蛋白质分选与囊泡运输

①负责蛋白质从高尔基体TGN向质膜、胞内体、溶酶体或植物液泡的运输；②在受体介导的细胞内吞途径中负责物质从质膜到细胞质、胞内体到溶酶体的运输。

蛋白质分选与囊泡运输

• 膜泡运输
  • COPⅡ包被膜泡装配与运输
    • 介导细胞内膜泡顺向运输，负责从内质网到高尔基体的物质运输
    • 内质网膜上组装形成
    • 小分子GTP 结合蛋白Sar1 Sec23/Sec24 复合物 Sec13/Sec31 复合物
  • COPⅠ包被膜泡装配与运输
    • 介导细胞内膜泡逆向运输，负责从顺面高尔基体网状区到内质网膜泡运转
    • 细胞内膜高尔基体上发源
    • 含有 7 种蛋白亚基 一种调节膜泡转运的GTP结合蛋白ARF
      • 包被蛋白复合物的组装与去组装依赖于ARF (类似Sar，也参与网格蛋白有被小泡的组装调节)
  • 内质网驻留蛋白
    • 多肽链进入到内质网腔内后，需进行折叠与组装才能形成有功能的蛋白 如：蛋白二硫键异构酶和协助折叠的分子伴侣，在C端均有典型的回收信号（KDEL）
  • 网格蛋白/接头蛋白包被膜泡装配与运输
    • ①负责蛋白质从高尔基体TGN向质膜、胞内体、溶酶体或植物液泡的运输； ②在受体介导的细胞内吞途径中负责物质从质膜到细胞质、胞内体到溶酶体的运输
    • 高尔基体的TGN区是网格蛋白有被小泡的发源地
    • 衣被：网格蛋白构成，形成结构骨架 内壳：由接合素蛋白构成，连接网格蛋白与膜受体 (整合受体蛋白) 调节膜泡转运的GTP结合蛋白ARF
  • 关键步骤
    • 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
      • Rab 蛋白参与膜泡的锚定
        • 属于G蛋白，起分子开关作用，不同膜上具有不同的Rabs
          • Rab-GTP，Rab构象改变致使其插入转运膜泡表面，与靶膜上Rab 效应器结合蛋白相互作用，从而使转运膜泡被锚定在靶膜上。
        • Rabs促进和调节运输小泡的停泊 Rabs还有许多效应因子，帮助运输小泡聚集和靠近靶膜，触发SNAREs抑制因子。
      • *N-乙基马来酰亚胺敏感因子 （ NSF) 可溶性NSF结合蛋白 (SNAP) NSF和SNAP介导不同类型膜泡的融合，没有明显特异性提供特异性保障的是SNAP受体（SNAREAs） 在SNAREs接到新一轮的运输小泡停泊之前， SNAREs必须以分离的状态存在，NSF催化SNAREs的分离，NSF是一种类似分子伴侣的ATP酶，能利用ATP作为能量将SNAREs复合体的螺旋缠绕分开。
      • SNAREs蛋白参与膜泡的融合
        • 介导运输小泡与靶膜的融合，保证识别的特异性。
        • 分为v-SNAREs和t-SNAREs 每种转运膜泡都有特异的 v-SNARE，能识别靶膜上的 t-SNARE并相互作用
        • 具有一个螺旋结构域，相互缠绕形成跨SNAREs复合体， 将小泡与靶膜拉在一起，实现转运膜泡特异性融合。
  • 生物大分子的组装*
    • 自我装配 协助装配 直接装配 细胞结构体系与结构体系之间的组装
      • 减少和校正蛋白质合成中出现的错误 可大大减少所需的遗传物质信息量 通过装配与去装配更容易调节与控制多种生物学过程
• 蛋白质基本转运
  • 蛋白质的跨膜转运
    • 进入内质网腔(膜)、线粒体、叶绿体、过氧化物酶体等
      • 核基因编码的线粒体蛋白的转运
        • 靶向序列：导肽 线粒体蛋白N端
        • 蛋白质从细胞质基质输入到 线粒体基质 线粒体内膜 线粒体膜间隙
      • 叶绿体蛋白从细胞质基质注入到类囊体腔
        • 靶向序列：转运肽 叶绿体前体蛋白N端
        • 外膜蛋白 内膜蛋白 叶绿体基质蛋白 类囊体膜蛋白 类囊体腔蛋白
      • PST1指导的过氧化物酶体基质蛋白的输入
        • 内在靶向序列：PTS1 过氧化物酶体蛋白C端
        • 信号序列不被切除
        • PST1无特异性 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
    • 后翻译转运
  • 膜泡运输
    • 内质网 →高尔基体 →细胞表面、质膜、溶酶体
  • 选择性的门控转运
    • 进入细胞核(核孔复合体)
  • 细胞质基质中蛋白质的转运
    • 与细胞骨架密切相关
• 蛋白质分选
  • 真核细胞蛋白质由核基因编码，在游离核糖体上起始合成
    • 或在细胞质基质（游离核糖体）中完成，或在粗 面内质网膜结合核糖体上完成翻译过程
      • 以不同机制转运至细胞特定部位
  • 信号假说
    • 分泌蛋白可能携带N端短信号序列，一旦该序列从核糖体翻 译合成，组合因子和蛋白结合，指导其转移到内质网膜
      • 信号肽 蛋白质N端
        • 包括疏水核心区、信号肽的C 端和N 端 完成蛋白质定向转移后被信号肽酶切除
        • ① 作为信号被SRP识别 ② 起始穿膜转运的作用
      • 信号识别颗粒（SRP） 细胞质基质
        • 与信号肽的疏水核心结合，导致蛋白质合成暂停， 防止新生肽N端损伤和成熟前的折叠。
      • 导肽*
        • 指导在细胞质基质中合成的蛋白质转移到线粒体、叶绿体及过氧化物酶体等细胞器中的信号序列
      • 信号识别颗粒的受体（停泊蛋白，DP） 内质网膜中，是内质网膜的整合蛋白
        • 特异地与SRP结合
      • 信号斑*
        • 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
  • 共翻译转运：蛋白在信号肽引导下边翻译边跨膜转运 分泌蛋白向rER腔内的转运是同蛋白质翻译过程偶联进行的
    • 开始转移序列（信号肽）
    • 内在停止转移锚定序列（STA) 内在信号锚定序列(SA)
    • 在游离核糖上起始合成 SRP引导转运到rER 边合成，边转运 靶区：细胞质膜及细胞内膜系统
  • 后翻译转运 蛋白质在细胞质基质中合成以后，再转移到细胞器中,或成为细胞质基质 的可溶性驻留蛋白和骨架蛋白
    • 在游离核糖体上合成 靶区：线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、细胞核、细胞基质的 驻留蛋白或骨架蛋白、内质网(某些分泌蛋白）
  • 需要ATP，使多肽去折叠； 还需要一些蛋白质(分子伴侣)的帮助(如热休克蛋白Hsp70) 使其能够正确地折叠成有功能的蛋白
• →包被蛋白募捐者
  • GTP的结合引发 Sar1 构象改变暴露出疏水N 端并插入ER 膜
• 膜泡运输是一种高度有组织的定向运输
  • 膜标志蛋白 存在于细胞器的膜质面，决定膜的表面识别特征
  • 运输小泡 在膜的特定区域以出芽方式产生，表面具有笼子状的由蛋白质构成的衣被 沿微管或微丝运行，动力来自马达蛋白