蛋白質(zhì)運輸分泌

Figure4-31MolecularBiologyoftheCell(?GarlandScience2008)Queltypedeprotéine?小腸上皮細胞頂面和底側(cè)面兩種葡萄糖轉(zhuǎn)運體腸腔

上皮下組織間隙主動運輸?shù)鞍?偶聯(lián)轉(zhuǎn)運體)被動運輸?shù)鞍?單一轉(zhuǎn)運體)Queltypedeprotéines?問題：細胞如何完成蛋白質(zhì)的定向運輸?shù)?？Q:Commentlacelluleremplirletransportdirectionneldeprotéines?問題：細胞是如何將不同的蛋白質(zhì)運送到細胞或者膜的不同的區(qū)域呢？Figure7-38EssentialCellBiology(?GarlandScience2010)Polyribosomedanslecytosol蛋白質(zhì)在游離核糖體上合成還是在附著核糖體上合成？Figure15-13EssentialCellBiology(?GarlandScience2010)R：leséquencesignaldeERdanslepeptidedécide

—continuerlasynthèsepeptidiquedansERunaper?u第十七章

蛋白質(zhì)的定向運輸和分泌及其在各種組織的特點Letri,l’adressageetlasécrétiondesprotéines:Lesprincipalesetlescaractéristiquesdanslestissusdifférents參考教科書《醫(yī)學細胞生物學》第九章243-269頁復習《分子細胞與組織》講義第六、十、十一章；預習第二十章要實現(xiàn)蛋白的定向運輸，細胞首先得面臨如何區(qū)分不同去向的蛋白的問題，再把它們選擇性地運往特定的地方。這就是蛋白質(zhì)的分選和靶向運輸Letrietl’adressagedesprotéinesProteinsortingandtargeting蛋白質(zhì)的分選Tridesprotéines細胞根據(jù)蛋白是否攜有分選信號，以及分選信號的性質(zhì)，選擇性地將其送到細胞不同的部位－

=蛋白質(zhì)的靶向運輸l’adressagedesprotéines第一節(jié)蛋白質(zhì)的分選信號和在細胞內(nèi)運輸?shù)姆绞降诙?jié)蛋白質(zhì)的門控運輸和穿膜運輸?shù)谌?jié)蛋白質(zhì)的小泡運輸?shù)谝还?jié)蛋白質(zhì)的分選信號和在細胞內(nèi)運輸?shù)姆绞降诙?jié)蛋白質(zhì)的門控運輸和穿膜運輸?shù)谌?jié)蛋白質(zhì)的小泡運輸

信號假說和分選信號Hypothesisdesignaletlesignaldetri信號假說（1975年提出，1999年獲諾貝爾獎）體外無細胞系統(tǒng)中合成分泌蛋白有微粒體microsome無微粒體實驗發(fā)現(xiàn)理論假說合成蛋白質(zhì)與體內(nèi)的相同合成蛋白質(zhì)的N-端多出一段肽

新合成蛋白質(zhì)的N-末端有一段信號序列，叫信號肽，其作用是將肽鏈在合成過程中引導至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，并在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中完成蛋白質(zhì)合成，信號序列本身則在蛋白質(zhì)合成完成前在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中被切除。systèmeacellulaire1975年Blobel信號假說模型TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1999"forthediscoverythatproteinshaveintrinsicsignalsthatgoverntheirtransportandlocalizationinthecell"

GünterBlobelUSA

RockefellerUniversity

NewYork,NY,USA;HowardHughesMedicalInstitute

分選信號的三種類型Troistypesdesignauxdetri分選信號引導蛋白質(zhì)到達正確的地點Lessignauxdetridirigentlesprotéinesverlecompartimentcerrect

分選信號至少2類

信號肽：一段連續(xù)的特定氨基酸序列2.信號斑：位于肽鏈不同部位的特定氨基酸序列經(jīng)折疊后形成

3.某些部位的加工修飾信號肽signalpeptidique信號斑signaldelaplaque信號序列--信號識別顆粒（SRP）--肽鏈上特定氨基酸序列（疏水性和帶電性）細胞質(zhì)基質(zhì)中的核蛋白復合體，識別信號肽、核糖體Figure15-13EssentialCellBiology(?GarlandScience2010)leséquencesignaldeERdanslepeptidedécide

—continuerlasynthèsepeptidiquedansERCommentsontlesenzymeslysosomiquesenvoyéauxlysosomes?

