過(guò)氧化物酶體與膜泡運(yùn)輸

1、過(guò)氧化物酶體與膜泡運(yùn)輸lRhodin 1954發(fā)現(xiàn)于鼠腎小管上皮細(xì)胞。發(fā)現(xiàn)于鼠腎小管上皮細(xì)胞。l具有異質(zhì)性，由單層膜圍繞而成。具有異質(zhì)性，由單層膜圍繞而成。l特點(diǎn)：含過(guò)氧化氫酶（標(biāo)志酶）和一至多種依特點(diǎn)：含過(guò)氧化氫酶（標(biāo)志酶）和一至多種依賴黃素（賴黃素（flavin）的氧化酶，已發(fā)現(xiàn)）的氧化酶，已發(fā)現(xiàn)40多種氧多種氧化酶。酶特點(diǎn)是將底物氧化后生成過(guò)氧化氫，化酶。酶特點(diǎn)是將底物氧化后生成過(guò)氧化氫，而過(guò)氧化氫酶又利用而過(guò)氧化氫酶又利用H2O2去氧化其它底物。去氧化其它底物。lRH2+O2R+H2O2Peroxisome of hepatocyte煙草葉肉細(xì)胞的過(guò)氧化物酶體（中央具有尿酸氧化酶形成的

2、煙草葉肉細(xì)胞的過(guò)氧化物酶體（中央具有尿酸氧化酶形成的晶體狀核心）晶體狀核心） l在動(dòng)物中：在動(dòng)物中： 調(diào)節(jié)氧的張力；調(diào)節(jié)氧的張力； 具有解毒作具有解毒作用，過(guò)氧化氫酶氧化有害物質(zhì)，飲入的酒精用，過(guò)氧化氫酶氧化有害物質(zhì)，飲入的酒精1/4是在微體中氧化為乙醛。是在微體中氧化為乙醛。參與脂肪酸的參與脂肪酸的-氧化氧化l在植物中：參與光呼吸，將光合作用的副在植物中：參與光呼吸，將光合作用的副產(chǎn)物乙醇酸氧化為乙醛酸和過(guò)氧化氫，在產(chǎn)物乙醇酸氧化為乙醛酸和過(guò)氧化氫，在萌發(fā)的種子中，進(jìn)行脂肪的萌發(fā)的種子中，進(jìn)行脂肪的-氧化。氧化。l酶由核基因編碼，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成，信號(hào)酶由核基因編碼，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中合成，信

3、號(hào)序列為序列為-Ser-Lys-Leu-COO-。l膜脂在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，通過(guò)磷脂轉(zhuǎn)移蛋白膜脂在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，通過(guò)磷脂轉(zhuǎn)移蛋白PTP轉(zhuǎn)移而來(lái)。轉(zhuǎn)移而來(lái)。l已有的過(guò)氧化物酶體在細(xì)胞分裂時(shí)，以分裂方已有的過(guò)氧化物酶體在細(xì)胞分裂時(shí)，以分裂方式傳給子代細(xì)胞。式傳給子代細(xì)胞。lZellweger綜合征：綜合征：l也叫腦肝腎綜合征；也叫腦肝腎綜合征；l患者細(xì)胞的過(guò)氧化物酶體中，酶蛋白輸患者細(xì)胞的過(guò)氧化物酶體中，酶蛋白輸入有關(guān)的蛋白質(zhì)變異，酶體是入有關(guān)的蛋白質(zhì)變異，酶體是“空的空的”；l腦、肝、腎異常，出生腦、肝、腎異常，出生3-6個(gè)月后死亡。個(gè)月后死亡。 vThe Golgi networks are pr

4、ocessing and sorting stations where proteins are modified, segregated and then shipped in different directions. 細(xì)胞內(nèi)合成的蛋白質(zhì)、脂類等物質(zhì)之所以能夠定細(xì)胞內(nèi)合成的蛋白質(zhì)、脂類等物質(zhì)之所以能夠定向的轉(zhuǎn)運(yùn)到特定的細(xì)胞器取決于兩個(gè)方面：向的轉(zhuǎn)運(yùn)到特定的細(xì)胞器取決于兩個(gè)方面： 其一是蛋白質(zhì)中包含特殊的信號(hào)序列（其一是蛋白質(zhì)中包含特殊的信號(hào)序列（signal sequence）。）。 其二是細(xì)胞器上具特定的信號(hào)識(shí)別裝置（分選受體，其二是細(xì)胞器上具特定的信號(hào)識(shí)別裝置（分選受體，sorting

