高爾基復(fù)合體與細(xì)胞內(nèi)的膜泡運(yùn)輸

1、高爾基復(fù)合體與細(xì)胞內(nèi)的膜泡運(yùn)輸高爾基符合體在分泌蛋白和細(xì)胞質(zhì)膜蛋白的形成過程中不僅起著加工的作用，同時(shí)還有形成囊泡，進(jìn)行包裝和運(yùn)輸?shù)淖饔?。分泌型蛋白、多?shù)細(xì)胞質(zhì)膜的膜蛋白都是在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成后，經(jīng)高爾基體的加工與分裝通過膜泡運(yùn)輸?shù)姆绞捷斔偷郊?xì)胞表面；而細(xì)胞質(zhì)外的大分子和顆粒性物質(zhì)及細(xì)胞質(zhì)膜的膜蛋白也會(huì)通過胞飲或吞噬作用，以膜泡運(yùn)輸?shù)姆绞竭M(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。高爾基復(fù)合體不論在向外運(yùn)輸?shù)哪づ蒉D(zhuǎn)移中，還是在內(nèi)吞形成的膜泡轉(zhuǎn)移中都起著重要的作用，且高爾基復(fù)合體中的G蛋白對(duì)高爾基復(fù)合體膜泡運(yùn)輸具有調(diào)控作用。 在細(xì)胞內(nèi)的膜泡運(yùn)輸中，至少有10種以上的運(yùn)輸小泡參與膜泡運(yùn)輸過程，有三類。COPl有被小泡、COPll

2、又被小泡、成籠蛋白有被小泡，前二者主要起始于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體的運(yùn)輸，而后者主要調(diào)節(jié)起始于高爾基復(fù)合體和質(zhì)膜的運(yùn)輸。膜泡運(yùn)輸?shù)念愋统苫\蛋白有被小泡起源于高爾基復(fù)合體的反面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其衣被主要成分為成籠蛋白和銜接蛋白。結(jié)構(gòu)上外層為由成籠蛋白構(gòu)成的蜂巢樣網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，內(nèi)殼則由銜接蛋白構(gòu)成，覆蓋在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)側(cè)的膜泡表面。成籠有被小泡主要是負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)從高爾基體反面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)向質(zhì)膜、胞內(nèi)體或溶酶體和植物液泡運(yùn)輸。此外，也參與胞內(nèi)體到溶酶體的運(yùn)輸以及受體介導(dǎo)的內(nèi)吞途徑。COPll有被小泡COPll有被小泡主要參與從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基復(fù)合體的物質(zhì)運(yùn)輸，由五種蛋白亞基構(gòu)成。COPll蛋白能識(shí)別并結(jié)合跨膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)膜

3、一段的信號(hào)序列；而跨膜內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白的腔面一端作為受體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的可溶性蛋白結(jié)合。COPll有被小泡具有對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的選擇性并使之濃縮。COPl有被小泡 主要負(fù)責(zé)回收與轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃逸蛋白返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，而且在“糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基復(fù)合體-分泌泡-細(xì)胞表面”的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，還行使非選擇性批量運(yùn)輸?shù)墓δ?。以上三種小泡介導(dǎo)的膜泡運(yùn)輸，需依賴于多種GTP結(jié)合蛋白對(duì)膜交換的時(shí)空變化進(jìn)行調(diào)控。膜泡運(yùn)輸?shù)亩ㄏ驗(yàn)榱舜_保膜運(yùn)輸?shù)挠行蜻M(jìn)行，運(yùn)輸小泡在正確識(shí)別其將要與之融合的靶膜是必須具有高度選擇性。由于膜系統(tǒng)的多樣性，一個(gè)膜泡在找到正確的靶膜之前可能會(huì)遇到多種潛在的靶膜。由于所有運(yùn)輸小泡擁有表面標(biāo)志，可根據(jù)其來源及攜帶

