分子生物week1.ppt

1、第四，蛋白質(zhì)分類，我們的細胞一直在合成許多具有各種重要功能的蛋白質(zhì)。它們?nèi)绾未┻^細胞膜或細胞器到達正確的作用部位？1971年，紐約洛克菲勒大學的Gunter Blobe提出了信號假說。他認為細胞分泌的蛋白質(zhì)包含內(nèi)部信號，使蛋白質(zhì)到達并穿過細胞膜。1975年，Gunter Blobe通過精心設計的生化實驗報告說，這種信號是一種具有特殊序列的肽，是蛋白質(zhì)的組成部分。在信號肽的作用下，蛋白質(zhì)可以穿過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的通道。4.1研究背景，1980年，他提出了指導蛋白質(zhì)分選到特定細胞部門的一般原則。每種蛋白質(zhì)在其結(jié)構(gòu)中都有指示其細胞正確位置的信息。特定的氨基酸序列決定了蛋白質(zhì)是否會穿過細胞膜進入特定的細胞器，整

2、合進細胞膜或從細胞中輸出。這些信號就像行李上的標簽，這樣行李就可以到達正確的目的地；或者郵政編碼，這樣信件就可以送到正確的地址。這些信號序列實際上是位于蛋白質(zhì)一端或中間的氨基酸短鏈。1999年，古特布洛伯爾因發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)具有控制其運輸和定位的內(nèi)在信號而獲得諾貝爾生理醫(yī)學獎。蛋白質(zhì)靶向：將蛋白質(zhì)分類并運送到細胞正確內(nèi)部位置的過程，即正確蛋白質(zhì)分類的條件：首先，蛋白質(zhì)含有特殊的信號序列，其次，細胞器具有特殊的信號識別裝置(分類受體)。4.2蛋白質(zhì)分選的基本原理蛋白質(zhì)分選信號靶向序列是蛋白質(zhì)分子中的一個短的特定氨基酸序列，也稱為信號序列靶向貼片，是蛋白質(zhì)分子中的肽鏈折疊形成的局部三維結(jié)構(gòu)，使不連續(xù)的肽

3、段相互靠近。細胞囊泡中蛋白質(zhì)的運輸形式介導：的運輸，是一種在附著于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的多核糖體中合成的蛋白質(zhì)?？缒まD(zhuǎn)運：是指細胞質(zhì)中的游離多核糖體合成的蛋白質(zhì)到達線粒體或過氧化物酶體或通過膜進入細胞核。囊泡運輸?shù)奶攸c：它是內(nèi)膜系統(tǒng)之間的物質(zhì)轉(zhuǎn)移方式。高度定向的小泡通過出芽或內(nèi)吞作用生長。囊泡表面有一層由蛋白質(zhì)構(gòu)成的籠狀外殼。在運輸小泡與目標細胞器的膜融合之前，這種被膜解體了。4.3轉(zhuǎn)運由小泡介導，細胞內(nèi)小泡的轉(zhuǎn)運沿微管或微絲進行，動力來自運動蛋白。有三種類型的運動蛋白：動力蛋白，它可以移動到微管的負端；驅(qū)動蛋白，它能拉動物質(zhì)向微管的正端移動；肌球蛋白可以移動到微絲的正極。包被囊泡，被包被蛋白包裹的囊泡。C

4、OP是一個復合體，包括：亞單位。銅囊泡主要介導蛋白質(zhì)從高爾基體向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運，包括從反向高爾基體向光滑高爾基體轉(zhuǎn)運和從反向高爾基體向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運。4.3.1包被囊泡的類型，包被蛋白包被的囊泡。銅是一種大型復合物，稱為包覆體，它包括Sec23/Sec24復合物、Sec 13/31復合物、Sec 16亞單位和Sec 12亞單位。這種類型的囊泡介導非選擇性運輸，其涉及從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到光滑高爾基體、從光滑高爾基體到高爾基體的中間膜囊以及從中間膜囊到反向高爾基體的運輸。銅包被囊泡，網(wǎng)狀蛋白包被的囊泡。網(wǎng)格蛋白的重鏈和輕鏈形成二聚體，三聚體形成三聚蛋白，三聚蛋白相互交聯(lián)形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。適應素也包含在網(wǎng)狀蛋白形成的涂層

