《蛋白分选》PPT课件

第七章第五节细胞内蛋白的分选与细胞结构体系的装配蛋白的分选机制（重点）蛋白的分选途径（重点）细胞结构体系的装配 本 节 重 点 分 泌 蛋 白 的 信 号 假 说 （ 组 成 成 分 ， 转 运 过 程 ） 三 种 转 运 膜 泡 （ 发 源 地 、 功 能 ） 蛋 白 的 分 选 途 径 分 子 伴 侣 的 概 念 及 作 用 一 、 蛋 白 的 分 选 分 泌 蛋 白 的 信 号 假 说 细 胞 中 蛋 白 质 的 合 成 都 起 始 于 细 胞 质 基 质 中 “ 游离 ” 的 核 糖 体 ， 一 些 蛋 白 起 始 合 成 不 久 便 转 移 到 内 质网 上 继 续 合 成 ， 另 一 些 则 停 留 在 胞 质 核 糖 体 上 合 成 。 决 定 转 移 的 因 素 是 什 么 ？ 年 ， 依 据 实 验 提 出 了 分 泌蛋 白 的 信 号 假 说 理 论 ： 分 泌 蛋 白 的 N端 序 列 是 信 号 序列 （ 肽 ） ， 指 导 分 泌 蛋 白 到 内 质 网 上 合 成 ， 在 蛋 白 合成 结 束 之 前 信 号 肽 被 切 除 。 蛋白合成途径 .信 号 假 说 的 组 成 成 分 信 号 肽 （ ） ； 位 于分 泌 蛋 白 N端 ， 由 个 氨 基 酸 组 成 ， 分 为N端 、 疏 水 核 心 区 及 端 。 信 号 识 别 颗 粒 （ ） ： 能 识 别 信 号 肽 的 蛋 白 ，由 条 多 肽 和 一 个 组 成 的 复 合 物 。 信 号 识 别 蛋 白 受 体 （ SRP受 体 或 停 泊 蛋 白 DP） ： 为 SRP受 体 ， 位 于 内 质 网 膜 上 。 信 号 肽 的 结 构 信 号 肽 的 一 级 序 列信 号 肽 一 级 序 列 由 疏 水 核 心 （ h） 、 C端 （ c） 和 N端 （ n） 三 个 区 域 构 成 。以 血 清 白 蛋 白 和 HIV-1型 病 毒 的 糖 蛋 白 gp160信 号 肽 为 例 ， 显 示 出 两 者 的 n区 长 度 明 显 不 同 . 转 移 过 程 多 肽 链 开 始 在 游 离 核 糖 体 上 合 成 ， 信 号 密 码 子 转 译 信 号 肽 （ 约 有 15-30个 氨 基 酸 （ 16-26） )； 信 号 识 别 蛋 白 （ signal recognition protein ， SRP） 识 别 正 在 合 成 信 号肽 的 核 糖 体 ， 并 与 之 结 合 ， 多 肽 链 合 成 暂 停 ； SRP 与 ER膜 上 的 SRP受 体 （ 又 称 停 泊 蛋 白 ） 结 合 ， 多 肽 链 合 成 继 续 。 SRP脱 离 释 放 返 回 基 质 重 复 利 用 。 (此 步 消 耗 ） 信 号 肽 与 ER膜 上 的 易 位 子 作 用 并 使 ER形 成 通 道 ， 合 成 的 多 肽 链 通 过通 道 进 入 内 质 网 池 。 （ 上 的 蛋 白 复 合 体 ， 直 径 . ， 中 心为 的 通 道 ， 主 要 成 分 是 蛋 白 ） 信 号 肽 被 位 于 ER膜 内 表 面 的 信 号 肽 酶 （ Signal peptidase） 切 掉 。 多 肽 链 继 续 伸 长 ， 直 至 合 成 完 毕 。 在 一 种 分 离 因 子 作 用 下 ， 通 道 封 闭 蛋 白 转 入 内 质 网 合 成 示 意 图多 肽 链 开 始 在 游 离 核 糖 体 上 合 成 ， 信 号 密 码 子 转 译 信 号 肽信 号 识 别 蛋 白 识 别 并 结 合 正 在 合 成 信 号 肽 的 核 糖 体 ， 多 肽 链 合 成 暂 停 ；SRP 与 ER膜 上 的 SRP受 体 （ 又 称 停 泊 蛋 白 ） 结 合 ， 多 肽 链 合 成 继 续 。与 ER膜 上 的 易 位 子 作 用 并 使 ER形 成 通 道 ， 合 成 的 多 肽 链 进 入 内 质 网 池 。信 号 肽 被 位 于 ER膜 内 表 面 的 信 号 肽 酶 （ Signal peptidase） 切 掉 。 .共 转 移 与 后 转 移 共 转 移 ： 肽 链 边 合 成 边 转 移 的 方 式 由 于 信 号 肽 又 是 引 导 肽 链 进 入 内 质 网 腔 的 一 段 序 列 ， 又 称开 始 转 移 序 列 （ start transfer sequence） ； 起 始 转 移 序 列 信 号 肽 停 止 转 移 系 列 与 膜 紧 密 结 合 不 转 移 至 ER腔 的 序列 起 始 转 移 序 列 和 停 止 转 移 系 列 决 定 蛋 白 的 跨 膜 情 况 后 转 移 ： 蛋 白 合 成 完 成 后 再 转 移 的 方 式 如 线 粒 体 蛋 白 其 指 导 转 移 的 序 列 称 导 肽 转 移 序 列 与 蛋 白 的 跨 膜 结 构 转 移 序 列 与 蛋 白 的 跨 膜 结 构 .