5、 receptor）。）。l信號(hào)序列（信號(hào)序列（signal sequence）：引導(dǎo)蛋白質(zhì)）：引導(dǎo)蛋白質(zhì)定向轉(zhuǎn)移的線性序列，通常定向轉(zhuǎn)移的線性序列，通常15-60個(gè)氨基酸殘個(gè)氨基酸殘基，對(duì)所引導(dǎo)的蛋白質(zhì)沒(méi)有特異性要求。存在基，對(duì)所引導(dǎo)的蛋白質(zhì)沒(méi)有特異性要求。存在于細(xì)胞質(zhì)中蛋白。于細(xì)胞質(zhì)中蛋白。l信號(hào)斑（信號(hào)斑（signal patch）：存在于完成折疊的）：存在于完成折疊的蛋白質(zhì)中，構(gòu)成信號(hào)斑的信號(hào)序列之間可以不蛋白質(zhì)中，構(gòu)成信號(hào)斑的信號(hào)序列之間可以不相鄰，折疊在一起構(gòu)成蛋白質(zhì)分選的信號(hào)。存相鄰，折疊在一起構(gòu)成蛋白質(zhì)分選的信號(hào)。存在于溶酶體的蛋白上。在于溶酶體的蛋白上。l1、門控運(yùn)輸（、門控

6、運(yùn)輸（gated transport）：如通過(guò)核孔）：如通過(guò)核孔復(fù)合體的運(yùn)輸。復(fù)合體的運(yùn)輸。l2、跨膜運(yùn)輸（、跨膜運(yùn)輸（transmembrane transport）：）：蛋白質(zhì)通過(guò)跨膜通道進(jìn)入目的細(xì)胞器。蛋白質(zhì)通過(guò)跨膜通道進(jìn)入目的細(xì)胞器。l3、膜泡運(yùn)輸（、膜泡運(yùn)輸（vesicular transport）：蛋白質(zhì)）：蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體中被包裝成衣被小泡，選在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或高爾基體中被包裝成衣被小泡，選擇性地運(yùn)輸?shù)桨屑?xì)胞器。擇性地運(yùn)輸?shù)桨屑?xì)胞器。l內(nèi)膜系統(tǒng)之間的物質(zhì)傳遞常通過(guò)膜泡運(yùn)輸進(jìn)行。內(nèi)膜系統(tǒng)之間的物質(zhì)傳遞常通過(guò)膜泡運(yùn)輸進(jìn)行。l多數(shù)運(yùn)輸小泡在膜的特定區(qū)域以出芽的方式產(chǎn)多數(shù)運(yùn)輸小泡在膜的特

7、定區(qū)域以出芽的方式產(chǎn)生。表面具有一個(gè)籠子狀的由蛋白質(zhì)構(gòu)成的衣生。表面具有一個(gè)籠子狀的由蛋白質(zhì)構(gòu)成的衣被（被（coat）。衣被在運(yùn)輸小泡與靶細(xì)胞器的膜）。衣被在運(yùn)輸小泡與靶細(xì)胞器的膜融合之前解體。融合之前解體。l衣被小泡在細(xì)胞內(nèi)沿微管或微絲運(yùn)輸。衣被小泡在細(xì)胞內(nèi)沿微管或微絲運(yùn)輸。l與膜泡運(yùn)輸有關(guān)的馬達(dá)蛋白有與膜泡運(yùn)輸有關(guān)的馬達(dá)蛋白有3類，在這些馬類，在這些馬達(dá)蛋白的牽引下，可將膜泡運(yùn)到特定的區(qū)域。達(dá)蛋白的牽引下，可將膜泡運(yùn)到特定的區(qū)域。動(dòng)力蛋白（動(dòng)力蛋白（dynein），趨向微管負(fù)端；），趨向微管負(fù)端；驅(qū)動(dòng)蛋白（驅(qū)動(dòng)蛋白（kinesin），趨向微管正端；），趨向微管正端；肌球蛋白（肌球蛋白（my

