蛋白质合成分选定位
细胞内蛋白质分选的两条途径
细胞内蛋白质分选的两条途径细胞是生命的基本单位，其中蛋白质是细胞最重要的组成部分之一。
在细胞内，蛋白质需要在不同的位置发挥不同的功能，因此需要进行分选。
目前已知有两种主要的细胞内蛋白质分选途径：囊泡转运和直接转运。
一、囊泡转运1. 什么是囊泡转运？囊泡转运是指通过形成、移动和融合小型液滴（即囊泡）来实现蛋白质分选的过程。
这些囊泡可由内质网、高尔基体、溶酶体等细胞器形成。
2. 囊泡转运的过程（1）合成：在内质网上合成的蛋白质被包裹在一个小型液滴中，形成一个囊泡。
（2）移动：这些囊泡随后通过微管道系统向高尔基体或其他目标位置移动。
（3）融合：到达目标位置后，这些囊泡与目标部位上的膜进行融合，并释放出其所携带的蛋白质。
3. 囊泡转运的特点（1）速度快：相对于直接转运，囊泡转运速度更快。
（2）可控性高：囊泡转运可以通过调节囊泡合成、移动和融合等过程来实现对蛋白质分选的精确控制。
（3）适用范围广：囊泡转运可以用于多种类型的细胞内蛋白质分选，例如从内质网到高尔基体、从高尔基体到溶酶体等。
二、直接转运1. 什么是直接转运？直接转运是指蛋白质在没有形成液滴的情况下，通过与其他蛋白质或分子相互作用实现分选的过程。
这些相互作用可能包括靶标蛋白识别、信号传递等。
2. 直接转运的过程（1）靶标识别：特定类型的蛋白质通过与目标位置上的特定靶标结合来实现定向传输。
（2）信号传递：一些蛋白质需要特定信号才能在细胞内进行分选。
例如，磷酸化可以作为一种信号来调节蛋白质在细胞内的分布。
3. 直接转运的特点（1）精确度高：直接转运可以通过靶标识别和信号传递等机制来实现对蛋白质分选的精确控制。
（2）适用范围窄：相对于囊泡转运，直接转运的适用范围较窄，只适用于特定类型的蛋白质分选。
结论：细胞内蛋白质分选是细胞内复杂的过程之一，目前已知有两种主要的分选途径：囊泡转运和直接转运。
这两种途径在速度、可控性、适用范围等方面存在差异，但都可以通过不同机制来实现对蛋白质分选的精确控制。
蛋白质合成后的加工及转运
The signal-recog整n理it课io件n particle (SRP)
14
③转移通道：存在与内质网膜上的跨膜通道。
④。 SRP受体（SPR receptor），是膜的整合蛋白， 为异二聚体蛋白，存在于内质网上，可与SRP特异结合。
⑤停止转移序列（stop transfer sequence），肽链上的 一段特殊序列，与转移通道蛋白亲合力很高，能阻止肽 链继续进入内质网腔。
第五节 蛋白质合成后的加 工及转运
整理课件
1
本节内容：
一、蛋白质合成后的细胞定位；
二、蛋白质合成后的转运；
三、蛋白质合成后的加工及修饰；
整理课件
2
一、蛋白质合成后的细胞定位：
1、蛋白质是在细胞中游离的核糖体上或者是在糙面内 质网上的核糖体上合成的。
2、蛋白质合成后需要运转到特定的位点起作用：
（1）、内质网驻留蛋白、高尔基体驻留蛋白质、溶酶 体蛋白质、分泌蛋白质、膜蛋白等这些蛋白是由位于 糙面内质网上的核糖体合成的。然后进入内质网腔或 内质网膜。
输入内质网
-Leu-Ala-Leu-Lys-Leu-Ala-Gly-Leu-AspIle-
+H3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe-PheLys-Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-Tyr-LeuLeu-
-Ser-Lys-Leu-COO-
整理课件
34
（四）、叶绿体的蛋白质转运