蛋白質(zhì)在亞細胞區(qū)室間運輸?shù)娜N方式Troisfa?onsdetransportdesprotéinesentredescompartimentssous-cellulairesGatedtransport門控運輸Transmenbranetransport穿膜運輸Vesiculartransport小泡運輸門控運輸穿膜運輸小泡運輸門控運輸

transportàtraverslesporesnucléaires蛋白質(zhì)在細胞質(zhì)基質(zhì)與細胞核之間運輸，通過核孔復合體進行。核孔復合體似可調(diào)控的門，介導選擇性的雙向運輸。細胞質(zhì)基質(zhì)細胞核核孔復合體Desprotéinespénètrentdanslenoyauparletransportàtraverslesporesnucléaires蛋白質(zhì)2.穿膜運輸

transportàtraverslamembrane蛋白質(zhì)在細胞質(zhì)基質(zhì)與細胞器之間運輸，穿過細胞器的膜進行。膜上有轉(zhuǎn)運子，能識別分選信號并幫助穿膜。細胞質(zhì)基質(zhì)細胞器蛋白質(zhì)細胞器的膜Desprotéinespénètrentdanslesmitochondries,peroxysomesetreticulumendoplasmiqueparletransportàtraverslesmembranes3.小泡運輸

transportvésiculaire蛋白質(zhì)在細胞器之間運輸，通過運輸小泡進行。小泡腔內(nèi)裝有被運輸?shù)牡鞍踪|(zhì)，小泡膜上裝有膜蛋白。細胞器細胞器運輸小泡Desprotéinessedépla?entdepuisunorganiteàunautreparletransportvésiculaire蛋白質(zhì)départarrivée信號受體能量運輸?shù)恼{(diào)節(jié)蛋白質(zhì)定向運輸涉及的要素：分選信號、信號受體、能量、運輸?shù)恼{(diào)節(jié)第一節(jié)蛋白質(zhì)的分選信號和在細胞內(nèi)運輸?shù)姆绞降诙?jié)蛋白質(zhì)的門控運輸和穿膜運輸?shù)谌?jié)蛋白質(zhì)的小泡運輸門控運輸中的核輸入信號和核輸出信號及其受體細胞質(zhì)基質(zhì)核糖體細胞核？Structured'unporenucléaireFribrillecytosoliqueMembranenucléaireexterneEnveloppenucléaireMembranenucléaireinterneLaminanucléairePaniernucléaireSous-unitéenanneauFibrillenucléaireNOYAU9－25nm負染超薄切片核孔復合體電鏡照片SignaldelocalisationnucléaireProtéinedestinéeaunoyauRécepteurdetransportnucléaireFibrillescytosoliquesdesporesnucléairesNOYAUCYTOSOLDiamètre9nm25nm

門控運輸?shù)牡鞍踪|(zhì)分選信號及其受體核定位信號（=核輸入信號）及其受體核定位信號signaldelocalisationnucléar

“定居”于核內(nèi)的蛋白質(zhì)特有，特定氨基酸序列，可以是信號肽或信號斑，引導蛋白質(zhì)入核，入核后不被切除。核輸入受體récepteurd’importationnucléar

可溶性的細胞質(zhì)基質(zhì)蛋白，既能識別輸入蛋白的核定位信號并與之結(jié)合，又與核孔復合體結(jié)合，介導蛋白質(zhì)入核，受體本身入核后再重回胞質(zhì)。核定位信號的發(fā)現(xiàn)免疫熒光標記Ｔ-抗原帶有正常核定位信號，蛋白位于核內(nèi)核定位信號序列突變，蛋白滯留于胞質(zhì)核輸出信號及其受體核輸出信號signald’exportationnucléar

特定氨基酸序列，需要運輸出核的核糖體-和RNA-蛋白質(zhì)特有，引導它們出核。核輸出受體récepteurd’exportationnucléar

與核輸入受體工作原理相同，但運輸方向相反，既能識別核輸出信號并與之結(jié)合，又與核孔復合體結(jié)合，介導RNA-蛋白質(zhì)出核，受體本身出核后再重回核內(nèi)。Figure15-10EssentialCellBiology(?GarlandScience2010)細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

核糖體線粒體過氧化物酶體細胞核？？？一、蛋白質(zhì)從細胞質(zhì)基質(zhì)到線粒體的運輸分選信號和識別翻譯后轉(zhuǎn)運（成熟構(gòu)型）二、蛋白質(zhì)從細胞質(zhì)基質(zhì)到過氧化物酶體的運輸轉(zhuǎn)運途徑：基質(zhì)腔、膜間腔和內(nèi)膜翻譯后轉(zhuǎn)運（線性）分選信號和識別能量（ATP水解）轉(zhuǎn)運子轉(zhuǎn)運子能量（ATP水解，H+跨膜電化學梯度）進入線粒體不同亞區(qū)室的穿膜運輸（自學）Figure15-11EssentialCellBiology(?GarlandScience2010)細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