4、貨物的種類識(shí)別他們，而靶膜又帶有識(shí)別適當(dāng)標(biāo)志的互補(bǔ)受體，從而保證了相互間識(shí)別與定位的專一性。這個(gè)至關(guān)重要的識(shí)別步驟，主要受兩種蛋白的控制：SNAREs及其靶GTPase-Rabs。SNAREs蛋白主要在提供特異性和催化膜泡與靶膜融合方面發(fā)揮作用，而Rabs蛋白似乎與其他蛋白質(zhì)一起共同控制膜泡與靶膜之間的接觸和融合。高爾基復(fù)合體參與膜泡運(yùn)輸?shù)耐緩絻?nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的膜泡運(yùn)輸 在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)，以COPll有被小泡的方式被送到高爾基復(fù)合體進(jìn)行加工、分揀和包裝。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的特定區(qū)域（無核糖體附著區(qū)）將所合成的蛋白質(zhì)等包入到以出芽方式形成的膜泡中，不斷得與高爾基復(fù)合體形成面膜融合。所形成的膜泡對(duì)被運(yùn)送

5、物沒有特異的選擇性，但在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進(jìn)入膜泡的蛋白質(zhì)必須是已經(jīng)正確折疊和裝配的，而那些還未完全裝配好或錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)則不能進(jìn)入運(yùn)輸膜泡，還需要留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。裝配好的蛋白質(zhì)一旦完成裝配，便可被裝入膜泡中，那些錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)需要進(jìn)行糾正修飾，這種糾正工作是由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的一種稱為免疫球蛋白重鏈結(jié)合蛋白的分子伴侶來完成，即BiP蛋白，如果在BiP的幫助下仍不能形成正確構(gòu)象，則會(huì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中被降解到。但需要說明的是，分子伴侶是在蛋白質(zhì)正確折疊變化中僅起輔助作用，其決定作用的還是肽鏈的一級(jí)作用。由此可見，內(nèi)置那個(gè)的特定區(qū)域?qū)⒑铣傻牡鞍踪|(zhì)包裝成膜泡成，對(duì)合成物具有嚴(yán)格的檢驗(yàn)和篩選功能，以確保運(yùn)往高爾基體的蛋白

6、質(zhì)的質(zhì)量。分泌小泡外排運(yùn)輸在高爾基復(fù)合體上加工的各種蛋白質(zhì)，經(jīng)分揀包裝成分泌小泡后，要分別運(yùn)送至各自的命運(yùn)地。分泌小泡的運(yùn)輸主要有三種途徑：溶酶體經(jīng)高爾基復(fù)合體的單獨(dú)分揀和包裝，以有被小泡的形式運(yùn)往溶酶體分泌蛋白被包裝成分泌泡，以有被小泡的形式運(yùn)往細(xì)胞質(zhì)膜或分泌到細(xì)胞外其余的部分蛋白被包裝成分泌小泡后，暫時(shí)貯存在細(xì)胞質(zhì)中，一旦需要，再被釋放到細(xì)胞外，如貯存胰蛋白酶和肽激素的分泌小泡。從高爾基向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜泡運(yùn)輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體之間，除內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體復(fù)合體方向的膜泡運(yùn)輸外，還存在由高爾基復(fù)合體向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)方向的膜泡運(yùn)輸，這種反向運(yùn)輸是以COPl有被小泡的形式沿著微管進(jìn)行的，分泌形成植物細(xì)胞壁的物質(zhì)在

7、植物細(xì)胞中，高爾基復(fù)合體還有另外一個(gè)功能，就是與細(xì)胞壁的沉積有關(guān)。植物細(xì)胞壁含有的多糖和蛋白質(zhì)是在高爾基復(fù)合體上進(jìn)行加工包裝的。蛋白質(zhì)分選轉(zhuǎn)運(yùn)的基本途徑與類型 核基因編碼的蛋白質(zhì)的分選大體可分為兩條途徑后翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)途徑：即在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)游離核糖體上完成多肽鏈的合成，然后轉(zhuǎn)運(yùn)至膜圍繞的細(xì)胞器，如線粒體、葉綠體、過氧化物酶體及細(xì)胞核，或者成為細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的可溶性駐留蛋白和骨架蛋白。共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)途徑：即蛋白質(zhì)合成在游離核糖體上起始之后，由信號(hào)肽其與之結(jié)合的SRP（信號(hào)識(shí)別顆粒）引導(dǎo)轉(zhuǎn)移至糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，然后新生肽邊合成邊轉(zhuǎn)入糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔或定位在ER膜上，經(jīng)轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡運(yùn)至高爾基體加工包裝再分選質(zhì)溶酶體、細(xì)胞質(zhì)膜或分

