蛋白质分选与膜泡运输

蛋白质分选与膜泡运输的思维导图，整理了 细胞内蛋白质的分选、细胞内液泡运输 的知识点，大家可以学起来哦。

蛋白质分选与膜泡运输

• 细胞内蛋白质的分选
  • 信号假说与蛋白质分选信号
    • 信号假说
      • 该假说认为蛋白质首先在细胞质基质游离核糖体上起始合成，当多肽链延伸至80个氨基酸左右后，N端的信号序列与信号识别颗粒结合，使肽链延伸暂停，防止新生肽N端损伤和成熟前折叠；直至信号识别颗粒与内质网膜上的停泊蛋白(SRP受体)结合，返回重复使用，肽链又开始延伸；信号肽将肽链引入内质网膜，内质网腔面的信号肽酶切除信号肽，肽链继续延伸至完全合成。
    • 蛋白质分选信号
      • 信号肽：蛋白质多肽链上的一段 连续的特定氨基酸序列，具有分选信号的功能。可位于多肽链的任何部位，完成分选任务后常被切除
      • 信号斑：位于多肽链不同部位的几个特定氨基酸序列经折叠后形成的斑块区，具有分选信号的功能。信号斑是一种三维结构。完成分选任务后仍然存在。
      • 信号肽识别颗粒SRP：是一种核糖核蛋白复合体，由6种不同蛋白质和一个由300个核苷酸组成的7SRNA结合组成，通常存在于细胞质基质中，可以和从多核糖体中暴露出来的蛋白质信号肽结合，进而转位到内质网膜上和SRP受体结合
  • 蛋白质分选转运的基本途径与类别
    • 按基因编码的蛋白质的分选
      • 翻译后转运途径
        • 在细胞质基质游离核糖体上完成多肽链的合成，然后转运至膜周围的细胞器，如线粒体、叶绿体、过氧化物酶体及细胞核，或者成为细胞质基质的可溶性驻留蛋白和支架蛋白
      • 共翻译转运途径
        • 蛋白质合成在游离核糖体上起始后由信号肽引导移至糙面内质网，然后新生肽边合成边转入糙面内质网中，在经高尔基体加工包装运输到溶酶体、细胞质膜或分泌到细胞外，内质网与高尔基体本身的蛋白质分选也是通过这一途径完成的。
    • 根据蛋白质分选的转运方式或机制分类
      • 蛋白质的跨膜转运
      • 膜泡运输
        • 蛋白质大分子被包裹在膜泡之中，经历膜泡出芽与融合，从高尔基体分选转运至细胞的不同部位。
      • 选择性的门控运输
        • 在细胞基质中合成的蛋白质通过核孔时，被核孔复合物选择性地完成向细胞核中输入或者细胞核对外输出的过程。
      • 细胞质基质中蛋白质的转运
        • 在细胞骨架之上，蛋白质与和细胞骨架相结合的分子马达结合在一起，而分子马达则以固定于骨架之上的固定轨道，定向地将蛋白质分子运输到细胞内指定的位置。
  • 蛋白质向线粒体和叶绿体的分泌
    • 蛋白质从细胞质基质到线粒体的转运
      • 蛋白质从细胞质基质输入到线粒体基质
      • 线粒体内膜蛋白的输入
      • 线粒体膜间隙蛋白的输入
    • 蛋白质从细胞质基质向叶绿体的分选：基质与类囊体蛋白的靶向输入
• 细胞内液泡运输
  • 膜泡运输概述
    • 细胞内部内膜系统各个部分之间的物质传递常常通过膜泡运输方式进行。如从内质网到高尔基体；高尔基体到溶酶体；细胞分泌物的外排，都要通过过渡性小泡进行转运。膜泡运输是一种高度有组织的定向运输，各类运输泡之所以能够被准确地运到靶细胞器，主要是因为细胞器的胞质面具有特殊的膜标志蛋白。许多膜标志蛋白存在于不止一种细胞器，可见不同的膜标志蛋白组合，决定膜的表面识别特征。胞内膜泡运输沿微管或微丝运行，动力来自马达蛋白（motor proteins），与膜泡运输有关的马达蛋白有3类。
  • COP II包被膜泡的装配与运输
    • 介导细胞内顺向运输，即负责内质网到高尔基体顺面膜囊的物质运输
  • COP I包被膜泡的装配与运输
    • 介导细胞内膜泡逆向运输，负责从高尔基体反面膜囊到高尔基体顺面膜囊以及从高尔基体顺面网状区到内质网的膜泡运输，包括再循环的膜脂双层、内质网驻留的可溶性蛋白和膜蛋白，是内质网回收错误分选的逃逸蛋白的重要途径。
  • 网格蛋白/街头蛋白包被膜泡的装配与运输
    • 介导几种蛋白质分选途径，包括从高尔基体反面膜囊向胞内体或向溶酶体、黑色素体、血小板囊泡和植物细胞液泡的运输。另外，在受体介导的胞吞途径中还负责将物质从细胞表面运往胞内体转而到溶酶体的运输。
  • 转运膜泡与靶膜的锚定和融合
    • 转运膜泡的关键步骤
      • 供体膜的出芽、装配和断裂，形成不同的包被转运膜泡
      • 在细胞内由马达蛋白驱动、以微管为轨道的膜泡运输；
      • 转运膜泡与特定靶膜的锚定和融合。
    • 调控转运膜泡与靶膜锚定的分子机制
      • 介导锚定的分子
        • GTP 结合蛋白（Rab 蛋白），属于开关调控蛋白 GTPase 超家族。
      • 锚定的过程
        • 1.在供体膜上的鸟苷酸交换因子（GEF）识别并结合特异性 Rab 蛋白，诱发 GTP 置换 GDP
        • 2.Rab 蛋白构象改变并暴露其共价结合的脂质基团，帮助 Rab-GTP 蛋白锚定在供体膜上；
        • 3.Rab-GTP与靶膜上的Rab效应器结合，从而使转运膜泡被锚定在适当的靶膜上；
        • 4.膜泡融合发生以后，GTP水解，Rab-GDP蛋白释放
    • 介导转运膜泡与靶膜融合的分子机制
      • 介导融合的主要分子
        • v-SNARE/t-SNARE 蛋白:决定供体膜泡与靶膜的融合；
        • 胞质融合蛋白NSF；
        • 可溶性NSF结合蛋白 SNAP。
      • 融合过程
        • 膜泡锚定后，v-SNARE蛋白与同类t-SNARE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；
        • SNARE复合物形成后，供体膜泡与靶膜融合；
        • 两膜融合后，NSF联合α-SNAP蛋白与SNARE复合体结合，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。