转运到基质的前体蛋白具有典型的N端序列。转运到 叶绿体内膜和类囊体膜的前体蛋白含有两个N端信号序 列，第一个被切除后，暴露出第二个信号序列，将蛋白 导向内膜或类囊体膜。
细胞生物学名词解释蛋白质分选与信号假说
细胞生物学名词解释蛋白质分选与信号假说下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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细胞内的蛋白质分选是指细胞内蛋白质在合成后，通过不同方式被定位到细胞的不同位置的过程。
《蛋白质的分选》课件
利用细胞生物学技术，如荧光标记、免疫荧光染色等，观察蛋白质在细胞内的定位和动 态变化，揭示蛋白质分选的细胞生物学过程。
蛋白质分选的潜在治疗策略
靶向治疗
针对异常表达的蛋白质或蛋白质分选相关基 因进行靶向治疗，以纠正异常的蛋白质分选 过程，治疗相关疾病。
基因治疗
通过基因工程技术，对相关基因进行修饰或敲除， 以改变蛋白质的表达和分选，达到治疗目的。
膜泡运输
01
指蛋白质在细胞质基质中形成膜泡，然后通过胞吐作用将膜泡
释放到细胞外或细胞内的其他部位。
膜泡运输的类型
02
包括内吞作用、外排作用和胞饮作用等，每种类型都有其特定
的运输途径和作用。
膜泡运输的机制
03
涉及多种蛋白质和细胞器的协同作用，如网格蛋白、细胞骨架
和溶酶体等。
蛋白质的细胞质运输途径
细胞质运输
针对蛋白质分选过程的治疗策略可能 对癌症治疗具有重要意义。
蛋白质分选与神经退行性疾病的关系
神经退行性疾病是指神经元或 神经胶质细胞逐渐退化并导致 功能障碍的一类疾病，如帕金
森病、阿尔茨海默病等。
某些神经退行性疾病可能与蛋 白质聚集物的形成有关，这些 聚集物可能干扰蛋白质的正常 分选和功能。
蛋白质分选异常可能导致神经 元死亡和神经退行性疾病的发
3
临床应用转化
将蛋白质分选的研究成果转化为临床应用，开发 新的治疗策略和方法，为疾病治疗提供更多选择 。
THANKS
THANK YOU FOR YOUR WATCHING
05
蛋白质分选的研究前景与展望
蛋白质分选的研究方法与技术
蛋白质组学技术
利用蛋白质组学技术，如质谱分析、蛋白质免疫印迹等，对蛋白质进行定性和定量分析 ，深入了解蛋白质分选的机制和过程。
细胞生物学 蛋白质分选
②穿膜运输 ：是指通过结合 在膜上的蛋白质运转体进 行的蛋白质运输。
③小泡运输：是由不同膜性 运输小泡承载的一种蛋白 质运输形式。
蛋白质定向转运取决于两个方面
分选信号：信号序列和信号斑 细胞器上特定的信号识别装置
翻译后转运：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。
共翻译转运：通过定位信号,一边翻翻译,一 边进入内质网, 然后再进行进一步的加工和 转移。
蛋白质分选的四种基本类型
蛋白质的跨膜转运：主要指在细胞质基质 合成的蛋白质转运至内质网、线粒体、叶 绿体和过氧化物酶体等细胞器。
蛋白质分选
蛋白质分选(protein sorting)主要是指膜结合 核糖体上合成的蛋白质, 通过信号肽,在翻译 的同时进入内质网, 然后经过各种加工和修 饰,使不同去向的蛋白质带上不同的标记, 最 后经过高尔基体反面网络进行分选,包装到 不同类型的小泡,并运送到目的地。也包括 在游离核糖体上合成的蛋白质的定位。
膜泡运输：蛋白质通过不同类型的转运小 泡从其糙面内质网合成部位转运至高尔基 体进而分选运至细胞不同的部位。
选择性的门控转运：指在细胞质基质中合 成的蛋白质通过核孔复合体选择性地完成 核输入或从细胞核返回细胞质。