8、osin），趨向微絲的正極。），趨向微絲的正極。l已知三類：已知三類：籠形蛋白（籠形蛋白（clathrin）COPICOPIIl主要作用：主要作用：選擇性的將特定蛋白聚集在一起，形成運(yùn)輸小泡；選擇性的將特定蛋白聚集在一起，形成運(yùn)輸小泡；1.如同模具一樣決定運(yùn)輸小泡的外部特征。如同模具一樣決定運(yùn)輸小泡的外部特征。衣被類衣被類型型GTP酶酶 組成與銜接蛋白組成與銜接蛋白運(yùn)輸方向運(yùn)輸方向clathrinARFClathrin重鏈與輕鏈，重鏈與輕鏈，AP2質(zhì)膜質(zhì)膜內(nèi)體內(nèi)體Clathrin重鏈與輕鏈，重鏈與輕鏈，AP1高爾基體高爾基體內(nèi)體內(nèi)體Clathrin重鏈與輕鏈，重鏈與輕鏈，AP3高爾基體高爾基體

9、溶酶體，溶酶體，植物液泡植物液泡COP IARFCOP高爾基體高爾基體內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)COP IISar 1Sec23/Sec24復(fù)合體，復(fù)合體，Sec 13/31復(fù)合體，復(fù)合體，Sec 16內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體高爾基體l運(yùn)輸途徑：質(zhì)膜運(yùn)輸途徑：質(zhì)膜內(nèi)體；高爾基體內(nèi)體；高爾基體內(nèi)體；高內(nèi)體；高爾基體爾基體溶酶體、植物液泡。溶酶體、植物液泡。l衣被結(jié)構(gòu)：衣被結(jié)構(gòu)：3重鏈、重鏈、3輕鏈，形如輕鏈，形如triskelion。clathrin的曲臂交織在一起，形成的曲臂交織在一起，形成5邊形網(wǎng)孔的邊形網(wǎng)孔的籠子?；\子。l銜接蛋白：連接衣被與受體。銜接蛋白：連接衣被與受體。 Clathrin coated

10、vesiclesDeep-etch view of a typical clathrin latticeSelective transport by clathrin coated vesiclesl當(dāng)衣被小泡形成時(shí)，可溶性蛋白當(dāng)衣被小泡形成時(shí)，可溶性蛋白dynamin聚集聚集成一圈圍繞在芽的柄部，使柄部的膜盡可能地成一圈圍繞在芽的柄部，使柄部的膜盡可能地拉近（小于），導(dǎo)致膜融合，拉近（小于），導(dǎo)致膜融合，pinch off衣被小衣被小泡。泡。 l功能：回收、轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃逸蛋白（功能：回收、轉(zhuǎn)運(yùn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃逸蛋白（escaped proteins）返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；也可介導(dǎo)高爾基體不）返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；也可介

11、導(dǎo)高爾基體不同區(qū)域間的蛋白質(zhì)運(yùn)輸。同區(qū)域間的蛋白質(zhì)運(yùn)輸。 l組成：由組成：由7種蛋白組成。種蛋白組成。l回收信號(hào)：回收信號(hào)：Lys-Asp-Glu-Leu（KDEL）。）。COP I VesiclesCop I and II VesiclesCop I and II VesiclesLys-Asp-Glu-Leu（KDEL）l介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的物質(zhì)運(yùn)輸。形成于內(nèi)介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的物質(zhì)運(yùn)輸。形成于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)出口位點(diǎn)，該處無(wú)核糖體。質(zhì)網(wǎng)出口位點(diǎn)，該處無(wú)核糖體。l主要亞基：主要亞基：Sar1GTP、Sec23/Sec24、Sec13/Sec31。l多數(shù)跨膜蛋白直接與多數(shù)跨膜蛋白直接與COP II