几 种 典 型 的 蛋 白 分 选 信 号信 号 功 能 信 号 序 列蛋 白 进 入 ER +H3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Ler-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe-Gln-滞 留 在 ER中 Lys-Asp-Glu-Leu-COO-蛋 白 进 入 线 粒 体 H 3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-Tyr-Leu-Leu-进 入 细 胞 核 Pro-Pro-Lys-Lys-Arg-Lys-Val进 入 过 氧 化 物 酶 体 Ser-Lys-Leu- 一 、 蛋 白 的 分 选 （ 总 结 ） 细 胞 内 合 成 的 蛋 白 质 等 物 质 之 所 以 能 够 定 向 的 转 运 到特 定 的 细 胞 器 取 决 于 两 个 方 面 ： 其 一 是 蛋 白 质 中 包 含 特 殊 的 信 号 序 列 （ signal sequence） 。 其 二 是 细 胞 器 上 具 特 定 的 信 号 识 别 装 置 （ 分 选 受 体 ，sorting） 一 、 蛋 白 的 分 选 蛋 白 的 信 号 ： 信 号 序 列 （ signal sequence） ： 存 在 于 蛋 白 质 一 级 结 构 上 的 线 性 序 列 ， 通 常 15-60个 氨 基 酸 残 基 ， 每 一 种 信 号 序列 决 定 特 殊 的 蛋 白 质 转 运 方 向 。 信 号 斑 （ signal patch） ： 存 在 于 完 成 折 叠 的 蛋 白 质 中 ，构 成 信 号 斑 的 信 号 序 列 之 间 可 以 不 相 邻 ， 折 叠 在 一 起 构成 蛋 白 质 分 选 的 信 号 。 一 、 蛋 白 的 分 选 二 、 蛋 白 的 分 选 途 径 跨 膜 转 运 ： 基 质 中 合 成 的 蛋 白 转 运 至 线 粒 体 等 细 胞 器 门 控 转 运 ： 蛋 白 的 核 输 入 和 核 输 出 （ 核 质 运 输 ） 膜 泡 运 输 ： 转 运 小 泡 进 行 ， 介 导 蛋 白 从 内 质 网 高 尔 基 体 细 胞 各 部 位 。 .膜 泡 运 输 膜 泡 运 输 是 蛋 白 运 输 的 一 种 特 有 的 方 式 ， 普 遍 存在 于 真 核 细 胞 中 。 在 转 运 过 程 中 不 仅 涉 及 蛋 白 本身 的 修 饰 、 加 工 和 组 装 ， 还 涉 及 到 多 种 不 同 膜 泡定 向 运 输 及 其 复 杂 的 调 控 过 程 。 三 种 不 同 类 型 的 包 被 小 泡 具 有 不 同 的 物 质 运 输 作用 网 格 蛋 白 包 被 小 泡 、 COPII包 被 小 泡 、 COPI包 被 小 泡 在 细 胞 合 成 与 分 泌 途 径 中 不同 膜 组 分 之 间 三 种 不 同 的 膜泡 运 输 方 式 : 1. 笼 形 蛋 白 包 被 小 泡 介 导 从高 尔 基 体 TGN向 质 膜 和 胞内 体 及 溶 酶 体 的 运 输 ； 2. COPII包 被 小 泡 介 导 从 内质 网 至 高 尔 基 体 的 运 输 ； 3. COPI包 被 小 泡 负 责 将 蛋白 从 高 尔 基 体 运 回 内 质网 。 、 网 格 蛋 白 包 被 小 泡 负 责 将 蛋 白 质 从 高 尔 基 体 TGN 质 膜 、 胞内 体 、 溶 酶 体 或 植 物 液 泡 在 受 体 介 导 的 胞 吞 途 径 中 ， 将 物 质 从 质 膜 内 吞 泡 (细 胞 质 ) 胞 内 体 溶 酶 体 高 尔 基 体 TGN是 网 格 蛋 白 包 被 小 泡 形 成 的 发 源地 网 格 蛋 白 有 被 小 泡 形 成 示 意 图 、 COPII包 被 小 泡 负 责 从 内 质 网 高 尔 基 体 的 物 质 运 输 ； COPII包 被 蛋 白 由 5种 蛋 白 亚 基 组 成 ； 包 被 蛋 白 的 装 配 受 、 蛋 白 调 控 ； COPII包 被 小 泡 由 ER出 芽 形 成 。 