蛋白质转运机制

核糖体上新合成蛋白质靠其上的信号序列通过共翻译转运或翻译后转运的方式靶向内质网或其他细胞器膜上，进而分选到不同细胞器或分泌到胞外的过程。

蛋白质转运机制

• 翻译—运转同步机制
  • 信号序列：在起始密码子后，有一段编码疏水性氨基酸序列的RNA区域，这个氨基酸序列就被称为信号序列。
  • 信号肽：绝大多数跨膜蛋白的N端都具有长度大约在13-36个残基之间的以疏水氨基酸为主的N端信号序列或称信号肽。（重要定义）
  • 信号肽的结构特点：
    • 1.一般带有10-15个疏水氨基酸； 2.常常在靠近该序列N-端疏水氨基酸区上游带有1个或数个带正电荷的氨基酸； 3.在其C-末端靠近蛋白酶切割位点处常常带有数个极性氨基酸，离切割位点最近的那个氨基酸往往带有很短的侧链。
  • 信号识别颗粒(SRP)：是一种核糖核酸蛋白复合体，它的作用是识别信号序列，并将核糖体引导到内质网上。
  • 停靠蛋白(DP，又称SRP受体蛋白)：即SRP在内质网膜上的受体蛋白，它能够与结合有信号序列的SRP牢牢地结合，使合成核糖体停靠到内质网上来。
  • 信号序列的基本作用： 1.通过与SRP的识别和结合，引导核糖体与内质网结合 2.通过信号序列的疏水性，引导新生肽跨膜转运
• 翻译后运转
  • 蛋白质翻译完成后从核糖体上释放，然合扩散至合适靶膜并与运转装置结合。 蛋白质合成时，其核糖体不与任何细胞器相连，称游离核糖体。
  • 线粒体蛋白质的跨膜运转
    • 特征： ①通过线粒体膜的蛋白质在运转之前大多数以前体形式存在，它由成熟蛋白质和N端延伸出的一段前导肽共同组成。 ②蛋白质通过线粒体内膜的运转是一种需能过程； ③蛋白质通过线粒体膜运转时，首先由外膜上的Tom受体复合蛋白识别与Hsp70或MSF等分子伴侣相结合的待运转多肽，通过Tom和Tim组成的膜通道进入线粒体内腔。
  • 翻译后跨膜运转的蛋白质，前体一般含前导肽，前导肽在跨膜运转中起重要作用。
    • 前导肽一般具有如下特性： 带正电荷的碱性氨基酸（特别是精氨酸）含量较为丰富，它们分散于不带电荷的氨基酸序列之间； 缺少带负电荷的酸性氨基酸；羟基氨基酸（特别是丝氨酸）含量较高； 有形成两亲（既有亲水又有疏水部分）α-螺旋结构的能力。
  • 叶绿体蛋白质的跨膜运转
    • 叶绿体定位信号肽一般有两个部分，第一部分决定该蛋白质能否进入叶绿体基质，第二部分决定该蛋白能否进入类囊体。在这一模型中，蛋白质运转是在翻译后进行的，在运转过程中没有蛋白质的合成。
    • 叶绿体蛋白质运转过程有如下特点： ①活性蛋白水解酶位于叶绿体基质内，这是鉴别翻译后运转的指标之一。 ②叶绿体膜能够特异地与叶绿体蛋白的前体结合。 ③叶绿体蛋白质前体内可降解序列因植物和蛋白质种类不同而表现出明显的差异。
• 核定位蛋白的运转机制
  • 蛋白质一般通过核孔进入细胞核。核糖体蛋白首先在细胞质中合成，运转到细胞核内，在核仁中被装配成40S和60S核糖体亚基，然后运转回到细胞质中去合成蛋白质。RNA、DNA聚合酶、组蛋白、拓扑异构酶及大量转录、复制调控因子都必须从细胞质进入细胞核才能正常发挥功能。
• 蛋白质向核内运输的过程
  • 核定位序列（NLS） 可以位于核蛋白的任何部位。 蛋白质向核内运输过程需要核运转因子а、β和一个GTP酶(Ran)。 а和β组成的异源二聚体是核定位蛋白的可溶性受体，与核定位序列相结合的是а亚基。
• 蛋白质的降解
  • ①α和β亚基一起与核定位蛋白组合，α在β上面与核定位蛋白直接结合； ②③三者形成的复合物由GTP供能穿过核孔； ④穿过去以后，β亚基先解离； ⑤α亚基解离； ⑥α和β亚基一起通过核孔复合体返回细胞质。
  • 生物体内蛋白的降解是一个有序的过程。当细胞中出现错误的蛋白质或半衰期很短的蛋白质时，蛋白酶被激活。
  • 半衰期：这个蛋白质或者进入人体的药物，在细胞或人体内浓度下降一半所需要的时间。
  • 降解涉及到的三种重要酶
    • 泛素活化酶 泛素结合酶 泛素蛋白连接酶
  • 有序降解机理
    • 酶E1激活泛素分子，此过程需要ATP能量。泛素分子被激活后被运送到E2上，E2负责将泛素绑在被降解的蛋白质上。 E3能识别被降解的蛋白质。当E2携带泛素分子在E3的指引下接近被降解蛋白质时，E2就把泛素分子绑在被降解蛋白质上。
• 分类
  • 若某个蛋白质的合成和运转是同时发生的，则属于翻译运转同步机制；
  • 若蛋白质从核糖体上释放后才发生运转，则属于翻译后运转机制。
• 概念
  • 蛋白质插入或穿过生物膜的过程称为蛋白质运转（主要是肽链的穿膜）。