分泌器官的形成ARF1COPI在Golgi復(fù)合體的形成和維護(hù)中的作用

1、分泌器官的形成：ARF1/C0PI在Golgi復(fù)合體的形成和維護(hù)中的作用摘要真核細(xì)胞內(nèi)分泌器官包括與雙向的動態(tài)膜系統(tǒng)膜轉(zhuǎn)運(yùn)途徑和相互重疊的區(qū)劃界限。 膜運(yùn) 輸和細(xì)胞器來源或維持生長和這個系統(tǒng)有關(guān)， 膜運(yùn)輸?shù)臄_動很快導(dǎo)致在細(xì)胞器結(jié)構(gòu)和上的變 化。 這些物產(chǎn)的分子的主要成分的解剖在酵母和哺乳細(xì)胞顯露了一關(guān)鍵的細(xì)胞質(zhì)蛋白質(zhì)復(fù) 合體的 ARF1/COPI 的角色，進(jìn)行被調(diào)控的組裝和與膜的去組裝。ARF1/COPI 與 Golgi 復(fù)合體 的形成和維護(hù)有關(guān)， Golgi 復(fù)合體是接受和交付駐留全部的分泌交通。通過對膜COPI 裝配，通過PLD的活化作用，可能促進(jìn)前高爾基體的中間體到Golgi體的形成和成

2、熟性，而ARF-GDP導(dǎo)致COPI離解并且刺激后退運(yùn)輸結(jié)構(gòu)的形成回到ER的Golgi膜。這些過程是出現(xiàn)在細(xì)胞器生源論聯(lián)結(jié)和在細(xì)胞膜之間的交換， 允許這些形狀的分泌器官在反應(yīng)中的需要進(jìn) 行修改。未來工作需要從事對膜的 ARF1/COPI怎樣進(jìn)行活化作用和存在的位置以及其他相關(guān) 因素進(jìn)行空間的調(diào)控， 和他們變換膜形狀和動力學(xué)是用什么機(jī)制來促進(jìn)蛋白質(zhì)運(yùn)輸和區(qū)劃功 能。分泌性運(yùn)輸被視為是一種系統(tǒng)。對于分泌運(yùn)輸來說，top-down'方法的目標(biāo)，是對不同的類型細(xì)胞共同的分泌膜運(yùn)輸 途徑的一般性質(zhì)的確定。 當(dāng)代細(xì)胞是成千上萬展開的產(chǎn)物幾年適當(dāng)位置一偉大的歷史測試 僅僅由分子硬件和基因編制程序限制的

3、。 這些并不令人吃驚， 因此， 分泌運(yùn)輸?shù)脑S多方面， 包括細(xì)胞骨架的角色和大小、 細(xì)胞器的形狀和位置等元素， 在不同的細(xì)胞類型中相當(dāng)?shù)淖兓?盡管如此， 分泌運(yùn)輸?shù)膸讉€特點(diǎn)對簡單的原生動物酵母和哺乳細(xì)胞類型是相同的，因此， 對所有分泌交換的系統(tǒng)可能的是基礎(chǔ)的。下列條款是它們共同的性質(zhì)：1. 分泌途徑通過膜結(jié)構(gòu)活動的作用是由兩性分子與附加的或被插入的蛋白質(zhì)的脂質(zhì)分 子組成的。這些結(jié)構(gòu)的許多特征通過磷脂分子的能力組裝到 sheet-like 結(jié)構(gòu)中， 單位膜的產(chǎn)生有 三個階段： 外腔、間隙和內(nèi)腔。 最近被整合的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到內(nèi)腔的膜空間是蛋白質(zhì)分泌物進(jìn) 程中的第一步。 由于這些膜的內(nèi)腔是對細(xì)胞外部等

4、值，蛋白質(zhì)在這空間之內(nèi)運(yùn)載將被釋放 入在膜的融合的細(xì)胞外環(huán)境與運(yùn)輸?shù)劫|(zhì)膜的中間體。 細(xì)胞質(zhì)蛋白質(zhì)的調(diào)控對表面的在分泌交 通介入的膜可能促進(jìn)具體蛋白質(zhì)和油脂種類的分選和保留 ; 它可能也導(dǎo)致他們的形態(tài)變化成在分泌膜的區(qū)域化中， 一個細(xì)胞可能修改最近被整合分泌在一系列的受控制的產(chǎn)物， 直到貯 存需要的分子，然后送他們到具體細(xì)胞表面領(lǐng)域。2. 包括分泌路全部的不同的隔間從內(nèi)質(zhì) （ER） 獲得，本身從最近被整合的油脂和蛋白質(zhì) 中連續(xù)的插入到以前的 ER 膜中。ER所有膜和蛋白質(zhì)在分泌途徑中參與油脂生物合成和新陳代謝，并且也包括蛋白質(zhì)整合， 折疊、組裝和降解 （SitiaMeldolesi 1993;

