第四章第五節(jié)蛋白質(zhì)運轉(zhuǎn)

Proteinsarelocalizedbyspecificpathways本文檔共40頁；當前第1頁；編輯于星期三\15點15分

蛋白質(zhì)運轉(zhuǎn)機制蛋白質(zhì)插入或穿過生物膜的過程稱為蛋白質(zhì)運轉(zhuǎn)（proteintranslocation）。

蛋白質(zhì)運轉(zhuǎn)類別若某個蛋白質(zhì)的合成和運轉(zhuǎn)是同時發(fā)生的，則屬于翻譯運轉(zhuǎn)同步機制；若蛋白質(zhì)從核糖體上釋放后才發(fā)生運轉(zhuǎn)，則屬于翻譯后運轉(zhuǎn)機制。這兩種運轉(zhuǎn)方式都涉及到蛋白質(zhì)分子內(nèi)特定區(qū)域與細胞膜結(jié)構(gòu)的相互關系。本文檔共40頁；當前第2頁；編輯于星期三\15點15分分泌蛋白質(zhì)大多是以翻譯-運轉(zhuǎn)同步機制運輸?shù)摹Ｔ诩毎靼l(fā)育過程中，由細胞質(zhì)進入細胞器的蛋白質(zhì)大多是以翻譯后運轉(zhuǎn)機制運輸?shù)?。而參與生物膜形成的蛋白質(zhì)，則依賴于上述兩種不同的運轉(zhuǎn)機制鑲?cè)肽?nèi)。定位于細胞器內(nèi)的蛋白質(zhì)大部分在細胞質(zhì)中合成，細胞器內(nèi)合成的留在細胞器內(nèi)。

本文檔共40頁；當前第3頁；編輯于星期三\15點15分翻譯—運轉(zhuǎn)同步機制

信號序列(signalsequence)：在起始密碼子后，有一段編碼疏水性氨基酸序列的RNA區(qū)域，這個氨基酸序列就被稱為信號序列。信號肽(signalpeptide)：絕大多數(shù)跨膜蛋白的N端都具有長度大約在13-36個殘基之間的以疏水氨基酸為主的N端信號序列或稱信號肽。信號肽的結(jié)構(gòu)特點：1.一般帶有10-15個疏水氨基酸2.常常在靠近該序列N-端疏水氨基酸區(qū)上游帶有1個或數(shù)個帶正電荷的氨基酸3.在其C-末端靠近蛋白酶切割位點處常常帶有數(shù)個極性氨基酸，離切割位點最近的那個氨基酸往往帶有很短的側(cè)鏈。本文檔共40頁；當前第4頁；編輯于星期三\15點15分ThesignalsequenceofbovinegrowthhormoneconsistsoftheN-terminal29aminoacidsandhasacentralhighlyhydrophobicregion,precededorflankedbyregionscontainingpolaraminoacids.AnN-terminalsignalsequenceishydrophobic本文檔共40頁；當前第5頁；編輯于星期三\15點15分信號肽假說:

蛋白質(zhì)定位的信息存在于該蛋白質(zhì)自身結(jié)構(gòu)中，并且通過與膜上特殊受體的相互作用得以表達，這就是信號肽假說的基礎。蛋白質(zhì)跨膜運轉(zhuǎn)信號也是由mRNA編碼的。在起始密碼子后，有一段編碼疏水性氨基酸序列的RNA區(qū)域，這個氨基酸序列就被稱為信號序列。信號序列在結(jié)合核糖體上合成后便與膜上特定受體相互作用，產(chǎn)生通道，允許這段多肽在延長的同時穿過膜結(jié)構(gòu)，因此，這種方式是邊翻譯邊跨膜運轉(zhuǎn)。

本文檔共40頁；當前第6頁；編輯于星期三\15點15分信號識別顆粒(signalrecognitionpartical，SRP)：是一種核糖核酸蛋白復合體，它的作用是識別信號序列，并將核糖體引導到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。?？康鞍?dockingprotein，DP，又稱SRP受體蛋白)：即SRP在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的受體蛋白，它能夠與結(jié)合有信號序列的SRP牢牢地結(jié)合，使它在合成蛋白質(zhì)的核糖體?？康絻?nèi)質(zhì)網(wǎng)上來。信號序列的基本作用：

1.通過與SRP的識別和結(jié)合，引導核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合2.通過信號序列的疏水性，引導新生肽跨膜轉(zhuǎn)運本文檔共40頁；當前第7頁；編輯于星期三\15點15分通過信號肽試驗證明：