细胞质基质中的蛋白质的转运
蛋白质分选运输的途径
①门孔运输：是指由特定的
分拣信号介导，并通过核
提高细胞对蛋白质的合成和利用效率 使蛋白质分子能准确定位到功能部位，使
其能准确行使其生物学功能 分选过程中伴随着对蛋白质分子的加工和
修饰，使真核细胞蛋白质分子的结构和功 能更加多样化
Thank you！
细胞内蛋白质的分选和运输
细胞内蛋白质的分选和运输蛋白质在细胞质基质中合成后，按其氨基酸序列中分选信号(sorting signal)的有无以及分选信号的性质被选择性地送到细胞的不同部位，这一过程称为蛋白质分选(protein sorting)和蛋白质靶向运输(protein targeting)。
另外，细胞外的蛋白质经胞吞作用进入细胞内部，也经历分选和靶向运输过程。
细胞中每一种蛋白质只有到达正确的位置才能行使其功能，如 RNA和DNA聚合酶必须送到细胞核中才能参与核酸的合成；酸性水解酶必须送到溶酶体才能进行大分子的降解作用。
因此，细胞内蛋白质的分选和运输对于维持细胞的结构与功能、完成各种细胞生命活动都是非常重要的。
细胞内蛋白质的分选信号以及运输途径和方式号肽通常引导蛋白质从细胞质基质进入内质网、线粒体和细胞核，同时也引导蛋白质从细胞核送回到细胞质基质以及从高尔基体送回到内质网；信号斑则引导一些其他分选过程，如在内质网合成的溶酶体酶蛋白上存在一种信号斑，在高尔基体的CGN中可被N-乙酰氨基葡萄糖磷酸转移酶所识别，从而使溶酶体酶蛋白上形成新的分选信号M-6-P，进一步在TGN中被M-6-P受体识别,并分选进入运输小泡最终送到溶酶体（详见第十章）。
每一种信号序列引导蛋白质到达细胞内一个特定的目的地（表10-1）。
要运送到内质网的蛋白质，在其N-末端有一段信号肽，其中间部分有5-10个疏水氨基酸。
带有这种信号肽的蛋白质，都会被运送到内质网，并进一步被运送到高尔基体，其中一部分蛋白质在C-末端还带有一个由4个氨基酸组成的信号肽，它们在高尔基体的CGN部位被识别并被送回内质网，是内质网驻留蛋白质；要运送到线粒体的蛋白质，在其N-末端带有一种信号肽，其信号序列中带阳电荷的氨基酸和疏水氨基酸呈交替排列；要运送到过氧化物酶体的蛋白质，在其C-末端有一种由三个特征性氨基酸组成的信号肽；要运送到细胞核的蛋白质，其信号肽中有一串带阳电荷的氨基酸，这一信号序列可位于蛋白质的任何部位。
蛋白质分选名词解释
蛋白质分选名词解释
蛋白质分选是指蛋白质在细胞内通过某些机制被选择并组装成
具有特定结构和功能的形态的过程。
蛋白质分选不仅关系到蛋白质在细胞内的组装和发挥作用，还与蛋白质在细胞外的分泌和运输密切相关。
蛋白质分选的机制非常复杂，目前仍处于研究之中。
在蛋白质分选过程中，蛋白质分子通常会通过与其他分子的相互作用被定位到特定的细胞器或膜结构中，例如核糖体、内质网、高尔基体、细胞膜等。
这些蛋白质分子通常会被绑定到特定的引导分子上，例如运输分子、酶或其他蛋白质等，然后通过细胞内的运输管道或膜结构被运送到特定的目的地。
蛋白质分选的最终结果是使蛋白质分子组装成具有特定结构和
功能的蛋白聚集体，这些蛋白聚集体通常在细胞内发挥着重要的生物学功能。
例如，在细胞信号传导过程中，蛋白质分选有助于将信号传导到正确的细胞器或膜结构中，以启动特定的生物学反应。
此外，蛋白质分选在细胞外分泌和运输中也起着至关重要的作用，例如细胞分泌的酶和其他蛋白质分子需要通过蛋白质分选机制被运送到细胞外
发挥作用。
蛋白质分选
Chapter 8 Protein Sorting and Vesicular Transport