核糖體線粒體過氧化物酶體細胞核？進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔或膜的穿膜運輸運輸?shù)牡鞍准扔羞M入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔的可溶性蛋白，也有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的跨膜蛋白信號肽引導多肽鏈通過蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運子（膜上的蛋白復合體形成的轉(zhuǎn)運通道）進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號肽、信號識別顆粒、信號識別顆粒受體等的相互作用使核糖體附著。蛋白進行的是一種穿膜運輸(transmembranetransport)，轉(zhuǎn)運在合成的過程中進行，稱共翻譯轉(zhuǎn)運（co-translationaltranslocation）Lesprotéinespénètrentdansleréticulumendoplasmiquependantqu’ellessontsynthétiséesFigure15-14EssentialCellBiology(?GarlandScience2010)ERsignalsequenceSignalrecognitionparticle(SRP)SRPreceptortranslocationchannel(sec61complex)--inpeptidechain--incytosol--inERmembrane-inERmembraneFigure15-15EssentialCellBiology(?GarlandScience2010)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可溶性蛋白的轉(zhuǎn)運TransportdeprotéinessolublesduréticulumendoplasmiqueFigure15-16EssentialCellBiology(?GarlandScience2010)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)單次跨膜蛋白的轉(zhuǎn)運TransportdeprotéinestransmembranairsdeseulepasseduréticulumendoplasmiqueFigure15-17EssentialCellBiology(?GarlandScience2010)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)多次跨膜蛋白的轉(zhuǎn)運Transportdeprotéinestransmembranairsdemultiplepasseduréticulumendoplasmique內(nèi)質(zhì)網(wǎng)單次跨膜蛋白的不同方位三種可能:1.N端起始穿膜信號中間終止穿膜信號2.中間一個信號

N端正電氨基酸多3.中間一個信號

C端正電氨基酸多

膜蛋白插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的方位和次數(shù)在后續(xù)運輸中得到維持AsymmetryofmembranouslipidbilayersandproteinsAnimation:toER其他的蛋白也可含有自己的分選定位信號內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)的分選定位信號細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

核糖體線粒體過氧化物酶體細胞核高爾基體

質(zhì)膜溶酶體細胞外內(nèi)體？第一節(jié)蛋白質(zhì)的分選信號和在細胞內(nèi)運輸?shù)姆绞降诙?jié)蛋白質(zhì)的門控運輸和穿膜運輸?shù)谌?jié)蛋白質(zhì)的小泡運輸生物合成分泌途徑胞吞途徑小泡運輸概覽Animation:vesiculartransport1-2一、小泡的特異性和運輸靶向性二、胞吞途徑—從細胞表面到細胞內(nèi)（溶酶體）三、生物合成-分泌途徑—從細胞內(nèi)到細胞表面（內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-高爾基體-質(zhì)膜-細胞外）小泡運輸?shù)墓┠づc靶膜membranesdonneursetcibles小泡運輸?shù)幕具^程供膜芽生形成小泡（膜上裝有膜蛋白和膜脂，腔內(nèi)裝有可溶性成分）小泡靶向運輸（小泡膜表面標志被靶膜表面相應受體識別）小泡?？堪心ば∨菽づc靶膜融合小泡內(nèi)容被運輸?shù)桨屑毎骰蚣毎庑∨葸\輸?shù)臋C制（了解）

運輸小泡的形成 （1）有被小泡類型 （2）有被小泡芽生運輸小泡的靶向運輸

（1）SNARE與小泡專一性識別(略)

（2）Rab與小泡專一性停靠(略)大多數(shù)運輸小泡為有被小泡（vesiclesrecouverts）已知的有被小泡分三種類型網(wǎng)格蛋白有被小泡（vesiclesrecouvertsdeclathrine）COPI有被小泡（vesiclesrecouvertsdeCOPI）COPII有被小泡（vesiclesrecouvertsdeCOPII）

在供膜上，衣被成分和其他蛋白形成復合體，驅(qū)動形成有被小凹，最終小凹頸部縊縮形成小泡，完成芽生。不同類型的有被小泡存在于不同部位。三種類型的有被小泡介導不同的運輸途徑backFigure15-19aEssentialCellBiology(?GarlandScience2010)小泡的形成和融合

