上，并随膜泡转移，在靶膜上Rab- GTP与Rab效应器结合，这种结合有助于膜泡锚定和v-SNARE 与t-SNARE的配对
        • 2.v-SNARE蛋白(图中VAMP)与同类t-SNARE(图中syntaxin和SNAP25)胞质结构域相互作用，形成稳定的卷曲 SNARE 复合体，将膜泡与靶膜紧密束缚在一起
        • 3.伴随 SNARE复合体形成后，供体膜泡与靶膜随即融合
        • 4.两膜融合后，NSF联合α-SNAP蛋白随即与 SNARE复合体结合，然后NSF催化ATP 水解，驱动 SNARE复合体解离，游离的SNARE蛋白再用于其他膜泡的融合
        • 5.具有GTP 酶活性的 Rab蛋白水解与之结合的GTP，释放可溶性的Rab- GDP进入细胞质。在细胞质中Rab-GDP与GDP解离抑制物(GDI)结合，从而防止Rab蛋白从Rab-GDP复合物中释放出来，直至与GEF发生相互作用
  • 选择性门控转运
    • 核孔复合体第九章
  • 细胞质基质中蛋白质转运
    • 细胞骨架