5、Lippincott-Schwartz 1994）。 它包括廣泛的互聯(lián)膜小管通常延伸在細(xì)胞內(nèi)（Terasaki等1986）。各種各樣的特殊的駐留ER組分參加折疊和處理最先被整合的蛋白質(zhì) （Hurtley 和 Helenius 1989） 。蛋白質(zhì)折疊和裝配由也促 進(jìn)專門的研究ER的內(nèi)腔環(huán)境，這些是氧化（促進(jìn)二硫鍵形成）和有高水平的ATP和自由鈣水 平。同時，ER的這些物產(chǎn)使能最近被整合的油脂和蛋白質(zhì)從低能源，單節(jié)顯性的形式被轉(zhuǎn) 換到高能， multimeric 復(fù)合體。3. 從ER的蛋白質(zhì)位點(diǎn)發(fā)生，只有當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼郫B和組裝，并且發(fā)生在ER特別區(qū)域的膜小管或泡群附近。適當(dāng)?shù)乇谎b配的蛋白質(zhì)

6、復(fù)合體通常不必須自由地離開ER系統(tǒng)，但是必須活躍的貯存在ER輸出位點(diǎn)（Mizuno 和歌手1993年；Balch 等。1994; Barlowe 等1994），這些位點(diǎn)是光 滑ER區(qū)域，ER區(qū)域是在無核糖體小管成群體附近（也稱泡筒形群；Bannykh等1996年，pre-Golgi 中間體 ; Saraste 和 Svensson 1991 年; Saraste 和 Kuismanen 1992年; Presley 和al. 1997 年或者中間隔間；Schweizer 和al. 1990） 。ER輸出位點(diǎn)有時位于分離ER的區(qū)域，就像是在簡單的原蟲的弓形體 gondii 中，他們位于頂端區(qū)域的

7、核膜上 （ 謝菲爾德和 Melt on 1968）。在其他細(xì)胞內(nèi)嵌的情況下，他們本能的在 ER中增力口 （Presley 等1997）。在任何情況下，他們包括相對大的（直徑的1 - 2 mm）發(fā)芽外形領(lǐng)域（和從未在隔離的唯一ER芽） 。盡管發(fā)芽泡應(yīng)該廣泛發(fā)生在 ER 的輸出位點(diǎn) （Palade 1975 年； Barlowe 等 1994 年;Bannykh等1996），超結(jié)構(gòu)研究顯示了這些位點(diǎn)有時包括永久或斷斷續(xù)續(xù)與特殊的小管群 包括的 connectionspre-Golgi 中間體或與第一個 Golgi （ 等參見 Clermont 1994 年；KrijnseLocker 等 1994

8、 年；Stinchcome 等 1995 年；油菜等。1996; Hermo和史密斯 1998）。 因此，這表明從其余分泌途徑中分離ER的界限是區(qū)分ER外面的那輸出位點(diǎn)的蛋白質(zhì)不一定依靠小泡的產(chǎn)物。然而它取決于能量。在沒有ATP時，或者，當(dāng)能量被結(jié)合的調(diào)節(jié)分子被撤消或被耗盡是，所有蛋白質(zhì)在ER外面的出口停止（Balch等1986年；Lipp in cott-Schwartz等1990年；Verde等1995）。ER輸出為點(diǎn)的能量需求是為形態(tài)發(fā)生在 ER輸出為點(diǎn) 的膜的運(yùn)輸 （ 即，發(fā)芽膜到筒形群里 ）活躍膜的補(bǔ)充和在這些位點(diǎn)集中兩個貨物蛋白。 貨物蛋白集中在ER輸出位點(diǎn)和在pre-Golgi中

9、間體介入正面的可能是分選信號促進(jìn)連（Nishimura和 Balch 1997） 和流體蛋白質(zhì)被撤除 以及油脂進(jìn)入了這些結(jié)構(gòu) （特性等 1995） 。實(shí)際結(jié)果是 高水平組織和蛋白質(zhì)和油脂預(yù)定在這些膜領(lǐng)域之內(nèi)的。4. 在他們的形成以后， pre-Golgi 中間體有僅瞬變存在獨(dú)特交付他們的貨物之前到Golgi 復(fù)合體在結(jié)合與 Golgi 生源論的向前分泌運(yùn)輸?shù)倪^程。 毗鄰豐富貨物蛋白筒形的群的看法到 ER 輸出位點(diǎn)假設(shè)他們是穩(wěn)定的中間體小泡發(fā)芽 交付貨物蛋白到 Golgi 復(fù)合體 （Lotti1992） 。然而 最近 timelapse 圖片分泌交換使用 GFP 虛構(gòu)物，顯示出，這不是原因 （P