Protein Sorting
69
1 信号假说
信号肽（Signal peptide）：位于蛋白质的N端，16-26个氨 基酸残基组成，包括疏水核心区、信号肽的N端和C端。 没有蛋白专一性。 信号识别颗粒(SRP)： 是一种核糖核蛋白复合体，存在于细 胞质基质中，可与信号肽和信号识别颗粒受体结合。由α 和β 亚基组成， α 亚基与GTP结合会增加SRP+新生多肽 +ER+DP的结合牢固度 停泊蛋白(DP)：SRP的受体,结合在内质网膜上。
（3） Clathrin Coated Vesicles
86
》相关运输途径：质膜→内体（选择性胞吞作用），高 尔基体→内体，高尔基体→溶酶体、植物液泡。
》结构：由3个重链和3个轻链组成，形成一个具有3个曲 臂的形状。许多网格蛋白的曲臂部分交织在一起，形成 具有5边形网孔的笼子。
》衔接蛋白，又称接合素蛋白(adaptin /AP)：介于网格蛋白 与配体受体复合物之间，起连接作用。
94
》大多ER数跨膜蛋白是直接结合在COP II衣被上，少 数跨膜蛋白和多数可溶性蛋白通过受体与COP II衣被 结合。 》分选信号位于跨膜蛋白胞质面的结构域，形式多样， 有些包含双酸性基序[DE]X[DE] ，如Asp-X-Glu序列。
》装配：Sar1-GDP与与ER膜蛋白Sec12相互作用， DP中的GDP被置换成GTP,Sar1构象发生变化并插入ER膜 ，Sar1-GTP与Sec23/Sec24结合，再与Sec13/Sec31结合，形 成COPII小泡的包被并出芽，跨膜受体在腔面捕获并富集被 转运的可溶性蛋白 。GTP水解，Sar1-GDP从小泡上脱落， 引发包被去装配。内质网膜的结合起始COPII亚基的装配，
第三章蛋白质合成和定位
81-86个氨基酸
21个氨基酸
高尔基体
30个氨基酸
细胞外空间
顶端质膜
分 泌 到 细 胞 外
核
转运小泡
高尔基复合体
转运小泡
结合在ER膜上 的多核糖体
基底部质膜
细胞质基质
细胞质基质
粗面内质网 高尔基复合体
细 胞 质 基 质
叶 线 绿 粒 体 体 和
细 胞 核
过 氧 化 物 酶 体
内 质 网
质 膜
溶 酶 体
就这样，我漂洋过海，在“基质洋”中漂流着， 遇到了以前的大小亚基姐妹，她们在基质中生活 地很自在，现在也会定期去帮助新的蛋白质。终 于到了细胞膜，对我来说，这就有如到了世界的 边缘，一切都是那么新奇。在这里，我还遇到了 小明，我们一见钟情，马上结婚，形成了B筒结 构。婚后我来到了线粒体有限公司工作。这里效 益很不错，我负责运输一些分子进出，平时构象 也不会经常改变，没事的时候可以去度假，但由 于我们地位重要，也不能象冰上那样随便飘逸， 好在生活还算进入了小康水平。
分 泌 泡
停止转移序列介导膜蛋白停留在质膜上
细胞质基质
细胞质基质
粗面内质网 高尔基复合体
细 胞 质 基 质
叶 线 绿 粒 体 体 和
细 胞 核
过 氧 化 物 酶 体
内 质 网
质 膜
溶 酶 体
分 泌 泡
游离核糖体合成蛋白质的去向
1）成为胞质蛋白 缺少信号肽 2）输入核成为亲核蛋白质 核质蛋白(nucleoplasmin) 核定位信号(NLS)
从真核细胞蛋白质合成和定位过程中
你得到了哪些启示？
你如何看待蛋白酶体的功效？
4、Ca2+贮存及调节
例谈细胞内蛋白质的合成与分选
１５４
这道题目能充分反映蛋白质共翻译 转 运 途 径,图 中 ① 表
与内质网膜有很强的亲和力从而使之结 合 在 脂 双 层 中,成 为
跨膜蛋白,随着囊泡一起输送,囊泡膜 会 成 为 细 胞 膜 一 部 分,
该蛋白也成为细胞膜的跨膜蛋白.