12、結(jié)合，少數(shù)跨膜蛋結(jié)合，少數(shù)跨膜蛋白和多數(shù)可溶性蛋白通過(guò)受體與白和多數(shù)可溶性蛋白通過(guò)受體與COP II結(jié)合。結(jié)合。l分選信號(hào)：位于跨膜蛋白胞質(zhì)面，形式多樣，分選信號(hào)：位于跨膜蛋白胞質(zhì)面，形式多樣，常包含雙酸性基序常包含雙酸性基序DEXDE ，如，如Asp-X-Glu。COP II VesiclesCOPII Coated vesiclel衣被召集衣被召集GTP酶：為酶：為G蛋白，活化狀態(tài)可引起蛋白，活化狀態(tài)可引起衣被蛋白聚集，包括衣被蛋白聚集，包括ARF和和SAR 1。存在于細(xì)。存在于細(xì)胞質(zhì)，激活后轉(zhuǎn)位到膜上。胞質(zhì)，激活后轉(zhuǎn)位到膜上。lARF：參與：參與clathrin和和COP I衣被的形成。

13、衣被的形成。lSAR 1：參與：參與COP II衣被的形成。衣被的形成。lER上形成上形成COPII小泡時(shí)，小泡時(shí)，SAR1交換交換GDP/GTP而激活。而激活。l激活的激活的SAR1暴露出脂肪酸鏈尾巴，插入暴露出脂肪酸鏈尾巴，插入ER膜，膜，促進(jìn)衣被蛋白的核化和組裝。促進(jìn)衣被蛋白的核化和組裝。lSAR1可激活磷脂酶可激活磷脂酶D，將一些磷脂水解，使衣，將一些磷脂水解，使衣被蛋白牢固地結(jié)合在膜上。被蛋白牢固地結(jié)合在膜上。l當(dāng)小泡從膜上釋放后，衣被很快就解體。當(dāng)小泡從膜上釋放后，衣被很快就解體。l（一）（一）SNAREs （ (an acronym derived from SNA P (Sol

14、uble NSF Attachment Protein) RE ceptor) l功能：介導(dǎo)運(yùn)輸小泡與靶膜的融合。功能：介導(dǎo)運(yùn)輸小泡與靶膜的融合。l類型：類型：v-SNAREs和和t-SNAREs。l結(jié)構(gòu)：具有一個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)域，相互纏繞形成跨結(jié)構(gòu)：具有一個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)域，相互纏繞形成跨SNAREs復(fù)合體，將小泡與靶膜拉在一起。復(fù)合體，將小泡與靶膜拉在一起。SNAREsSNAREs in vesicle transportl神經(jīng)細(xì)胞中，神經(jīng)細(xì)胞中，SNAREs負(fù)責(zé)突觸小泡的停泊和負(fù)責(zé)突觸小泡的停泊和融合。破傷風(fēng)毒素和肉毒素能選擇性地降解融合。破傷風(fēng)毒素和肉毒素能選擇性地降解SNAREs，阻斷神經(jīng)傳導(dǎo)。

15、，阻斷神經(jīng)傳導(dǎo)。l病毒融合蛋白的工作原理與病毒融合蛋白的工作原理與SNAREs相似，介相似，介導(dǎo)病毒與宿主質(zhì)膜的融合。導(dǎo)病毒與宿主質(zhì)膜的融合。 l也叫也叫targeting GTPase，屬于，屬于G蛋白，起分子開(kāi)蛋白，起分子開(kāi)關(guān)作用。已知關(guān)作用。已知30余種，不同膜上具有不同的余種，不同膜上具有不同的Rabs。lRabs促進(jìn)和調(diào)節(jié)運(yùn)輸小泡的停泊和融合。促進(jìn)和調(diào)節(jié)運(yùn)輸小泡的停泊和融合。lRabs還有許多效應(yīng)因子，幫助運(yùn)輸小泡聚集和還有許多效應(yīng)因子，幫助運(yùn)輸小泡聚集和靠近靶膜，觸發(fā)靠近靶膜，觸發(fā)SNAREs抑制因子。抑制因子。 Rabs in dockingl批量?jī)?nèi)吞（批量?jī)?nèi)吞（Bulk-pha