10、resley 等 1997年; 等稱 1997） 。 相反， 這些結(jié)構(gòu)的發(fā)對于 蛋白質(zhì)和油脂傳遞通過對細(xì)胞質(zhì)到Golgi復(fù)合體起作用，再分開或者進(jìn)一步從ER中區(qū)分。PreGolgi中間體也有顯示成熟性 （通過回收選擇的回到 ER的components;特性等1995）和 有能力在同模標(biāo)本的融合 （Rowe上等1998）。這些研究結(jié)果表明pre-Golgi中間體指揮Golgi 體前體，包括 Golgi 體連續(xù)的成熟或分化的形成 pre-Golgi 中間體 （Saraste 和 Kuismanen1992; Lippincott-Schwartz 1993）。 在這個模型之下， Golgi 復(fù)合體

11、的順面孔代表 pre-Golgi 中間體首先合并的位點(diǎn)，而反面孔是通過它們的循環(huán)途徑進(jìn)一步成熟。（Bannykh 和 Balch1997; Glick 等 1997年; Mironov 等 1997）。 這解釋了高爾基復(fù)合體的 表面位點(diǎn)和極化入口的存在，因?yàn)橄蚯暗倪\(yùn)輸走向了成熟 . 在有些細(xì)胞里， pre-Golgi 中 間體的成熟和加上這些結(jié)構(gòu)的骨架元素是對細(xì)胞 （Presley 等 1997年; 等稱 1997） 主導(dǎo)到 Golgi 位于 （ 圖 1） 的膜的地方。5. Golgi 復(fù)合體代表一動態(tài)穩(wěn)定膜輸入和流出以及處理糖蛋白或糖酯的作用和它們包 裝交付到細(xì)胞表面。建立的Golg穩(wěn)定系統(tǒng)

12、的一個潛在的機(jī)制涉及到從ER或高爾基體中駐留的膜成分表面預(yù)定的餾分（特性等1995年；Bannykh和Balch 1997 年;450Rowe等1998）。分餾開始在 ER 輸出位點(diǎn)和集中或分選最新整合表面預(yù)定的蛋白 （Balch 等 1994） ，膜交換的機(jī)構(gòu) （Barlowe 等 1994） 和 Golgi 酶（油菜等 1996） 的交換直到 Golgi 里的 pre-Golgi 中間體成熟。 膜交換 不高效率地分成的機(jī)制和其他分子分選領(lǐng)域的這些結(jié)構(gòu)將循環(huán)回到ER內(nèi);Golgi內(nèi)的酶也是如此的，但是很慢 （ 油菜等 1998）。 實(shí)際結(jié)果是 Golgi 酶濃縮在 Golgi 體內(nèi)。這將引起

13、 復(fù)雜組織允許特殊的碳水化合物包括高爾基膜在內(nèi)將被協(xié)調(diào)的反應(yīng)。處理了分泌產(chǎn)物從這些形成的反應(yīng)中輸入和可能幫助區(qū)分， 反面 Golgi 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) （Rambourg 等 1979 年; Roth 等 1985 年; Griffiths 和 Simons 1986 年; Ladinsky 等。 1994），包裝這些產(chǎn)物運(yùn)輸?shù)街虚g體細(xì)胞表面進(jìn)行交換。為了使分餾導(dǎo)致 Golgi 生源論，分子必須被回收到 ER。 這使 pre-Golgi 和 Golgi 膜對某些蛋白質(zhì)和油脂選擇性地吸收。許多蛋白質(zhì)又回收到ER進(jìn)行區(qū)分。這些包括逃脫的ER常駐組分（Pelham1991），膜機(jī)制有必要為 ER到Golgi