伴隨膜的運動耗能Figure15-20EssentialCellBiology(?GarlandScience2010)網(wǎng)格蛋白衣被小泡的形成vesiclesrecouvertsdeclathrineFigure15-19bEssentialCellBiology(?GarlandScience2010)vesiclesrecouvertsdeclathrine細胞內(nèi)眾多的小泡同樣面臨著分選和定向運輸?shù)膯栴}SNARE負責小泡運輸?shù)膶Ｒ恍宰R別Rab蛋白進一步保證小泡?？康膶Ｒ恍訴-SNARE和t-SNAREFigure15-21EssentialCellBiology(?GarlandScience2010)胞內(nèi)小泡運輸?shù)闹饕緩?.胞吞途徑（外—內(nèi)）2.生物合成－分泌途徑（內(nèi)—外）

二、胞吞途徑—從細胞表面到細胞內(nèi)的蛋白質(zhì)分選和運輸細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

核糖體線粒體過氧化物酶體細胞核高爾基體

質(zhì)膜溶酶體細胞外內(nèi)體？1.吞噬作用（phagocytose）胞吞途徑voiesd'endocytose

兩類3種

吞噬體（phagosome）2.胞飲作用（pinocytose）

胞飲體（pinosome）有被小泡(vesiclerecouvert)3.受體介導的胞吞作用

（endocytoseparl’intermédiairederéceptuers

）吞噬作用phagocytose

攝入大的顆粒物質(zhì)，如細菌、細胞等哺乳動物專職吞噬細胞特有功能途徑：吞噬細胞伸出偽足 包圍大顆粒 形成吞噬體（250nm-整個細胞大小）吞噬體與溶酶體融合，形成吞噬泡吞噬物被溶酶體酶消化功能：機體防護、自穩(wěn)Figure15-32EssentialCellBiology(?GarlandScience2010)吞飲作用pinocytose

攝入小的顆粒物質(zhì)和水溶性大分子，如蛋白、激素等哺乳動物所有細胞共有功能途徑：細胞有被小凹或脂筏 吞飲體 吞飲體與早期內(nèi)體融合，進而與溶酶體融合吞飲物被溶酶體酶消化功能：細胞非特異性和特異性地攝取大分子小泡運輸

胞吞作用吞飲(液體)Back受體介導胞吞endocytoseparl’intermédiairederéceptuers

一種特殊的吞飲作用，用于特異、高效地攝入細胞外大分子，如蛋白、激素等哺乳動物所有細胞共有功能途徑：膜受體與細胞外配體（特異大分子）識別、結(jié)合有被小泡形成 與早期內(nèi)體融合受體／配體被分選晚期內(nèi)體溶酶體攝入物被溶酶體酶消化Figure15-33EssentialCellBiology(?GarlandScience2010)受體介導的胞吞－攝入LDL（膽固醇）遺傳性高膽固醇血癥原因之一受體缺陷：有被小泡不能形成goMichaelS.Brown

JosephL.Goldstein

USA

UniversityofTexasSouthwesternMedicalCenteratDallas

Dallas,TX,USA“fortheirdiscoveriesconcerningtheregulationofcholesterolmetabolism“

TheNobelPrizeinPhysiologyorMedicine1985從內(nèi)體到溶酶體的運輸：每一步驟的功能l’enzymeslysosomalmatérielsdel’endocytoseFigure15-34EssentialCellBiology(?GarlandScience2010)胞吞物質(zhì)的其他去向鐵蛋白LDL-膽固醇母乳中sIgGFigure15-36EssentialCellBiology(?GarlandScience2010)三、生物合成-分泌途徑—

從細胞內(nèi)到細胞表面的蛋白質(zhì)分選和運輸細胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

核糖體線粒體過氧化物酶體細胞核高爾基體

質(zhì)膜溶酶體細胞外內(nèi)體？生物合成－分泌途徑Voiebiosynthetique-sécrétoire1.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與高爾基體間的蛋白運輸3.高爾基體到細胞表面的蛋白運輸2.高爾基體膜囊間的蛋白運輸

Figure15-27EssentialCellBiology(?GarlandScience2010)高爾基體到細胞表面的蛋白分選運輸生物合成－分泌途徑Biosynthetic-secretorypathway3.高爾基體到細胞表面的蛋白運輸

固有分泌途徑運輸持續(xù)進行

運到質(zhì)膜：更新膜蛋白和膜脂運到細