1、完整的信號肽是保證蛋白質(zhì)運轉(zhuǎn)的必要條件

2、僅有信號肽還不足以保證蛋白質(zhì)運轉(zhuǎn)的發(fā)生

3、信號序列的切除并不是運轉(zhuǎn)所必需的

4、并非所有的運轉(zhuǎn)蛋白質(zhì)都有可降解的信號肽因此，信號肽應稱為能啟動蛋白質(zhì)運轉(zhuǎn)的任何一段多肽。

本文檔共40頁；當前第8頁；編輯于星期三\15點15分ProteinscanentertheER-Golgipathwayonlybyassociatingwiththeendoplasmicreticulumwhiletheyarebeingsynthesized.本文檔共40頁；當前第9頁；編輯于星期三\15點15分ProteinsthatentertheER-Golgipathwaymayflowthroughtotheplasmamembraneormaybedivertedtootherdestinationsbyspecificsignals.本文檔共40頁；當前第10頁；編輯于星期三\15點15分Theendoplasmicreticulumconsistsofahighlyfoldedsheetofmembranesthatextendsfromthenucleus.Thesmallobjectsattachedtotheoutersurfaceofthemembranesareribosomes.本文檔共40頁；當前第11頁；編輯于星期三\15點15分Thesignalsequenceinitiatesmembranceentry本文檔共40頁；當前第12頁；編輯于星期三\15點15分◆蛋白質(zhì)翻譯完成后從核糖體上釋放，然合擴散至合適靶膜并與運轉(zhuǎn)裝置結(jié)合?！舻鞍踪|(zhì)合成時，其核糖體不與任何細胞器相連，稱游離核糖體(freeribosome)

2、翻譯后運轉(zhuǎn)post-translationaltranslocation本文檔共40頁；當前第13頁；編輯于星期三\15點15分翻譯后運轉(zhuǎn)機制（1）線粒體蛋白質(zhì)的跨膜運轉(zhuǎn)

通過線粒體膜的蛋白質(zhì)是在合成以后再運轉(zhuǎn)的。這個過程有如下特征：①通過線粒體膜的蛋白質(zhì)在運轉(zhuǎn)之前大多數(shù)以前體形式存在，它由成熟蛋白質(zhì)和N端延伸出的一段前導肽（leaderpeptide）共同組成。

②蛋白質(zhì)通過線粒體內(nèi)膜的運轉(zhuǎn)是一種需能過程；③蛋白質(zhì)通過線粒體膜運轉(zhuǎn)時，首先由外膜上的Tom受體復合蛋白識別與Hsp70或MSF等分子伴侶相結(jié)合的待運轉(zhuǎn)多肽，通過Tom和Tim組成的膜通道進入線粒體內(nèi)腔。本文檔共40頁；當前第14頁；編輯于星期三\15點15分本文檔共40頁；當前第15頁；編輯于星期三\15點15分

翻譯后跨膜運轉(zhuǎn)的蛋白質(zhì)，前體一般含前導肽(leaderpeptide)，前導肽在跨膜運轉(zhuǎn)中起重要作用。過膜后，前導肽水解，蛋白質(zhì)變?yōu)橛泄δ艿牡鞍?。擁有前導肽的線粒體蛋白質(zhì)前體能夠跨膜運轉(zhuǎn)進入線粒體，在這一過程中前導肽被水解，前體轉(zhuǎn)變?yōu)槌墒斓鞍?，失去繼續(xù)跨膜能力。

信號序列(signalsequence)：在起始密碼子后，有一段編碼疏水性氨基酸序列的RNA區(qū)域，這個氨基酸序列就被稱為信號序列。

本文檔共40頁；當前第16頁；編輯于星期三\15點15分前導肽一般具有如下特性：帶正電荷的堿性氨基酸（特別是精氨酸）含量較為豐富，它們分散于不帶電荷的氨基酸序列之間；缺少帶負電荷的酸性氨基酸；羥基氨基酸（特別是絲氨酸）含量較高；有形成兩親（既有親水又有疏水部分）α-螺旋結(jié)構(gòu)的能力。前導肽及其特性本文檔共40頁；當前第17頁；編輯于星期三\15點15分

(2)葉綠體蛋白質(zhì)的跨膜運轉(zhuǎn)

葉綠體定位信號肽一般有兩個部分，第一部分決定該蛋白質(zhì)能否進入葉綠體基質(zhì)，第二部分決定該蛋白能否進入類囊體。在這一模型中，蛋白質(zhì)運轉(zhuǎn)是在翻譯后進行的，在運轉(zhuǎn)過程中沒有蛋白質(zhì)的合成。葉綠體蛋白質(zhì)運轉(zhuǎn)過程有如下特點：①活性蛋白水解酶位于葉綠體基質(zhì)內(nèi)，這是鑒別翻譯后運轉(zhuǎn)的指標之一。②葉綠體膜能夠特異地與葉綠體蛋白的前體結(jié)合。③葉綠體蛋白質(zhì)前體內(nèi)可降解序列因植物和蛋白質(zhì)種類不同而表現(xiàn)出明顯的差異。本文檔共40頁；當前第18頁；編輯于星期三\15點15分Proteinssynthesizedonfreeribosomesinthecytosolaredirectedaftertheirreleasetospecificdestinationsbyshortsignalmotifs.本文檔共40頁；當前第19頁；編輯于星期三\15點15分本文檔共40頁；當前第20頁；編輯于星期三\15點15分ProteinsentertheER，mitochondrion，chloroplastbybindingtoatransloconthattransportsthemacrossthemembrane.本文檔共40頁；當前第21頁；編輯于星期三\15點15分（3）穿越過氧化物酶體膜