14、的運(yùn)輸（佐藤等1995年；張等1997） 和 Golgi 酶起選擇的分選作用 （ 油菜等 1996 年， 1998） 。 后退機(jī)制運(yùn)輸在當(dāng)前是不清楚 的，但是可能是被控制的 （Pelham 1991 年； Hsu 等1992年； Echard 等。 1 998）和介入向前 運(yùn)輸?shù)呢浳锏鞍谆厥沼椭蛛x到分泌腺的成分 （ 油菜和 al. 1998）。 Golgi 復(fù)合體是細(xì)胞內(nèi) 的油脂轉(zhuǎn)換一個主要站點(diǎn)。它的油脂是在蛋白質(zhì) （形成稀薄的 bilayers） 和油脂的質(zhì)膜和 ER 之間，包括膽固醇和蛋白質(zhì)的 （form 更加厚實(shí)的 bilayers； Orci 等 1981 年； 范? Meer 19

15、89年;Coxey等1993年；Munro 1995）。在油脂構(gòu)成上的變化通過Golgi復(fù)合體，也許建立 bilayer 厚度梯度，準(zhǔn)許移動 Golgi 酶（油菜等 1996）和其他回收分子成為更加稀薄的膜 的結(jié)構(gòu)域成 （Bretscher 和 Munro 1993） 。 更加稀薄的這些膜領(lǐng)域也許是運(yùn)輸中間體回收的 來源。增 Golgi and ER 蛋白質(zhì)長度的橫跨膜領(lǐng)域的幾乎導(dǎo)致他們的對等離子的膜運(yùn)動認(rèn)為 是一致的（Munro 1995 年;Colley 1997 年；楊等 1997 年；油菜等 1998）?；厥盏鞍踪|(zhì)的運(yùn)輸中間體回到ER被認(rèn)為是小管或小泡從Golgi外緣推過來的（Pelh

16、am成功1994年； Mironov 等1997年； Sciaky 等1997）。 他們的簡單同 pre-Golgi 中間體的 復(fù)雜和參與前 Golgi 元素的對比出現(xiàn)在前運(yùn)動包括分泌途徑。后者成熟和在依靠的過程中區(qū)分精制的被鋪平的堆池。 在適度能量取盡條件下或，當(dāng)外圍設(shè)備蛋白質(zhì)從 Golgi 膜被離 解包括 brefeldinA （BFA） ， pre-Golgi 和 Golgi 元素丟失它們的組織和他們的膜組分進(jìn)入后置小管，這些后置小管可能熔入ER中（Donaldson等1990年；Lippincott-Schwartz 等1990 年；Cluett 等 1993 年；Weidman 等

17、1993 年；Sciaky 等 1997）（參見圖 2）。 這表明那 周邊蛋白質(zhì)的雙向聯(lián)系是對內(nèi)分泌貨物包括 pre-Golgi 和 Golgi 池和防止的這樣的貨物蛋 白從輸入到回收的運(yùn)輸中間體是有必要的。一旦蛋白質(zhì)動態(tài)穩(wěn)定流出 通過批轉(zhuǎn)和回收 Golgi 復(fù)合體的路徑已經(jīng)成立了，糖蛋白和糖酯過程中的反應(yīng)變得高效率， 并且給高度被處理的和復(fù)雜蛋白質(zhì)和油脂增加產(chǎn)物. 這些產(chǎn)物，反之，被包裝入發(fā)芽的 the Golgi 復(fù)合體反面孔的運(yùn)輸中間體，通過細(xì)胞質(zhì)，改變位置和對血紅細(xì)胞膜的融化。上述目錄總結(jié)共同的特點(diǎn)是分泌運(yùn)輸由多數(shù)細(xì)胞分享的。在這兒我們提出了基本設(shè)備對分泌物的必要性。 許多原蟲的寄生生

18、物已經(jīng)被作為許多真核狀態(tài)細(xì)胞的模型系統(tǒng)。這些 寄生生物 （即， Theilera） 代表已知的最小真核細(xì)胞 （測量較少那直徑的 1 mm； L. Tilney ， 個人通信 ）。盡管他們小型，許多這些寄生生物包含形態(tài)物產(chǎn)的一個分泌設(shè)備那幾很難從那 些更高真核細(xì)胞中區(qū)分。 圖 3 顯示原始寄生生物 T. gondii 分泌設(shè)備的地方圖表上顯由稀薄 的部分。 注意， 盡管它小型的， 弓形體分泌膜系統(tǒng) 跟更高真核細(xì)胞很類似， 明分泌膜有能 力在他們的整體形式上容納下不同的大小環(huán)境。雖然弓形體 gondii 包含一容易識辨的 Golgi 復(fù)合體，許多其他簡單的有機(jī)體。例如發(fā) 芽的酵母和變形體有較少可認(rèn)

