細(xì)胞生物學(xué)第十章 細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸課件

核

糖

體

上

蛋

白

質(zhì)

的

成

與

去

向膜結(jié)合核糖體游離核糖體細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞核溶酶體

高爾基體

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

線粒體過(guò)氧化物酶體分泌顆粒內(nèi)體細(xì)胞表面核糖體游離核糖體膜結(jié)合核糖體不同部位的蛋白質(zhì)如何準(zhǔn)確地到達(dá)目的地？細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸?shù)谑录?xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸

Triettransportdesprotéinesntracellulaires細(xì)胞根據(jù)蛋白質(zhì)是否攜有分選信號(hào)，以及分選信號(hào)的性質(zhì)，選擇性地將其送到細(xì)胞不同的部位，這一過(guò)程稱為蛋白質(zhì)分選(Tridesprotéines)和蛋白質(zhì)靶向運(yùn)輸（l’adressagedesprotéines）。大多數(shù)蛋白質(zhì)帶有分選信號(hào)細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸?shù)谝还?jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選信號(hào)以及運(yùn)輸途徑和方式一、信號(hào)假說(shuō)（Hypothesisdesignal）和分選信號(hào)1975年提出的假說(shuō)內(nèi)容：新合成蛋白質(zhì)的N-末端有一段信號(hào)序列，叫信號(hào)肽，其作用是將肽鏈在合成過(guò)程中引導(dǎo)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，并在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中完成蛋白質(zhì)合成，信號(hào)序列本身則在蛋白質(zhì)合成完成前在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中被切除。細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1999"forthediscoverythatproteinshaveintrinsicsignalsthatgoverntheirtransportandlocalizationinthecell"

GünterBlobelUSA

RockefellerUniversity

NewYork,NY,USA;HowardHughesMedicalInstitute提出“蛋白質(zhì)上的信號(hào)序列決定其所在的位置”的理論細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸分選信號(hào)引導(dǎo)蛋白質(zhì)到達(dá)正確的地點(diǎn)

分選信號(hào)有兩類

信號(hào)肽peptide

signal：蛋白質(zhì)多肽鏈上的一段連續(xù)的特定氨基酸序列，具有分選信號(hào)的功能?？晌挥诙嚯逆湹娜魏尾课?，完成分選任務(wù)后常被切除。信號(hào)斑信號(hào)肽細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸分選信號(hào)引導(dǎo)蛋白質(zhì)到達(dá)正確的地點(diǎn)

2.信號(hào)斑plaquesignal

：位于多肽鏈不同部位的幾個(gè)特定氨基酸序列經(jīng)折疊后形成的斑塊區(qū)，具有分選信號(hào)的功能。信號(hào)斑是一種三維結(jié)構(gòu)。完成分選任務(wù)后仍然存在。

信號(hào)斑信號(hào)肽細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸不同的氨基酸序列作為分選信號(hào)決定蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)姆较蚣?xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸二、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)耐緩?.共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白質(zhì)運(yùn)輸途徑溶酶體

高爾基體

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

分泌顆粒內(nèi)體細(xì)胞表面細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)細(xì)胞核線粒體過(guò)氧化物酶體1.翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白質(zhì)運(yùn)輸途徑3.蛋白質(zhì)的胞吞途徑溶酶體

內(nèi)體細(xì)胞外已合成蛋白質(zhì)合成中蛋白質(zhì)細(xì)胞外蛋白質(zhì)生物合成-分泌途徑細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸三、細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的運(yùn)輸方式1.門控運(yùn)輸：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)-細(xì)胞核分選信號(hào)-核孔復(fù)合體上相應(yīng)受體2.穿膜運(yùn)輸：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)-細(xì)胞器分選信號(hào)-細(xì)胞器膜上相應(yīng)轉(zhuǎn)運(yùn)子3.小泡運(yùn)輸：細(xì)胞器-細(xì)胞器（細(xì)胞膜）分選信號(hào)-運(yùn)輸小泡膜上相應(yīng)受體細(xì)胞核葉綠體線粒體過(guò)氧化物酶體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體溶酶體內(nèi)體細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸?shù)诙?jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的門控運(yùn)輸一、門控運(yùn)輸?shù)牡鞍踪|(zhì)分選信號(hào)及其受體二、門控運(yùn)輸?shù)哪芰縼?lái)源（略）三、門控運(yùn)輸中大分子轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)節(jié)（略）細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸?shù)诙?jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的門控運(yùn)輸運(yùn)輸通過(guò)核孔復(fù)合體進(jìn)行，稱為門控運(yùn)輸(transport

