蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類(lèi)型.ppt

蛋白質(zhì)分選的基本途徑與類(lèi)型,劉媛媛,蛋白質(zhì)的分選大體可分為兩條途徑： （1）后轉(zhuǎn)運(yùn)：游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)如用于催化代謝的酶類(lèi)、核蛋白、線粒體和葉綠體蛋白質(zhì)等。 （2）共轉(zhuǎn)運(yùn)：在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）合成的蛋白質(zhì)如膜的整合蛋白、胞外分泌蛋白、構(gòu)成細(xì)胞器中的可溶性駐留蛋白等。,蛋白質(zhì)分選的類(lèi)型或機(jī)制的角度，可以分為四類(lèi)：,（1）蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn) （transmembrane transport） （2）膜泡運(yùn)輸（vesicular transport ） （3）選擇性的門(mén)控轉(zhuǎn)運(yùn)（gated transport ） （4）細(xì)胞質(zhì)機(jī)制中的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn),一 蛋白質(zhì)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)（transmembrane transport） 主要是指細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、質(zhì)體（包括葉綠體）和過(guò)氧化物酶體等細(xì)胞器的一種分選方式。,線粒體和葉綠體蛋白質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)與裝配,1）線粒體蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)與裝配 導(dǎo)肽（leader peptide）：N端引導(dǎo)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的一段氨基酸序列。2080個(gè)氨基酸序列。特點(diǎn)： (1)含有豐富的堿性氨基酸，特別是Arg; (2)羥基氨基酸如ser的含量很高； (3)幾乎不含酸性氨基酸； (4)可形成親水性和疏水性的螺旋結(jié)構(gòu)；,分子伴侶（molecular chaperones）：細(xì)胞中的一類(lèi)蛋白質(zhì)，可以識(shí)別正在合成的多肽或部分折疊的多肽并與多肽的某些部位相結(jié)合，從而幫助這些多肽轉(zhuǎn)運(yùn)、折疊或裝配，但是其本身并不參與最終產(chǎn)物的形成。 大部分屬于熱休克蛋白（hsp）進(jìn)化上很保守，無(wú)專(zhuān)一性。,跨膜蛋白運(yùn)輸機(jī)制 布朗棘輪模型（Brownian rachet model）：Simon 線粒體基質(zhì)Hsp70（mHsp70）：轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)動(dòng)機(jī),2）葉綠體蛋白質(zhì)的運(yùn)送及裝配 轉(zhuǎn)運(yùn)肽（transit peptides）：細(xì)胞質(zhì)中合成的葉綠體前體蛋白，在N端也含有一個(gè)額外的氨基酸序列。 目前研究的較多的是類(lèi)囊體膜和內(nèi)囊體腔中蛋白質(zhì)的運(yùn)送過(guò)程。如補(bǔ)光色素蛋白或稱(chēng)葉綠素a/b結(jié)合蛋白前體，其轉(zhuǎn)運(yùn)肽含有35個(gè)氨基酸殘基，引導(dǎo)其穿過(guò)葉綠體進(jìn)入基質(zhì)，在基質(zhì)中由特異的蛋白酶加工切去轉(zhuǎn)運(yùn)肽成為成熟的蛋白質(zhì)。,A,B,二 膜泡運(yùn)輸（vesicular transport） 蛋白質(zhì)通過(guò)不同類(lèi)型的轉(zhuǎn)運(yùn)小泡從其粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)合成部位轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體進(jìn)而分選至細(xì)胞的不同部位，其中涉及各種不同的定向轉(zhuǎn)運(yùn)，及膜泡出芽與融合的過(guò)程。 