19、識的 Golgi 結(jié)構(gòu) ( 減胖法等 1995 年; Rambourg 等 1995 年 ; Haldar 1996 年 ; Lingelbach 1997) 。 明顯， Theilera 和賈第鞭毛蟲 lamblia 營養(yǎng)體不有 noticeable Golgi 復(fù)合體，即使他們包含 一個存儲并且消化酶膜系統(tǒng) . G. lamblia 的研究 的結(jié)果是非常奇怪的 (Lujan 等 1995) 。 這寄生生物屬于在真核細(xì)胞之中的最早的可識別的 家族 . 原核生物中比真核它的醣體的核糖核酸分享更多序列同源和它缺乏線粒體。 盡管它的 原始性，賈第鞭毛蟲在結(jié)構(gòu)性和被調(diào)控的蛋白質(zhì)分泌物中出現(xiàn)和GTP束

20、縛的蛋白ARF和已知的外周蛋白復(fù)合體如 COP。COPI與分泌膜聯(lián)系展示了在更高的真核和酵母的分泌路中為維 護(hù)和適當(dāng)?shù)淖饔檬怯械?。賈第鞭毛蟲的營養(yǎng)體形式在人類小腸中的移植 (提升傷寒的疾病 worldwide) 。 在大腸 中，賈第鞭毛蟲誘導(dǎo)胞囊壁蛋白質(zhì)和他們的分泌物變換營養(yǎng)體在排瀉物排泄的囊腫中。在誘導(dǎo)之前，Giardia 營養(yǎng)體通過生化辨認(rèn)了Golgi復(fù)合體，可能儲存在 BFA敏感因子的簡單非葡萄糖基化的蛋白質(zhì)中 (Lujan 等 1995) 。 在非誘導(dǎo)型細(xì)胞存儲在誘導(dǎo)的媒介里的4小時之內(nèi)，然而，歸納為 Golgi 酶活性和 Golgi 結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)。 因此，擴(kuò)展的信號出現(xiàn)在協(xié)調(diào) Golg

21、i 酶生物合成中和分泌含糖基體是為形成 Golgi 復(fù)合體。 這允許高效率的胞囊壁在前 胞囊的營養(yǎng)體的產(chǎn)物。這些結(jié)果表明在原始真核細(xì)胞的蛋白分泌物中最小的機(jī)械就像賈第鞭毛蟲utilizes需要ARF和COPI一樣，但是在形態(tài)上要求或生物化學(xué)上可識別的Golgi復(fù)合體來儲存簡單的非葡基化的蛋白質(zhì)。 Golgi 在賈第鞭毛蟲的生源論的出現(xiàn)僅在前誘導(dǎo)期和胞囊組分中很 豐富。因此，分泌用具的一個重要特征是它可能容納在數(shù)量和分子特征從ER運(yùn)輸?shù)囊环N巨大的變化。 膜運(yùn)輸聯(lián)結(jié)與細(xì)胞器的生源論看來是達(dá)到的一個理想的活躍機(jī)制。基本的真核狀態(tài)的分泌用具看上去包括演變執(zhí)行的運(yùn)輸機(jī)械的三個根本任務(wù)：(1) 分泌腺產(chǎn)物

22、的分選和集中在ER外面的出口 ；膜界限分化到運(yùn)輸中間體 (organellogenesis);(3) 運(yùn)輸中間體的調(diào)控融合了目標(biāo)膜。 洞察到分子里完成這些任務(wù)的機(jī)制來自基因和生物 化學(xué)的方法。 在酵母菌中，例如被辨認(rèn)在 ER 和 Golgi 復(fù)合體之間，超過 15 個基因?qū)τ谀?運(yùn)輸是必需有的 ( 參見 Schekman and Orci 1996)。 許多的哺乳動物的同源染色體 的這些基因從 cell-free 系統(tǒng)上區(qū)別了生物化學(xué) (Beckers 等 1989 年; 鼠尾草植物等 1990;McNew在多孔水上，區(qū)別細(xì)胞器之間等 1997） ，和通過基本序列的克隆與已知的酵母基因相似。的

23、運(yùn)輸?shù)漠a(chǎn)生是普遍地被保存的機(jī)制。 特征的區(qū)分由蛋白家族提供的， Kirchhausen 等 1997 年 ; Kuehn 和 Schekman 1997） 分選和膜融合有關(guān) （Rabs ，圈套，看見干草和 Scheller 1997 年; Novick 和 Zerial 1997 年; Rothman 和 Sollner 1997） 。 這機(jī)制的保護(hù)出現(xiàn)在通過原 核生物的延伸 （Satiat-Jeunemaitre 中等 1996年; 范? Wye 等 1996） ，和展示這些分子簡 單有機(jī)體的根本角色。在酵母和哺乳細(xì)胞的研究展示了從ER運(yùn)輸?shù)紾olgi復(fù)合體，并且在Golgi結(jié)構(gòu)維護(hù)上，要求