5、中。它位于網(wǎng)格蛋白和配體受體復合體之間，起連接作用。已知至少有四種銜接蛋白，AP1、AP2、AP3和AP4。由網(wǎng)狀蛋白包被的囊泡介導從反向高爾基網(wǎng)絡向質(zhì)膜的轉(zhuǎn)運以及從質(zhì)膜向反向高爾基網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)運。包有網(wǎng)格蛋白的囊泡)。囊泡形成的條件。參與囊泡出芽的物質(zhì)包括小GTP結(jié)合蛋白、外膜銜接蛋白、膜受體蛋白等。而囊泡的形成需要信號和信號受體，如KDEL信號，它是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白的滯留信號，所以KDEL是銅型囊泡形成的信號，而其KDEL的信號受體是位于高爾基體的ERD2蛋白。被膜小泡的類型和功能在大量的內(nèi)吞細胞(如肝細胞和成纖維細胞)中，質(zhì)膜中有許多網(wǎng)狀蛋白小泡。這些小泡的形成需要被膜募集GTP酶、許多銜接子和網(wǎng)

6、狀蛋白，小泡與質(zhì)膜的分離最終需要一種稱為動力蛋白的GTP結(jié)合蛋白。4.3.3囊泡形成的機制，網(wǎng)狀蛋白囊泡的形成，被膜募集蛋白的形成，即單體蛋白，即G蛋白(GTP結(jié)合蛋白)。GTP酶存在于兩種狀態(tài)。當：綁定到GTP時，它具有活動狀態(tài)。結(jié)合國內(nèi)生產(chǎn)總值，它是不活躍的。GTP酶活性和失活狀態(tài)的變化依賴于兩種蛋白質(zhì)，鳥嘌呤核苷釋放蛋白(GNRP)，它催化GDP和GTP之間的交換。谷胱甘肽過氧化物酶激活蛋白，引發(fā)結(jié)合的GTP水解。網(wǎng)狀蛋白由相對分子量為180千道爾頓的重鏈和相對分子量為3540千道爾頓的輕鏈組成。三個二聚體形成了被膜的基本結(jié)構(gòu)單位三顆粒，被稱為三足蛋白。許多三條腿的復合材料被重新組裝成六

7、邊形或五邊形的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，即涂層的子單元；然后這些網(wǎng)格蛋白亞單位被組裝成網(wǎng)格蛋白小泡。網(wǎng)格蛋白和外殼亞單位，網(wǎng)格蛋白的圖形結(jié)構(gòu)(a)網(wǎng)格蛋白的三足復合體；(b)網(wǎng)格蛋白包被亞單位；(c)網(wǎng)狀蛋白囊泡。圖-籠狀蛋白的結(jié)構(gòu)，電鏡照片，b分子模型，c外殼模型，銜接子和動力蛋白。當銜接蛋白在網(wǎng)狀蛋白的囊窩中形成時，在網(wǎng)狀蛋白和膜之間存在一種起銜接作用的蛋白，即銜接蛋白。因此，銜接蛋白是一種在網(wǎng)狀蛋白囊泡形成中起中介作用的蛋白質(zhì)。銜接蛋白與膜受體胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域中的信號序列相互作用。目前，有三種銜接蛋白：AP1、AP2和AP3。它們可以與不同類型的受體結(jié)合，形成具有不同性質(zhì)的轉(zhuǎn)運小泡。AP1參與高爾基體的轉(zhuǎn)運，