8、泌到細(xì)胞外，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體本省的蛋白質(zhì)分選也是通過這一途徑完成的。根據(jù)蛋白質(zhì)分選的轉(zhuǎn)運(yùn)方式或機(jī)制不同，又可對(duì)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)方式分為4類蛋白質(zhì)的跨膜運(yùn)輸：主要是指共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)途徑中，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中起始合成的蛋白質(zhì)，在信號(hào)肽-SRP介導(dǎo)下轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，然后邊合成邊轉(zhuǎn)運(yùn)或進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔或插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜。膜泡運(yùn)輸：蛋白質(zhì)被不同類型的轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡從糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成部位轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體進(jìn)而分選轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞的不同部位，其中涉及供體膜出芽形成不同的轉(zhuǎn)運(yùn)膜泡、膜泡轉(zhuǎn)運(yùn)以及膜泡與靶膜的融合過程等選擇性的門控轉(zhuǎn)運(yùn)：在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)通過核孔復(fù)合體-之間雙向選擇性地完成核輸入或核輸出細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)：與細(xì)胞骨架系統(tǒng)密切

9、相關(guān)。糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合核糖體合成的蛋白質(zhì)包括：1.運(yùn)往細(xì)胞外的分泌蛋白 2.輸送溶酶體腔中的溶酶體蛋白 3.插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中的整合蛋白，其中部分蛋白質(zhì)隨膜流入進(jìn)內(nèi)膜系統(tǒng)的各區(qū)和質(zhì)膜4.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐留蛋白試述真核細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的合成和分選途徑合成：如高爾基上糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是核糖體合成蛋白質(zhì)的重要場(chǎng)所，分泌蛋白、膜蛋白、內(nèi)膜系統(tǒng)中的可溶性蛋白，如高爾基體、溶酶體和植物液泡等細(xì)胞器中的可溶性蛋白均是在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上形成的。然而所有的蛋白質(zhì)的合成均是在細(xì)胞質(zhì)溶質(zhì)中的游離核糖體上起始地，有些蛋白質(zhì)處于剛合成不久的階段，需要轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，繼續(xù)使肽鏈延伸并完成蛋白值的合成。附著在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)胞質(zhì)面的核糖所合成的多肽鏈具有

10、信號(hào)序列，且在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上還含有核糖體親核蛋白和信號(hào)識(shí)別顆粒的受體，因此在信號(hào)識(shí)別顆粒的作用下，使多肽鏈可被轉(zhuǎn)移到糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上進(jìn)行合成。分選：1后翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)途徑、 2.共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)途徑蛋白質(zhì)合成后的去向和命運(yùn)游離核糖體合成的蛋白質(zhì)定位于細(xì)胞溶質(zhì)中的蛋白質(zhì)：合成后駐留在胞質(zhì)溶質(zhì)中，就地成為不同的催化中心，參加胞質(zhì)溶質(zhì)中的各種代謝活動(dòng)，有的胞質(zhì)溶質(zhì)結(jié)合其他成分構(gòu)成大分子結(jié)構(gòu)，如中心粒。核定位蛋白：由游離核糖體合成，通過核孔轉(zhuǎn)運(yùn)擔(dān)保送到核中的核蛋白。其中有的參加構(gòu)成染色體，如組蛋白，有的則成為核中特有結(jié)構(gòu)的組分，如核質(zhì)蛋白半自主性細(xì)胞器組分蛋白：半自主性細(xì)胞器線粒體和葉綠體所需蛋白大部分是由核基因編碼，在