24、小ras相關(guān)的GTPases活性，它主要role是在膜的蛋白復(fù)合體提供上創(chuàng)分明胞液外殼 的裝配。這些復(fù)合體，被命名為 COPII和COPI,主要作用是集中貨物到ER出口（參見Bannykh 和 Balch 1998）和維護(hù) ER/Golgi 系統(tǒng)分子內(nèi)的選擇 （Letourneur 等1994 年; 多米 格斯等1998）。COPII組裝的起源與 SEC12P和小的GTPpasesarpI交換小的 GTP有關(guān)（回顧 在 Schekman 和 Orci 1996）。這交換當(dāng)前是未知數(shù)，但是可能與介入貨物分子或貨物受體有關(guān) . Sec13/31p 和 Sec23/24p復(fù)合體然后被裝配在被激活的的

25、細(xì)胞質(zhì)上形成與ER膜出芽有關(guān)的COPII上漆的芽的ER膜小泡。這是通過增加 COPII小泡的（Barlowe 等1994年；Bednarek 等1995年；Bannykh等。1996）。如果芽未被切斷，然而，小管也許增升起（Klausner等1992）或形成小管群如果 COPII 被裝配在大表面上 （參見圖 4）。 COPII 外殼服務(wù)集中貨物內(nèi)發(fā)芽的結(jié)構(gòu)和 在ER膜內(nèi)對蛋白質(zhì)輸出是重要的，在酵母（Kuehn和al. 1998）和哺乳細(xì)胞中被展示了（Balch等1994）。溫度敏感行Sec23p （GTPase激活的蛋白質(zhì)，GAP在酵母展示的 Sarlp） 突變體的完全蛋白缺乏從ER（Yosh

26、ihisa 的等1993年;Gaynor和Emr 1997）和Sar1p的被動運(yùn)輸，并且反Sar1p抗體，防止貨物蛋白（即，VSVG）從在哺乳細(xì)胞的ER輸出（Kuge等1994）。 貨物機(jī)制與這個 ER運(yùn)輸出口結(jié)構(gòu)之內(nèi)的聯(lián)系不是很清楚.然而，細(xì)胞質(zhì)領(lǐng)域許多膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)，多數(shù)是貨物受體， 顯示了 sec23p 體外束縛 （Kappeler 等 1997年； 多米格斯等 1998）。當(dāng)COPII在ER膜內(nèi)起單獨(dú)地分選作用時，COPI外殼的裝配是對 ER中間體的分化和早期的Golgi隔間是有必要的。sec23p體外COPII膜 hand-off '膜界限的機(jī)制對運(yùn)輸中間 體的貨物形成COPI

27、是不清楚的，但是被認(rèn)為與一個連續(xù)聯(lián)結(jié)非外殼與COPI捆綁有關(guān)（Aridor 的COPII等1995年;Rowe等1996）。COPI外殼由7種叫coatomer的胞液蛋白質(zhì)復(fù) 合體組成的。COPI外殼位于pre-Golgi中間體，沿順面 Golgi的表面孔和池邊緣連接（Oprins等1993年；Griffiths 等1995）。在膜上的COPI的組裝要求活化作用小GTPaseARF1(Donaldson 等 1992a; Palmer 等。1993)。有五種人類的 ARF蛋白質(zhì)。ARF1 和 3(96%相同)是最豐富的(Cavenagh等1996)。他們位于Golgi復(fù)合體中顯示了 COPI的

28、吸收 (Peters 等1995年;Liang 和Kornfeld 1997)。 其他ARFs的作用不清楚。ARF s重要性的許多研究在Golgi復(fù)合體中運(yùn)用了 ARF1和沒有原因來懷疑 ARF3極大不同的活躍。許多數(shù)據(jù)，在酵母和在哺乳動物的細(xì)胞內(nèi)，展示了從ER到GOLGI運(yùn)輸中COPI的重要性(參見鎳和 Wieland 1998)。最近，在Golgi對ER后退運(yùn)輸中COPI的重要性根據(jù)酵母基因 數(shù)據(jù)提出爭議的，(Letourneur 等1994年；Pelham 1994) 。COPI是否 是pre-Golgi中間體和Golgi膜界限是負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)回到ER或是包含在運(yùn)輸中的主要爭議，因此，對這個