8、AP2參與質(zhì)膜內(nèi)體的轉(zhuǎn)運，AP3參與高爾基體溶酶體的轉(zhuǎn)運。dynamin是一種含有900個氨基酸的胞質(zhì)溶膠蛋白，可以與GTP結(jié)合并水解GTP。激動素的作用是在囊泡頸部聚合，通過水解GTP來調(diào)節(jié)收縮，最后將囊泡從質(zhì)膜上切下。當籠狀蛋白的被囊形成時，可溶性蛋白動力蛋白聚集在芽的頸部周圍，使囊柄的膜盡可能地靠近(小于1.5納米)，這導致膜融合并擠壓掉被囊。網(wǎng)狀蛋白囊泡的形成和網(wǎng)狀蛋白囊泡的形成可分為三個基本過程：網(wǎng)格蛋白包被的凹坑的形成。在內(nèi)吞過程中，燕子(配體)首先與膜表面的特異性受體結(jié)合，然后與網(wǎng)狀蛋白組裝的亞單位結(jié)合，使膜下垂成一個小凹坑。圖9-68網(wǎng)狀蛋白囊泡的形成過程，網(wǎng)狀蛋白囊泡的形成網(wǎng)

9、狀蛋白囊泡通過出芽形成囊泡。在動力蛋白的作用下，囊泡必須與質(zhì)膜分離。此時，囊泡被網(wǎng)狀蛋白包裹，網(wǎng)狀蛋白被稱為囊泡。圖9-68網(wǎng)狀蛋白小泡的形成過程，珠被小泡的形成網(wǎng)狀蛋白小泡形成后，網(wǎng)狀蛋白的珠被迅速去除，成為珠被小泡。在真核細胞中，hsp70是一種分子伴侶，作為外殼分解的ATPase，輔助蛋白可以啟動這種ATPase。網(wǎng)狀蛋白囊泡的外部被解聚形成一個三條腿的復合體，該復合體被重新用于組裝網(wǎng)狀蛋白囊泡。圖9-68網(wǎng)狀蛋白小泡的形成過程。Ca 2參與網(wǎng)狀蛋白囊泡涂層的形成和脫胚過程。當包膜形成時，鈣泵將鈣泵出細胞，使細胞質(zhì)中的鈣濃度保持較低，這有利于囊袋的形成。囊泡形成后，Ca2+與網(wǎng)狀蛋白輕鏈

10、結(jié)合，使包被不穩(wěn)定并被去除。銅囊泡負責回收和運輸內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逃逸的蛋白質(zhì)回到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的正常駐留蛋白，無論是在腔內(nèi)還是在膜上，在碳末端都含有一個回收信號。如果它們意外地逃逸到運輸小泡中并從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運輸?shù)礁郀柣w的順式表面，順式表面上的膜結(jié)合受體蛋白質(zhì)將識別并結(jié)合逃逸蛋白質(zhì)的回收信號，并形成COPI被膜小泡以將它們返回到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。銅包被囊泡也能介導高爾基體不同區(qū)域之間的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運。介導銅囊泡形成的因素包括組裝反應因子、包膜蛋白、膜結(jié)合受體蛋白、回收信號等。銅囊泡的形成和組裝反應因子也是一種GTP酶，被認為是體外組裝和拆卸外被的信號。當急性腎功能衰竭與國內(nèi)生產(chǎn)總值結(jié)合時，它在細胞質(zhì)中自由存在。如果它與G

11、TP結(jié)合，GTP改變了ARF的構(gòu)型，暴露了它的脂肪酸鏈，然后將其插入供體膜。ARFGTP與膜結(jié)合可與外膜結(jié)合形成囊泡。衣帽蛋白是一種胞質(zhì)溶膠蛋白復合物，由七個亞基組成，包括、銅在出芽小泡的胞質(zhì)表面聚合形成銅包被的小泡?；厥招盘枺簝?nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中的蛋白質(zhì)，如蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶和分子伴侶輔助折疊，都有典型的回收信號Lys-Asp-Glu-Leu(KDEL，圖6-8)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜蛋白(如SRP受體)在C端有不同的恢復信號，通常是Lys-Lys-X-X(KKXX，X:任意氨基酸)圖9-69銅囊泡形成過程圖9-69胞質(zhì)溶膠中的小GTP結(jié)合蛋白ARF，釋放結(jié)合的GDP，然后與GTP結(jié)合形成ARF-GTP復合物，整