11、細(xì)胞質(zhì)中合成，然后運(yùn)送到細(xì)胞器。除線粒體和葉綠體中合成的少數(shù)蛋白質(zhì)外，游離核糖體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜核糖體合成的蛋白質(zhì)肽鏈均具有分揀信號(hào)序列，此序列決定那個(gè)了蛋白質(zhì)的去向和最終定位。分揀信號(hào)還能引導(dǎo)蛋白質(zhì)從內(nèi)置那個(gè)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)其他終點(diǎn)場(chǎng)所。缺乏分揀信號(hào)的蛋白質(zhì)，則一直保留在細(xì)胞溶質(zhì)中。分揀信號(hào)是一段長(zhǎng)為15-60個(gè)氨基酸組成的序列。蛋白質(zhì)被運(yùn)送到目的地后即被相應(yīng)信號(hào)肽酶切除。分揀信號(hào)也稱前導(dǎo)序列，帶有前導(dǎo)序列的蛋白質(zhì)叫做前體蛋白，不同的信號(hào)序列可引導(dǎo)蛋白質(zhì)抵達(dá)不同的目的地。在胞質(zhì)溶質(zhì)核糖體上合成的多肽，除了部分留待細(xì)胞質(zhì)中發(fā)揮作用外，多數(shù)被運(yùn)送到靶細(xì)胞器中，形成有功能的成熟蛋白質(zhì)。由于細(xì)胞器種類的不同，蛋

12、白質(zhì)定位于靶細(xì)胞器的方式也不近相同。核定外蛋白質(zhì)的入核轉(zhuǎn)入：親核蛋白的入核么。凡是在細(xì)胞質(zhì)中合成的核蛋白質(zhì)，其肽鏈均有七個(gè)氨基酸組成的序列：脯氨酸-賴氨酸-賴氨酸-賴氨酸-精氨酸-賴氨酸-纈氨酸，此序列稱作核定位序號(hào)。線粒體蛋白質(zhì)的穿膜輸入：線粒體輸入的蛋白質(zhì)具有以下特點(diǎn)，在胞質(zhì)溶質(zhì)中合成的線粒體組分蛋白質(zhì)，其肽鏈N末端有一段定位信號(hào)，稱為基質(zhì)定位序列，據(jù)有引導(dǎo)蛋白質(zhì)抵達(dá)目標(biāo)部位的作用。線粒體基質(zhì)蛋白的輸入：首先要去折疊，線粒體外膜有輸入受體蛋白，可識(shí)別基質(zhì)定位序列，與之結(jié)合送入外膜通道。內(nèi)膜蛋白的輸入:一次、兩次、多次穿膜蛋白的協(xié)助外膜蛋白的輸入：此類蛋白質(zhì)前體在N末端定位序列之后，接著為一

13、段長(zhǎng)的疏水性氨基酸片段，此片段是一個(gè)停止轉(zhuǎn)移信號(hào)，可阻止蛋白質(zhì)進(jìn)入基質(zhì)，同時(shí)可使蛋白質(zhì)結(jié)合到外膜上稱為外膜整合蛋白膜間隙蛋白質(zhì)的輸入：內(nèi)膜中的蛋白酶切除穿膜的疏水性片段，將成熟的蛋白質(zhì)以可溶性的形式釋放到膜間隙。葉綠體蛋白質(zhì)的輸入（1）葉綠體間質(zhì)蛋白的輸入：蛋白質(zhì)含有間質(zhì)輸入序列。（2）類囊體腔蛋白輸入：除了含有間質(zhì)輸入序列之外，還含有類囊體定位序列，引導(dǎo)蛋白質(zhì)進(jìn)入類囊體腔。類囊體腔的蛋白輸入途徑有4條SPR依賴途徑：蛋白質(zhì)前體進(jìn)入間質(zhì)后，輸入序列被切除，與葉綠體信號(hào)識(shí)別顆粒（SPR）結(jié)合。類囊體膜上有SPR受體，SPR與SPR受體結(jié)合，經(jīng)Sec轉(zhuǎn)移體進(jìn)入類囊體腔。在腔內(nèi)，類囊體定位序列被切除。類囊體間質(zhì)蛋白輸入的第二胎哦途徑是利用與細(xì)菌SecA相關(guān)的蛋白質(zhì)，其機(jī)制與革蘭氏陽性菌蛋白質(zhì)穿過內(nèi)膜的類似。第三條途徑，蛋白質(zhì)定位于類囊體膜，此途徑依賴于與線粒體Oxa相關(guān)的蛋白質(zhì)途徑：是結(jié)合金屬的類囊體腔蛋白的輸入途徑。這些去折疊的蛋