目前發(fā)現(xiàn)三種不同類(lèi)型的有被小泡具有不同的物質(zhì)運(yùn)輸作用：網(wǎng)格蛋白有被小泡，COP有被小泡，COP有被小泡。,三 選擇性的門(mén)控轉(zhuǎn)運(yùn)（gated transport） 指在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成的蛋白質(zhì)通過(guò)核孔復(fù)合體選擇性的完成核輸入或從細(xì)胞核返回細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)； 核孔復(fù)合體主要由蛋白質(zhì)構(gòu)成，其總相對(duì)分子質(zhì)量約為125106，推測(cè)可能含有100余種不同的多肽，共1 000多個(gè)蛋白質(zhì)分子。,gp210：結(jié)構(gòu)性跨膜蛋白 p62：功能性的核孔復(fù)合體蛋白，具有兩個(gè)功能結(jié)構(gòu)域； 疏水性N端區(qū)：可能在核孔復(fù)合體功能活動(dòng)中直接參與核質(zhì)交換； C端區(qū)：可能通過(guò)與其它核孔復(fù)合體蛋白相互作用，從而將p62分子穩(wěn)定到核孔復(fù)合體上，為其N(xiāo)端進(jìn)行核質(zhì)交換活動(dòng)提供支持；,1）核孔復(fù)合體成分,2）核孔復(fù)合體功能 一種特殊的跨膜運(yùn)輸?shù)鞍讖?fù)合體，是一個(gè)雙功能、雙向性的親水性核質(zhì)交換通道。 雙功能：有兩種運(yùn)輸方式被動(dòng)運(yùn)輸與主動(dòng)運(yùn)輸； 雙向性：介導(dǎo)蛋白質(zhì)的入核轉(zhuǎn)運(yùn)，介導(dǎo)RNA 、核糖核蛋白顆粒（RNP）的出核轉(zhuǎn)運(yùn)。,（1）親核蛋白（karyophilic protein） 在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)合成后，需要或能夠進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)發(fā)揮功能的 一類(lèi)蛋白質(zhì)； （2）核定位信號(hào) (nuclear localization signal， NLS) 親和蛋白的含有的特殊的氨基酸序列，具有定向定位作用的一段序列； （3）胞質(zhì)蛋白因子：importin/、Ran等。,3）親和蛋白質(zhì)入核轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制,核定位信號(hào) （nuclear localization signal)特點(diǎn), NLS是存在于親核蛋白內(nèi)的一些短的氨基酸序列片段，富含堿性氨基酸殘基，如Lys、Arg，此外還常含有Pro； NLS的氨基酸殘基片段可以是一段連續(xù)的序列（T抗原），也可以分成兩段，兩段之間間隔約10個(gè)氨基酸殘基（核質(zhì)蛋白）； NLS序列可存在于親核蛋白的不同部位，在指導(dǎo)完成核輸入后并不被切除； NLS只是親核蛋白入核的一個(gè)必要條件而非充分條件 。,轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物RNA的核輸出,真核細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄后的RNA通常需加工、修飾成為成熟的RNA分子后才能被轉(zhuǎn)運(yùn)出核。 （1）RNA聚合酶I轉(zhuǎn)錄的rRNA分子：以RNP的形式離開(kāi)細(xì)胞核，需要能量； （2）RNA聚合酶III轉(zhuǎn)錄的5s rRNA與 tRNA的核輸出由蛋白質(zhì)介導(dǎo)；,（3）RNA 聚合酶II轉(zhuǎn)錄的hn RNA，在核內(nèi)進(jìn)行5端加帽和3端附加多聚A序列以及剪接等加工過(guò)程，然后形成成熟的mRNA出核，5端的m7GpppG“帽子”結(jié)構(gòu)對(duì)mRNA的出核轉(zhuǎn)運(yùn)是必要的；,細(xì)胞核中既有正調(diào)控信號(hào)保證mRNA的出核轉(zhuǎn)運(yùn)，也有負(fù)調(diào)控信號(hào)防止mRNA的前體被錯(cuò)誤地運(yùn)輸，后者與剪接體(spliceosome)有關(guān)。 mRNA的出核轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程是有極性的，其5端在