àtraversesporesnucléaires)，該過(guò)程需要消耗能量。小分子自由通過(guò)/大分子門控運(yùn)輸。核孔復(fù)合體似可調(diào)控的門，介導(dǎo)選擇性的雙向運(yùn)輸。細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的核輸入與核輸出帶核定位信號(hào)的蛋白質(zhì)核輸入受體核輸出受體帶核輸出信號(hào)的蛋白質(zhì)進(jìn)出細(xì)胞核的蛋白質(zhì)分別含有核定位信號(hào)和核輸出信號(hào)，可為信號(hào)肽，也可為信號(hào)斑；不被切除，可反復(fù)使用。核輸入受體識(shí)別核定位信號(hào)，核輸出受體識(shí)別核輸出信號(hào)。

細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸?shù)谌?jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的穿膜運(yùn)輸一、蛋白質(zhì)從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到線粒體的運(yùn)輸（略）二、蛋白質(zhì)從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到過(guò)氧化物酶體的運(yùn)輸（略）三、蛋白質(zhì)從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)穿過(guò)細(xì)胞器的膜從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞器內(nèi)的運(yùn)輸方式稱為穿膜運(yùn)輸(transportàtraverslamembrane)，靶細(xì)胞器膜上存在蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)子，識(shí)別分選信號(hào)。細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸一、蛋白從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到線粒體的運(yùn)輸分選信號(hào)和識(shí)別翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)（成熟構(gòu)型）二、蛋白從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到過(guò)氧化物酶體的運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)途徑：基質(zhì)腔、膜間腔和內(nèi)膜翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)（線性）分選信號(hào)和識(shí)別能量（ATP水解）轉(zhuǎn)運(yùn)子轉(zhuǎn)運(yùn)子能量（ATP水解，H+跨膜電化學(xué)梯度）細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)有兩種形式，1.膜蛋白2.可溶性蛋白細(xì)胞器駐留蛋白分泌蛋白胞外胞內(nèi)細(xì)胞膜高爾基體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)三、蛋白質(zhì)從細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)進(jìn)行的是一種穿膜運(yùn)輸，轉(zhuǎn)運(yùn)在蛋白質(zhì)合成的過(guò)程中進(jìn)行，即共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)，此運(yùn)輸過(guò)程不需要直接能量。細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸1.可溶性蛋白質(zhì)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)子的中央孔與核糖體大亞基的中央通道對(duì)齊，供多肽鏈穿入。信號(hào)肽引導(dǎo)多肽鏈通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)子進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)子細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸1.可溶性蛋白質(zhì)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的運(yùn)輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與蛋白合成信號(hào)肽、信號(hào)識(shí)別顆粒、信號(hào)識(shí)別顆粒受體等的相互作用使核糖體附著。信號(hào)識(shí)別顆粒（SRP）：細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中的核蛋白復(fù)合體，識(shí)別信號(hào)肽、核糖體。SRPSRP受體信號(hào)肽轉(zhuǎn)運(yùn)子信號(hào)肽酶細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸2.跨膜蛋白到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的運(yùn)輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與蛋白合成跨膜蛋白有多種插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的方式，決定了轉(zhuǎn)移到細(xì)胞器膜上以及質(zhì)膜上后膜蛋白分布的不對(duì)稱性。SRP受體信號(hào)肽SRP跨膜蛋白細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)在游離核糖體上合成還是在附著核糖體上合成？看它們的分選信號(hào)而定！為什么只有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上才有核糖體附著？經(jīng)過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)都是共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)方式！細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸?shù)谒墓?jié)細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的小泡運(yùn)輸

細(xì)胞器之間通過(guò)運(yùn)輸小泡進(jìn)行的蛋白質(zhì)運(yùn)輸稱為小泡運(yùn)輸(transportvésiculaire)，該過(guò)程需要消耗能量。小泡運(yùn)輸?shù)耐緩剑?.生物合成-分泌途徑

2.胞吞途徑細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸

伴隨膜的運(yùn)動(dòng)耗能能運(yùn)輸膜蛋白、膜脂、可溶性蛋白要運(yùn)輸?shù)牡鞍踪|(zhì)衣被蛋白一、運(yùn)輸小泡的形成細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸三種類型的有被小泡介導(dǎo)不同的運(yùn)輸途徑網(wǎng)格蛋白有被小泡：質(zhì)膜-溶酶體，高爾基體-晚期內(nèi)體

COPI有被小泡：高爾基體膜囊間，高爾基體-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)COPII有被小泡：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體大多數(shù)運(yùn)輸小泡為有被小泡（vesiclesrecouverts

），已知的有被小泡根據(jù)衣被蛋白不同分三種類型。細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸運(yùn)輸小泡從供膜出芽形成，按其特殊的表面標(biāo)志定向運(yùn)輸至靶膜表面，被膜上受體識(shí)別，小泡膜與靶膜融合，釋放所攜帶的蛋白質(zhì)。跨膜蛋白snare幫助運(yùn)輸小泡與靶膜識(shí)別并融合細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸神經(jīng)細(xì)胞肌肉細(xì)胞乙酰膽堿乙酰膽堿受體神經(jīng)細(xì)胞中含神經(jīng)遞質(zhì)的運(yùn)輸小泡由snare介導(dǎo)與神經(jīng)末梢細(xì)胞膜融合，從而釋放出神經(jīng)遞質(zhì)，傳導(dǎo)神經(jīng)沖動(dòng)。細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸從細(xì)胞表面到細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)分選和運(yùn)輸1.吞噬作用（phagocytose）2.吞飲作用（pinocytose）（receptor-mediatedendocytosis）3.受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用吞噬作用吞飲作用二、胞吞途徑