(１)共 翻 译 转 运 途 径 :
示的是 SRP 颗粒,SRP 颗 粒 识 别 核 糖 体 先 合 成 的 一 段 信 号
肽序列并与之结合,随后引导核糖体 附 着 到 内 质 网. ② 表 示
是移位子,核糖体的结合位点,在信号 肽 的 诱 导 下,移 位 子 打
开,肽链从移位子继续延伸.因为信号 肽 并 不 是 未 来 蛋 白 质
的 组 成 成 分 ,所 以 信 号 肽 会 被 信 号 肽 酶 进 一 步 伸 入 到 线 粒 体 腔,其 他 的
mHsp７０分子也会结合到肽链 不 同 部 位,在 这 些 mHsp７０ 分 子的协助下,蛋白质 进 行 折 叠 装 配,而 导 肽 会 被 线 粒 体 基 质
中的线粒体导肽水解酶水解.
三 、两 种 转 运 途 径 蛋 白 质 分 配 方 向
共 翻 译 转 运 途 径 的 蛋 白 质,信 号 序 列 常 称 为 信 号 肽,蛋
白质经内质网和高尔基体加工、修饰后将 分 别 成 为 溶 酶 体 蛋
白质、细胞 膜 的 跨 膜 蛋 白 或 分 泌 蛋 白. 其 中 要 成 为 跨 膜 蛋
蛋白质分选
细菌的蛋白质转运
细菌的蛋白质分泌机制同真核细胞极为相似。 转运从细菌的胞质穿过内膜到达周质空间， 接着(有时)穿过外膜到达外界的环境。共转运 在E. coli中很普遍，但并不是通用的。一些 蛋白质既可用共转运的方式转运又可用翻译 后转运的方式转运。在通过膜的分泌过程中， 转运的相对动力学决定了这个平衡。
ห้องสมุดไป่ตู้ 游离核糖体上合成的蛋白质
定位于胞质溶胶中的蛋白质：合成后留在 胞质溶胶中，就地成为不同催化中心，参 加胞质溶胶中的各种代谢活动。 核定位蛋白：由游离核糖体合成，通过核 孔运送到核中。 半自主性细胞器组分蛋白：半自主性细胞 器线粒体和叶绿体所需蛋白质大部分由核 基因编码，在细胞质中。合成，然后运入 细胞器
线粒体和叶绿体蛋白质的运转与装配
1）线粒体蛋白质的转运与装配 ） 导肽（ ）：N端引导蛋白质转运的一 导肽（leader peptide）： 端引导蛋白质转运的一 ）： 段氨基酸序列。 个氨基酸序列。 段氨基酸序列。20~80个氨基酸序列。特点： 个氨基酸序列 特点： (1)含有丰富的碱性氨基酸，特别是 含有丰富的碱性氨基酸， 含有丰富的碱性氨基酸 特别是Arg; (2)羟基氨基酸如 的含量很高； 羟基氨基酸如ser的含量很高 羟基氨基酸如 的含量很高； (3)几乎不含酸性氨基酸； 几乎不含酸性氨基酸； 几乎不含酸性氨基酸 (4)可形成亲水性和疏水性的 螺旋结构； 可形成亲水性和疏水性的α螺旋结构 可形成亲水性和疏水性的 螺旋结构；
肽链继续延伸，直至完成整个多肽链的合成， 蛋白质进入腔内并折叠，核糖体释放，易位 子关闭。
信号肽跨膜的能量来源
研究证明SRP受体和SRP都是G 研究证明SRP受体和SRP都是G蛋白， 它们不仅将合成蛋白质的核糖体引导到内 质网， 而且通过GTP-GDP的交换， 将内 而且通过GTP-GDP的交换， 质网膜中的易位子（translocon）通道打 质网膜中的易位子（translocon）通道打 开， 让信号序列与之结合（图9-20）。 让信号序列与之结合（图9 20）。 GTP 水解作为信号序列转运的能量来源