COPII包 被 小 泡 形 成 示 意 图 、 COPI包 被 小 泡 负 责 回 收 、 转 运 内 质 网 逃 逸 蛋 白 (escaped proteins）返 回 ER， 两 种 机 制 ： 转 运 泡 将 应 被 保 留 的 驻 留 蛋 白 排 斥 在 外 ， 防 止 出 芽 转 运 ； 通 过 识 别 驻 留 蛋 白 C-端 的 回 收 信 号 (lys-asp-glu-leu,KDEL) 的 特 异 性 受 体 ， 以 COPI-包 被 小 泡 的 形 式 捕 获 逃 逸 蛋 白 。 COPI-包 被 小 泡 除 行 使 GolgiER逆 行 转 运 外 ， 也 可行 使 顺 行 转 运 功 能 , 从 ERER-GolgiICGolgi。 COPI包 被 含 有 8种 蛋 白 亚 基 ， 包 被 蛋 白 复 合 物 的 装 配 与 去 装 配 依 赖 于 ARF(GTP-binding protein)； 内质网驻留蛋白的回收图解 .出 芽 部 位 及 转 运 的 特 异 性 出 芽 部 位 ： 蛋 白 信 号 序 列 与 受 体 结 合 所 处 的 膜 部 位 。 转 运 的 特 异 性 ： 由 转 运 小 泡 和 靶 膜 上 的 膜 蛋 白 决 定 。 最 早 在 神 经 细 胞 中 发 现 ： 神 经 突 触 膜 上 具 syntaxin（ 突 触 融 合 蛋 白 ） 转 运 小 泡 膜 上 ： 具 VAMPvesicle-associated membrane protein)蛋 白 转 运 小 泡 膜 上 ： 具 VAMP类 似 蛋 白 靶 膜 上 ： 具 syntaxin类 似 蛋 白 二 者 特 异 的 相 互 作 用 以 保 证 转 运 的 特 异 性 。 .出 芽 部 位 及 转 运 的 特 异 性 SNAREs： soluble NSF attachment protein receptor， 其 作 用 是 介 导 运 输 小 泡 与 靶 膜 的 融 合 。 动 物 细 胞 中 已 发 现 20多 种 SNAREs。 v-和 t-SNAREs都 具 有 一 个 螺 旋 结 构 域 ， 能 相 互 缠绕 形 成 跨 SNAREs复 合 体 ， 将 运 输 小 泡 的 膜 与 靶 膜拉 在 一 起 ， 实 现 运 输 小 泡 特 异 性 停 泊 和 融 合 。 .出 芽 部 位 及 转 运 的 特 异 性v 三 、 细 胞 结 构 体 系 的 装 配 细 胞 提 供 装 配 的 环 境 装 配 方 式 装 配 意 义 .装 配 方 式 自 我 装 配 ： 信 息 存 在 与 装 配 亚 基 中 协 助 装 配 ： 装 配 需 要 细 胞 中 其 他 成 分 的 帮 助 直 接 装 配 ： 把 单 位 装 配 到 已 形 成 的 结 构 上 装 配 方 式 示 意 图 .装 配 辅 助 因 子 分 子 伴 侣 （ molecular chaperones） ： 细 胞 中 的 某 些 蛋 白 质 分 子 可 以 识 别 正 在 合成 的 多 肽 或 部 分 折 叠 的 多 肽 并 与 多 肽 的 某 些 部位 相 结 合 ， 从 而 帮 助 这 些 多 肽 转 运 、 折 叠 或 装配 ， 这 一 类 分 子 本 身 并 不 参 与 最 终 产 物 的 形 成 ，因 此 称 为 分 子 “ 伴 侣 ” 。 分 子 伴 侣 在 装 配 中 的 协 助 作 用 .装 配 的 意 义 减 少 和 校 正 蛋 白 质 合 成 中 出 现 的 错 误 减 少 所 需 的 遗 传 物 质 信 息 量 通 过 装 配 与 去 装 配 更 容 易 调 节 与 控 制 多 种 生 物 学 过程 第 六 周 预 习 提 纲 1、 线 粒 体 的 结 构 可 以 分 为 哪 几 个 部 分 ？ 各 有 什 么 特 点 ？ 如何 区 别 其 各 个 区 域 ？ 2、 线 粒 体 内 膜 上 有 哪 些 酶 类 ？ 他 们 的 排 列 顺 序 是 怎 样 的 ？起 什 么 作 用 ？ 3、 基 粒 的 结 构 有 哪 几 部 分 组 成 ？ 各 部 分 由 那 些 组 分 组 成 ，起 什 么 作 用 ？ 4、 什 么 是 氧 化 磷 酸 化 ？ 其 机 制 有 哪 些 ？ 如 何 理 解 化 学 渗 透假 说 ？ 5、 线 粒 体 的 蛋 白 质 是 在 哪 里 合 成 的 ？ 如 何 运 送 组 装 到 合 适的 部 位 ？ 在 蛋 白 转 运 中 参 与 的 组 分 有 哪 些 ， 各 起 什 么 作 用 ？ 6、 如 何 理 解 线 粒 体 是 一 种 半 自 主 性 细 胞 器 ？ 7、 你 认 为 线 粒 体 是 如 何 起 源 的 ？