12、合在高爾基體膜中。國內(nèi)生產(chǎn)總值和GTP之間的交換是由高爾基體膜中的一種酶催化的。銅與急性腎功能衰竭和高爾基體膜蛋白胞質(zhì)部分結(jié)合；銅泡是在脂肪?；o酶a的幫助下形成的，但脂肪?；o酶a的確切作用尚不清楚。一旦銅囊泡形成，它們就從供體膜中釋放出來，銅涂層被解聚并與膜分離。這一過程是由GTP水解結(jié)合ARF引發(fā)的。銅囊泡，銅涂層囊泡介導物質(zhì)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的轉(zhuǎn)運。在蛋白質(zhì)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的轉(zhuǎn)運過程中，大多數(shù)跨膜蛋白直接與銅外殼結(jié)合，但少數(shù)跨膜蛋白和大多數(shù)可溶性蛋白通過受體與銅外殼結(jié)合，這些受體轉(zhuǎn)運后通過銅外殼小泡返回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。介導銅外殼小泡形成的因素包括外殼召集GTP酶Sar1蛋白、外殼蛋白、識別信

13、號等。銅囊泡的形成，Sar1蛋白：其功能與銅囊泡中的ARF相似。外殼蛋白：外殼蛋白也是一種含有多個亞基的蛋白復合物，其亞基有Sec23/Sec24、Sec13/Sec31、Sec16、Sec12等。Sar1GTP酶與Sec23/Sec24復合物結(jié)合，形成緊密包裹膜的涂層。Sec13/Sec31復合物形成了一個覆蓋周邊的涂層。Sec16推測它可能是一種骨架蛋白，而Sec12是sar1的鳥苷酸交換因子。識別信號：在銅的囊泡膜上有一種相對分子量為24kDa的蛋白質(zhì)，有助于選擇轉(zhuǎn)運的可溶性內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白。銅泡組裝的識別信號是雙酸性分選信號，如Asp-X-Glu。該信號序列與一個或多個銅亞基結(jié)合。此外，由內(nèi)

14、質(zhì)網(wǎng)形成的銅囊泡常常融合成大的運輸囊泡，需要通過微管運輸?shù)礁郀柣w。囊泡的組裝銅囊泡的組裝需要一種叫做Sar1的G蛋白的參與。當國內(nèi)生產(chǎn)總值和GTP在薩1交換，Sec23和Sec24蛋白的組合被誘導，然后Sec13和Sec31蛋白的組合。最后，一種結(jié)合在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面的大蛋白，Sec16與Sec23/Sec24復合物和Sec13/Sec31復合物相互作用，組裝成一個完整的囊泡。4.3.4囊泡運輸?shù)亩ㄏ驒C制(羅斯曼陷阱假說)。被膜囊泡沿著細胞中的微管被運輸?shù)侥繕思毎?，被馬達水解的三磷酸腺苷為運輸提供驅(qū)動力。各種轉(zhuǎn)運小泡能與靶膜準確融合的原因是轉(zhuǎn)運小泡表面的標記蛋白能被靶膜上的受體識別。識別過程中涉及的兩個關鍵蛋白是snares(可溶性NSF附著蛋白受體)和Rabs(靶向GTPase)。其中，SNARE介導轉(zhuǎn)運小泡的特異性錨定和融合，Rab在使轉(zhuǎn)運小泡接近靶膜方面發(fā)揮作用。N-乙基馬來酰亞胺敏感融合蛋白是一種同型四聚體。SNPs:可溶性NSF附著蛋白(SNPs)。快照包括-、-和-快照。SNAREs:稱為SNAP受體，這種蛋白可以在膜融合過程中作為SNAP的附著點。(1) Snares，Snares的作用是確保識別的