16、se endocytosis）：非特異）：非特異性的攝入細(xì)胞外物質(zhì)，穴樣內(nèi)陷（性的攝入細(xì)胞外物質(zhì)，穴樣內(nèi)陷（caveolae）是發(fā)生批量?jī)?nèi)吞的部位。是發(fā)生批量?jī)?nèi)吞的部位。l受體介導(dǎo)的內(nèi)吞受體介導(dǎo)的內(nèi)吞 (receptor mediated endocytosis)是一種選擇濃縮機(jī)制。是一種選擇濃縮機(jī)制。LDL、運(yùn)鐵、運(yùn)鐵蛋白、生長(zhǎng)因子、胰島素等都通過(guò)蛋白、生長(zhǎng)因子、胰島素等都通過(guò)RME轉(zhuǎn)運(yùn)。轉(zhuǎn)運(yùn)。 l衣被小窩（衣被小窩（coated pits）是質(zhì)膜內(nèi)凹的部位，）是質(zhì)膜內(nèi)凹的部位，相當(dāng)于分子過(guò)濾器相當(dāng)于分子過(guò)濾器(約占肝細(xì)胞表面積約占肝細(xì)胞表面積2%)。受。受體、籠形蛋白和銜接蛋白大量集中于此

17、處。體、籠形蛋白和銜接蛋白大量集中于此處。l受體胞質(zhì)端的受體胞質(zhì)端的Tyr-X-X-是銜接蛋白識(shí)別的信是銜接蛋白識(shí)別的信號(hào)，號(hào)，X為任何氨基酸，為任何氨基酸，為分子較大的疏水氨為分子較大的疏水氨基酸基酸(如如Phe、Leu、Met)。l受體同配體結(jié)合后啟動(dòng)內(nèi)化作用，衣被開(kāi)始組受體同配體結(jié)合后啟動(dòng)內(nèi)化作用，衣被開(kāi)始組裝。裝。Clathrin coated piton the cytosolic face of a celll低密脂蛋白的吸收：低密脂蛋白的吸收：l膽固醇主要在肝細(xì)胞中合成，以低密脂蛋白膽固醇主要在肝細(xì)胞中合成，以低密脂蛋白（low-density lipoproteins，LDL）

18、釋放到血液。）釋放到血液。lLDL顆粒芯部含有被長(zhǎng)鏈脂肪酸酯化的膽固醇顆粒芯部含有被長(zhǎng)鏈脂肪酸酯化的膽固醇分子。周圍由磷脂和膽固醇構(gòu)成的脂單層包圍，分子。周圍由磷脂和膽固醇構(gòu)成的脂單層包圍，有一個(gè)較大的有一個(gè)較大的Apo-B蛋白（配體）。蛋白（配體）。LDL ParticleLDL endocytosisl細(xì)胞需要膽固醇時(shí)，合成細(xì)胞需要膽固醇時(shí)，合成LDL跨膜受體蛋白?？缒な荏w蛋白。l受體與受體與LDL顆粒結(jié)合后，形成衣被小泡；顆粒結(jié)合后，形成衣被小泡；l進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的小泡隨即脫掉衣被，成為平滑小進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)的小泡隨即脫掉衣被，成為平滑小泡，同早期內(nèi)體融合，內(nèi)體中泡，同早期內(nèi)體融合，內(nèi)體中PH值低，使受值低，使受體與體與LDL顆粒分離；再經(jīng)晚期內(nèi)體將顆粒分離；再經(jīng)晚期內(nèi)體將LDL送人送人溶酶體。溶酶體。l在溶酶體中，在溶酶體中，LDL被水解成游離的膽固醇。被水解成游離的膽固醇。The receptor-mediated endocytosis of LDLLDL Endocytosisl受體回收途徑：受體回收途徑：l大部分返回原來(lái)的質(zhì)膜結(jié)構(gòu)域，如大部分返回原來(lái)的質(zhì)膜結(jié)構(gòu)域，如LDL受體；受體；l有些進(jìn)入溶酶體被消化，如有些進(jìn)入溶酶體被消化，如EGF的受體，稱的受體，稱為受體下行調(diào)節(jié)（為受體下行調(diào)節(jié)（recept