（peroxisome）膜上也有類似的裝置，但底物蛋白質(zhì)并不直接與其結(jié)合。需載體蛋白協(xié)助穿過膜。本文檔共40頁；當前第22頁；編輯于星期三\15點15分Proteinsaretransportedintoperoxisomesbyacarrierproteinthatbindstheminthecytosol,passeswiththemthroughthemembranechannel,andreleasesthemontheotherside.

本文檔共40頁；當前第23頁；編輯于星期三\15點15分（4）穿越細胞核膜向核內(nèi)轉(zhuǎn)運需更大更復雜的裝置，即核孔（nuclearpore）。由載體蛋白與底物結(jié)合并進行跨核孔轉(zhuǎn)運本文檔共40頁；當前第24頁；編輯于星期三\15點15分核定位蛋白的運轉(zhuǎn)機制蛋白質(zhì)一般通過核孔進入細胞核。核糖體蛋白首先在細胞質(zhì)中合成，運轉(zhuǎn)到細胞核內(nèi)，在核仁中被裝配成40S和60S核糖體亞基，然后運轉(zhuǎn)回到細胞質(zhì)中去合成蛋白質(zhì)。RNA、DNA聚合酶、組蛋白、拓撲異構(gòu)酶及大量轉(zhuǎn)錄、復制調(diào)控因子都必須從細胞質(zhì)進入細胞核才能正常發(fā)揮功能。

本文檔共40頁；當前第25頁；編輯于星期三\15點15分在多細胞真核生物中，每當細胞發(fā)生分裂時，核膜被破壞，等到細胞分裂完成后，核膜被重新建成，分散在細胞內(nèi)的核蛋白必須被重新運入核內(nèi)，因此，為了核蛋白的重復定位，這些蛋白質(zhì)中的信號肽――被稱為核定位序列(nuclearlocalizationsequence,NLS)一般都不被切除。NLS可以位于核蛋白的任何部位。本文檔共40頁；當前第26頁；編輯于星期三\15點15分蛋白質(zhì)向核內(nèi)運輸?shù)倪^程核定位序列（NLS—NuclearLocalizationSequence）

NLS可以位于核蛋白的任何部位。蛋白質(zhì)向核內(nèi)運輸過程需要核運轉(zhuǎn)因子а、β和一個GTP酶(Ran)。а和β組成的異源二聚體是核定位蛋白的可溶性受體，與核定位序列相結(jié)合的是а亞基。由上述3個蛋白組成的復合物?？吭诤丝滋帲揽縍anGTP酶水解GTP提供的能量進入細胞核，а和β亞基解離，核蛋白與а亞基解離，а和β分別通過核孔復合體回到細胞質(zhì)中，起始新一輪蛋白質(zhì)運轉(zhuǎn)。本文檔共40頁；當前第27頁；編輯于星期三\15點15分本文檔共40頁；當前第28頁；編輯于星期三\15點15分Proteinsenterthenucleusbypassagethroughverylargenuclearpores.

本文檔共40頁；當前第29頁；編輯于星期三\15點15分

細菌蛋白通過共翻譯或翻譯后可被定位于細胞膜或細胞周質(zhì)空間，或被分泌出去。細菌同樣能通過定位于蛋白質(zhì)N-端的信號肽將新合成的多肽運轉(zhuǎn)到其內(nèi)膜、外膜、雙層膜之間或細胞外等不同部位。（5）細菌蛋白質(zhì)的運轉(zhuǎn)本文檔共40頁；當前第30頁；編輯于星期三\15點15分本文檔共40頁；當前第31頁；編輯于星期三\15點15分

分子伴侶：結(jié)合在一些不完全裝配或不恰當折疊蛋白上，幫助它們折疊或防止它們聚集的蛋白質(zhì)。如：Hsp70和與之相關的一些蛋白組成了一類主要分子伴侶，作用于許多目標蛋白質(zhì)。（6）分子伴侶(chaperone)

本文檔共40頁；當前第32頁；編輯于星期三\15點15分(1)幫助新生蛋白質(zhì)正確折疊(2)糾正錯誤折疊或介導其降解

生物學功能本文檔共40頁；當前第33頁；編輯于星期三\15點15分Hydrophobicregionsofproteinsareintrinsicallyinteractive,andwillaggregatewithoneanotherwhenaproteinissynthesized(ordenatured)unlessprevented.本文檔共40頁；當前第34頁；編輯于星期三\15點15分Proteinsemergefromtheribosome

orfrompassagethroughamembraneinanunfoldedstatethatattractschaperones（伴侶）tobindandprotectthemfrommisfolding.

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