29、問題的回答是從根本上在形成和作用分泌交換的系統(tǒng)中了解ARF1/COPI復(fù)合體的重要性(如下所示) 。功能分泌用具的第三項(xiàng)任務(wù)， 要求胞液和膜蛋白的介入來調(diào)控特殊的靶膜和膜的蛋白質(zhì) 在運(yùn)輸中間體之間的事件。這些包括小 ras 相關(guān)的 GTPases 一個大家族 (Rab 蛋白質(zhì) )和膜 蛋白質(zhì)家族 在分離特殊空間的重要作用(v-和t圈套；看見Rothman和Sollner 1997)。在運(yùn)輸中間體中發(fā)現(xiàn)， Rab 蛋白質(zhì)的特定分離間隔事件的原始想法。 它現(xiàn)在看來蛋白質(zhì) Rab家族的功能是更加復(fù)雜的。最近證據(jù)點(diǎn)認(rèn)為它們的重要性是調(diào)控運(yùn)輸?shù)亩ㄏ蜻\(yùn)動是沿微管運(yùn)動的 (Echard 的 intermed

30、iates 等 1998) ，也包括控制在特殊的運(yùn)輸中間體之間的融合 率(Rybin等1996年Lupashin 和Waters 1997)。后者作用可能由在分隔或融合機(jī)制 S-NAREA V-SNARES間的相互作用來完成的(Rothman 1994)，通常是的相互作用由蛋白質(zhì)另一個家族， Sec1 蛋白質(zhì)來完成的 (Pevsner 1996 年; Lupashin 和水 1997) 。相接或融 合機(jī)械的其他成員 在一起 (NSF/SNAP; 看見 Rothman 1994) ，這些分子的組分調(diào)控著融合和 POST-ER膜的組裝或建立運(yùn)輸?shù)膱D案。ARF1/COPI復(fù)合體傳統(tǒng)上是被認(rèn)為運(yùn)輸在形

31、成小泡中的信息起作用(Rothman和Wieland1996 年; Schekman and Orci 1996) 。在過去的幾年里這些分子的組裝調(diào)空認(rèn)為 ARF1/COPI 的膜聯(lián)系有可能起著邊界的作用。特別是， ARF1/COPI 與膜的聯(lián)系看來是關(guān)鍵的為形成復(fù) 雜的 Golgi 和它在分泌運(yùn)輸適當(dāng)起作用的關(guān)鍵信息( 參見在圖 4) 的模型。分泌交通一個根本特點(diǎn)是能過從 ER/Golgi 駐留組分分離表面注定的膜組分。 這個過程 包括了分子分選到高度組織里的膜領(lǐng)域和它是需要pre-Golgi 結(jié)構(gòu)的開始信息和他們成熟形成 Golgi 。 Sar1p/COPII 的活動看起來是關(guān)鍵為創(chuàng)始這些

32、組織結(jié)構(gòu)和導(dǎo)致集中有選擇的貨 物蛋白集中在 ER出 口站點(diǎn)(Balch 的 cargo 等 1994 年；Barlowe 等。1994; Kuehn 等 1998)。 由于它僅在這個地點(diǎn)僅行動， 然而， Sar1p/COPII 是不足以完成膜運(yùn)輸和 organellogenesis的工作。為此，表面注定的膜組分必須選擇性地阻止前進(jìn)的膜領(lǐng)域就像運(yùn)輸機(jī)制對ER出口and Golgi酶回收回到ER系統(tǒng)一樣很重要。證據(jù)表明ARF1/COPI幫助完成了這個工作。COPI對膜的束縛要求活化作用ARF1 GTPase類似于Sari-依賴性COPII捆綁的GTF。Sar1/COPII的連續(xù)運(yùn)輸在 ER出口站點(diǎn)

33、被 ARF1/COPI追蹤了 （Rowe等1996）表明ARF1/COPI 與膜連接在這些膜被有活躍的 Sar1/COPII 先分化后在開始增加 . ARF1/COPI 捆綁看上去在 未來的這些為點(diǎn)的分化起著重要的作用（參見在圖4。不僅是被吸收的蛋白質(zhì)束縛在ER,而且也包括， 前 Golgi 中間體在 Golgi 里的成熟，阻止蛋白質(zhì)被集中的裝配同時這些結(jié)構(gòu)依 靠ARF1/COPI的連接.這個解釋根據(jù)活體內(nèi)的研究，研究表明，貨物蛋白質(zhì)例如VSVG包括 Golgi 酶體， 無法對高效率地成群進(jìn)入 ER 的輸出為點(diǎn)或集中在 pre-Golgi 中間體的的細(xì) 胞內(nèi)，在這COPI阻止束縛到膜上（即，在

