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文档介绍：第八章蛋白质分选与膜泡运输
第一节细胞内蛋白质的分选
第二节细胞内膜泡运输
第一节细胞内蛋白质的分选
真核细胞中绝大多数蛋白质都是由核基因编码,起始合成均发生在游离核糖体上,然后或在细胞质基质中游离核糖体上完成翻译过程,或在粗面内质网膜结合核糖体上完成合成。之后蛋白质各就各位并组装成结构与功能的复合体,参与实现细胞的各种生命活动。这一过程称蛋白质分选(protein sorting)或蛋白质寻靶(protein targeting)。
蛋白质分选主要依靠蛋白质自身信号序列,从蛋白质起始合成部位转运到其功能发挥部位的过程。
一、信号假说与蛋白质分选信号
二、蛋白质分选转运的基本途径与类型
三、蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化酶体的分选
一、信号假说与蛋白质分选信号
细胞质的游离核糖体产生非分泌蛋白,内质网附着核糖体产生分泌蛋白。
信号假说(signal hypothesis):分泌蛋白可能携带N端短信号序列,一旦该序列从核糖体翻译合成,结合因子和蛋白结合,指导其转移到内质网膜,后续翻译过程将在内质网膜上进行。该过程需要蛋白质N端的信号肽、信号识别颗粒和内质网膜上信号识别颗粒的受体(又称停泊蛋白)等因子共同协助完成的。
信号肽(signal peptide):信号肽位于蛋白质的N端,一般由16~26个氨基酸残基组成,其中包括信号肽疏水核心区、N端和C端等3部分;原核细胞某些分泌性蛋白的N端也具有信号序列。值得注意的是,信号肽似乎没有严格的专一性。
信号肽的一级结构序列(图8-1)
信号识别颗粒(signal recognition particle,SRP ):信号识别颗粒是由6种不同蛋白质和一个7S小RNA分子构成的RNP颗粒。SRP含有2种结构域,即信号肽识别结构域和核糖体结合结构域,其中信号肽识别结构域中的p54蛋白是一种包含成簇Met残基的GTP酶,Met侧链与信号肽的疏水核心结合;当SRP与信号肽结合后,核糖体结合结构域中的p9和p14蛋白复合体阻断新生肽链的翻译。 SRP通常存在于细胞质基质中,等待信号肽从多核糖体上延伸暴露出来,SRP既可与新生信号肽序列和核糖体大亚基结合,又可与内质网膜上SRP受体结合,指导新生多肽及核糖体和mRNA附着到内质网膜上。
信号识别颗粒的受体(又称停泊蛋白,docking protein,DP):DP是内质网膜的整合蛋白,由α和β亚基组成,可特异地与SRP结合。α亚基可结合GTP。
信号肽酶(signal peptidase ):内质网腔面上蛋白水解酶,负责切除并快速降解新生多肽的N端信号肽序列。
信号识别颗粒(SRP)的结构示意图(图8-2)
在非细胞系统中蛋白质的翻译过程与SRP、DP和微粒体的关系(表8-1)
分泌性蛋白的合成与跨越内质网膜的共翻译转运图解(图8-3)
共翻译转运(cotranslational translocation):分泌蛋白向rER腔内的转运是同蛋白质翻译过程偶联进行的,这种蛋白在信号肽引导下边翻译边跨膜转运的过程称为共翻译转运。
膜蛋白的共翻译转运机理
膜蛋白的共翻译转运涉及几个问题:(1)靠疏水区滞留在内质网膜上;(2)单次跨膜和多次跨膜;(3)跨膜段的定向。
开始转移序列(start transfer sequence):位于新生肽链N端的信号序列(信号肽)(最终不保留),既可被SRP识别,又可引导新生肽链开始穿膜转移。
内部信号锚定序列(internal signal-anchor sequence, SA ):位于新生肽链内部的疏水序列,既是信号序列,又是肽链跨膜锚定在脂双层中的序列。
内部停止转移锚定序列(internal stop-transfer anchor sequence, STA):位于新生肽链内部的疏水序列,既是肽段终止转移,又是肽链跨膜锚定在脂双层中的序列。
多次跨膜蛋白:含有多个SA和多个STA的肽链将成为多次跨膜蛋白。
跨内质网膜肽段的取向:一般而言,带正电荷氨基酸残基多的一端,或带正电荷氨基酸残基多的一侧,朝向细胞质基质一侧(外侧)。
内质网膜整合蛋白的拓扑学类型(图8-4)
STA:内部停止转移锚定序列 SA:内部信号锚定序列