蛋白质分选与膜泡运输思维导图

如初.

2023-04-09

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蛋白质分选与膜泡运输

生物学

高等教育

蛋白质分选与膜泡运输

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思维导图大纲

细胞内蛋白的分选

信号假说

提出

George Palade发现细胞质的游离核糖体产生非分泌蛋白，内质网附着核糖体能产生分泌蛋白

G.Blobel、D.Sabatinl等根据实验依据，于1975年提出信号假说

认为分泌蛋白N端序列作为信号肽，指导分泌性蛋白到内质网膜上合成，在蛋白质合成结束之前信号肽被切除

信号识别颗粒（SRP）

一种核糖核蛋白复合体，存在于细胞质中，即可与信号肽结合又可与内质网上信号识别颗粒受体结合，在未结合信号肽之前是可溶性蛋白。

蛋白质分选信号

共翻译转运过程

蛋白质的起始合成：都在细胞质基质中的游离核糖体上开始，是否进入内质网由基因决定。

信号序列与SRP结合：当多肽链延伸至80个aa左右，SRP识别新生肽的信号序列并与之结合并暂时停止核糖体的蛋白质合成。

核糖体附着到内质网上：结合有信号序列的SRP与内质网膜中的DP结合，将核糖体附着到内质网的蛋白质转运通道(移位子)上。

SRP的释放与蛋白质进入内质网：当SRP-信号序列-核糖体-mRNA复合物锚定到内质网膜的移位子后，SRP脱离信号序列和核糖体，返回细胞质基质中重复使用，肽链又开始延伸；

停泊蛋白将其结合的GTP水解释放能量，打开移位子的蛋白转运通道，信号肽与蛋白质通道中的受体结合并引导肽链进入内质网腔。

内质网膜中信号肽酶切除信号肽序列，肽链继续延伸直至完成整个多肽链的合成

蛋白质分选转运基本途径与类型

翻译后转运途径（先合成，再分选）

在细胞质基质游离核糖体上完成多肽链的合成，然后转运至膜围绕的细胞器，如线粒体、叶绿体、过氧化物酶体及细胞核，或者成为细胞质基质中可溶性驻留蛋白和骨架蛋白

共翻译转运途径（边合成，边分选）

游离核糖体到糙面内质网，边合成边转运，溶酶体、细胞膜或分泌蛋白质转运和分选机制

蛋白质转运和分选机制

蛋白质的跨膜转运

被转运的蛋白质通过靶膜上的转运蛋白进入

未折叠状态

需要分子伴侣帮助

共翻译转运途径

信号肽-SRP介导下与内质网膜上SRP受体结合转移到内质网

翻译后转运途径

多肽链在不同靶向信号序列指导下，分选到靶位点

膜泡运输

蛋白质在糙面内质网合成后以出芽的形式形成膜泡转运到高尔基体，进而分选运至溶酶体、细胞膜或分泌到细胞外，其中涉及不同运输小泡的定向转运。(蛋白质的方向性不变)

出芽→转运—锚定—融合

过程

供体出芽形成不同的膜泡

依赖细胞骨架和分子马达的膜泡运输

膜泡与靶膜的融合

选择性的门控转运（核孔运输）

在细胞质基质中合成

通过核孔复合体在核-质间双向选择性完成核输入或和输出

细胞质基质中蛋白质的转运（与细胞骨架有关）

蛋白质向线粒体和叶绿体的分选

蛋白质从细胞质基质到线粒体的转运

导肽序列

位于N端

共有相似基序由20~50个氨基酸残基组成的两亲性α螺旋

导肽：线粒体、叶绿体、及过氧化物酶体中大多数蛋白

分子伴侣Hsp70 、前体蛋白与输入受体结合、消耗ATP驱动蛋白输入、靶向序列切除与Hsp70释放、蛋白质折叠

蛋白质从细胞质基质向叶绿体的分选

由核基因编码的叶绿体基质蛋白包括所有Calvin循环有关的酶和核酮糖1,5-二磷酸羧基歧化酶(rubisco) 的小亚基都是在细胞质基质合成后输入到叶绿体基质的

ATP水解是所有的供能来源

进入类囊体的转运

SRP依赖转运：需要分子伴侣，进入类囊体腔后切除靶向序列

PH依赖的途径：N端首先被切除，需要辅助因子，需要PH梯度

过氧化物酶体蛋白的分选

过氧化物酶体靶向序列（PTS1）：C端信号序列为3肽SKL

细胞内膜泡运输

膜泡运输

根据膜泡表面包被蛋白的不同分为三种类型：COPⅡ、COPⅠ包被膜泡、网格蛋白/接头蛋白包被膜泡

COPⅡ包被膜泡的装配及运输

介导细胞内顺向转运

COPⅠ包被膜泡的装配及运输

介导细胞内膜泡的逆向转运，是内质网回收错误分选的逃逸蛋白的重要途径

ARF：一种结合GTP/GDP转换的分子相关调控蛋白

什么因素决定一种特异蛋白被保留到内质网还是进入高尔基体？

转运膜泡将驻留蛋白有效排斥在外

对逃逸蛋白的回收机制

网格蛋白/接头蛋白包被膜泡的装配及运输

网格蛋白/接头蛋白包被膜泡介导几种蛋白质分选途径，包括从高尔基体TGN向胞内体或向溶酶体、黑(色)素体、血小板囊泡和植物细胞液泡的运输。另外，在受体介导的胞吞途径中还负责将物质从细胞表面运往胞内体转而到溶酶体的运输。

高尔基体的TGN区是网格蛋白/接头蛋白包被膜泡形成的发源地，在功能上既是细胞分泌途径中物质转运的主要分选位点，又是网格蛋白包被膜泡的组装位点。

典型的网格蛋白/接头蛋白包被膜泡是一类双层包被的膜泡，外层由网格蛋白组成，内层由接头蛋白复合物组成。纯化的网格蛋白分子呈三腿结构(triskelion)，每个分支含一条重链和一条轻链。

转运膜泡与靶细胞的锚定和融合

至少涉及如下过程

供体膜的出芽、装配和断裂，形成不同的包被转运膜泡

在细胞内由马达蛋白驱动、以微管为轨道的膜泡运输

转运膜泡与特定靶膜的锚定和融合

Rab蛋白

开关调控GTPase酶蛋白家族 v-SNARE和t-SNARE

9.战斗的基督教思维导图

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3.63

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