34、表達(dá)的細(xì)胞 ARF統(tǒng)治消極mutants和在細(xì)胞對待 了與 BFA; 看見圖甚而 5） 盡管 Sar1/COPII 仍然被連在一起 （Lippincott-Schwartz 等 1990;Dascher 和 Balch 1994 年；Peters 等 1995）。 因此， 在沒有 ARF1/COPI活動在 ER出 口站 點(diǎn)時， Sar1p/COPII 的行動是不以足分選到前 Golgi 中間體中，一些不同的分子要求修飾 和維護(hù)分泌用具。研究也顯示了 ARF1/COPI活動對于這些蛋白質(zhì)在前 Golgi和Golgi體中維 護(hù)它們的形成是很有必要的，。在缺乏ARF1/COPI對膜的連接是，pre-

35、Golgi 和Golgi膜中的蛋白重新分配到 ER 小管載體中 （ 參見圖 6） （Lippincott-Schwartz 等 1990 年； Sciaky 等 1997） 。在許多研究中 ARF1/COPI 的重要性在向前分泌運(yùn)輸中被牽連。 重新組成的體外研究ER-to-Golgi運(yùn)輸顯示了禁止ARF1阻止ER到Golgi的運(yùn)輸和防止在 pre-Golgi中間體上的 ARF1/COPI組裝以至丟失了 Sar1/COPII 外殼（Dascher 和 Balch1994; Rowe等 1996）。另外， COPI外殼，在前Golgi結(jié)構(gòu)中被發(fā)現(xiàn)是通過對Golgi復(fù)合體的細(xì)胞質(zhì)在駐留細(xì)胞內(nèi)位置的改

36、變（Presley 等1997年；等稱1997）和抗體顯微注射到 COPI亞單位（Pepperkok 等1993 年; 彼得 et al.1993）。 COPI 對溫度敏感的突變體在哺乳細(xì)胞 （ 郭的 pathway 等 1994） 和 yeast 內(nèi)早期的分泌途徑在運(yùn)輸中是有缺陷的 （Schekman 和 Orci 1996） 。 終于，對 Arf1 在酵母內(nèi)的效果分析揭示了前分泌運(yùn)輸在受限途 徑上的作用效果 （Stearns 等 1990 年; 蓋納等 1998） 。至少ARF1/COPI和它的互作用產(chǎn)物和膜讓這一類蛋白質(zhì)復(fù)合體激活來在時間和空間上很方便的分選和促進(jìn)pre-Golgi和Go

37、lgi成熟的介入到交換的過程。首先，假設(shè)ARF活化作用是需要COPI捆綁和ARF有低的內(nèi)在 GTPase活動，ARF管理者可能是需要反復(fù)調(diào)整ARF的活化作用在膜內(nèi)的周期這些ARF管理者，因此，能提供在控制時間和空間的靈活性和對膜的ARF1/C0PI spatial特異性的束縛。另外，除促進(jìn)COPI對膜的束縛之外，ARF證明是磷脂酶D的活化（布朗等1993年；Cockcroft等1994），這催化phosphotidyl 膽堿水解形成 磷脂酸（PA）。 PA的生產(chǎn)也許通過修改膜曲度來創(chuàng)造介入COPI束縛的位置（Ktistakis 等1996） 。 此外， PA 可能后來被轉(zhuǎn)換成細(xì)胞內(nèi)其他生物活動

38、的油脂，這些油脂可能調(diào)整 pre-Golgi 和Golgi的行為。 ARFs也表明轉(zhuǎn)化細(xì)胞內(nèi) PIP和PI2（Fensome的小核和 PIP2 水平等1996）的這一水平上，反過來，影響ARF-GEFs和GAPS勺活動（Randazzo和Kahn 1994 年;Liscovitch 和Cantley 1995）。因此，ARF s行動能調(diào)節(jié)膜的構(gòu)成，為了更好的促進(jìn) COPI到膜上的組裝（和可能形態(tài)學(xué)）。上述研究結(jié)果強(qiáng)烈表明膜與ARF1/COPI的連接為維護(hù)pre-Golgi和Golgi的組織膜區(qū)劃是有必要的， 但是他們是怎么完成的是不清楚的。 最近使用酵母遺傳學(xué)的研究表明了 COPI 對pre-Golgi和Golgi膜的束縛是包含的斡旋后退運(yùn)輸通過COPI小泡生產(chǎn)。這根據(jù)發(fā)現(xiàn)COPI 亞單位可能束縛到 dilysine 上， COPI 被發(fā)