（voiesd‘endocytose）

細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸細(xì)胞攝入膽固醇的方法（LDL顆粒）-受體介導(dǎo)的胞吞有被小泡細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸遺傳性高膽固醇血癥原因之一受體缺陷：不能形成有被小泡細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸溶酶體的形成與胞吞密切相關(guān)早期內(nèi)體晚期內(nèi)體溶酶體高爾基體細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸三、生物合成-分泌途徑從細(xì)胞內(nèi)到細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分選和運(yùn)輸1.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體之間前向小泡運(yùn)輸、逆向小泡運(yùn)輸2.高爾基體膜囊間3.高爾基體到細(xì)胞表面固有分泌途徑、受調(diào)分泌途徑細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體之間的小泡運(yùn)輸COPI有被小泡逆向運(yùn)輸COPII有被小泡前向運(yùn)輸高爾基體通過(guò)受體識(shí)別內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐留蛋白的信號(hào)序列，用COPI運(yùn)輸小泡收集這些蛋白并回輸?shù)絻?nèi)質(zhì)網(wǎng)。細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸高爾基體到細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)分選運(yùn)輸受調(diào)分泌途徑：激素、消化酶、神經(jīng)遞質(zhì)固有分泌途徑：膜蛋白、膜脂、細(xì)胞外基質(zhì)細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)的小泡運(yùn)輸途徑生物合成－分泌途徑

回輸途徑胞吞途徑細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸膜蛋白的形成和運(yùn)輸膜結(jié)構(gòu)的流動(dòng)性細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸本章小結(jié)細(xì)胞根據(jù)蛋白是否攜有分選信號(hào)，及分選信號(hào)的性質(zhì)，選擇性地將其送到細(xì)胞不同的部位，稱為胞內(nèi)蛋白的分選和靶向運(yùn)輸。分選信號(hào)多為特定的氨基酸序列，形成信號(hào)肽或信號(hào)斑。如核輸入輸出信號(hào)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的定位和駐留信號(hào)、線粒體、過(guò)氧化物酶體的定位信號(hào)等。同時(shí)，分選信號(hào)也可以經(jīng)加工修飾而成，如溶酶體酶攜帶的M-6-P分選信號(hào)。細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)有多種運(yùn)輸途徑，如到核、線粒體、過(guò)氧化物酶體的運(yùn)輸在翻譯后進(jìn)行，稱翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)途徑；到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的運(yùn)輸是在翻譯的過(guò)程中進(jìn)行，稱共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)途徑，此途徑還包括蛋白從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)經(jīng)高爾基體到細(xì)胞外（生物合成－分泌途徑）和溶酶體的運(yùn)輸；細(xì)胞對(duì)胞外蛋白的攝取則是通過(guò)胞吞作用完成，稱胞吞途徑。細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸細(xì)胞不同部位的蛋白質(zhì)存在不同的運(yùn)輸方式，如通過(guò)核孔復(fù)合體進(jìn)出核的運(yùn)輸為門控運(yùn)輸；到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、過(guò)氧化物酶體的運(yùn)輸為穿膜運(yùn)輸；而從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體，高爾基體的各個(gè)區(qū)室之間，以及由高爾基體到溶酶體、細(xì)胞膜或重新運(yùn)回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的運(yùn)輸是由運(yùn)輸小泡介導(dǎo)的。門控運(yùn)輸為通過(guò)核孔復(fù)合體進(jìn)出核的運(yùn)輸，是一個(gè)信號(hào)識(shí)別（核輸入、輸出受體分別識(shí)別核輸入、輸出信號(hào)）和載體介導(dǎo)的主動(dòng)運(yùn)輸過(guò)程。具有選擇性、雙向性、耗能的特點(diǎn)。蛋白在核質(zhì)間的轉(zhuǎn)運(yùn)受嚴(yán)格的控制。線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、過(guò)氧化物酶體三種細(xì)胞器的蛋白質(zhì)輸入皆為穿膜運(yùn)輸。需要定位信號(hào)、信號(hào)識(shí)別的受體、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)子等多種結(jié)構(gòu)的協(xié)同完成。細(xì)胞生物學(xué)第十章細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)的分選和運(yùn)輸思考題一、解釋名詞門控運(yùn)輸穿膜運(yùn)輸小泡運(yùn)輸翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)信號(hào)肽（斑）靶