蛋白质合成
靶细胞器：内质网腔 在蛋白质中位置：N端 信号序列性质：四肽非常保守。
3、高尔基体滞留信号： 靶细胞器：高尔基体 在蛋白质中位置：高尔基体膜上特有的α跨膜区 信号序列性质：糖基转移酶。
4导肽的特征
蛋白质N端的一段氨基酸序列引导蛋白质 进入线粒体叫导肽。由20～80种氨基酸组 成。 结构特征： （1）富含带正电荷的碱性氨基酸。 （2）羟基氨基酸如丝基酸含量高 （3）几乎不含带负电荷的酸性氨基酸 （4）可形成既亲水有疏水的α 螺旋结构
1、信号斑与6-磷酸甘露糖（M6P) 信号斑： 靶细胞器：溶酶体
在蛋白质中位置：中间
信号序列性质：与酶反应中心特异结合。
6-磷酸甘露糖（M6P)
靶细胞器：溶酶体
位置：溶酶体酶甘露糖6位碳原子磷酸化 信号序列性质：糖链。
2 内质网滞留信号(ER retention signal) 内质网的结构和功能蛋白羧基端的一个四肽序 列: Lys-Asp-Glu-Leu-COO-，即KDEL信号序 列。这段序列在内质网膜及高尔基体的膜有相应 的受体, 一旦进入高尔基体就会被高尔基体上 的受体结合, 形成回流小泡被运回内质网, 所 以将该序列称为内质网滞留信号。
列，长度为 16～26 个氨基酸残 基，N端含有1个或数个带正电荷 的氨基酸，其后是6～12个连续 的疏水残基；在蛋白质合成中将 核糖体引导到内质网，进入内质 网后通常被切除。
2,信号识别颗粒（ SRP ）
与核糖体结合部位
信号肽结合部位
RNA
翻译停止区域
SRP受体的结合部位
25nm
信号识别颗粒的组成： 6 个蛋白亚单位和一分子 RNA
入核信号是蛋白质的永久性部分,在引导入 核过程中,并不被切除, 可以反复使用, 有 利于细胞分裂后核蛋白重新入核。
细胞内蛋白质的分选
信号肽酶的作用与机制
信号肽酶的识别与
切割
信号肽酶识别信号肽并将其从蛋 白质上切割下来，使蛋白质成为 成熟形式。
信号肽酶的作用机
制
信号肽酶通过其活性中心与信号 肽结合，并进行切割。切割后， 信号肽被释放，而蛋白质则继续 在内质网中进行加工和转运。
信号肽酶的种类与
特性
不同种类的信号肽酶具有不同的 底物特异性和切割效率，从而确 保细胞内蛋白质的正确分选和转 运。
神经系统疾病
如阿尔茨海默病、帕金森病等，由于蛋白质在神 经元内的异常分选和聚集，导致神经元功能受损。
心血管疾病
如动脉粥样硬化、心肌病等，与脂蛋白代谢和分 选异常有关，导致脂质在血管壁或心肌细胞内沉 积。
肿瘤
肿瘤细胞中蛋白质分选异常可导致癌蛋白的异常 定位和激活，促进肿瘤的发生和发展。
蛋白质分选异常的ห้องสมุดไป่ตู้疗策略
发展高灵敏度、高特异性的蛋白质检测技术
提高蛋白质检测的准确性和可靠性，为疾病诊断和药物研发提供有力 支持。
探索蛋白质分选在疾病诊断和治疗中的应用
利用蛋白质分选技术，发现疾病特异的蛋白质标志物，开发新的诊断 方法和治疗策略。
推动多学科交叉融合
加强生物学、医学、化学、物理学等多学科的交叉合作，共同推动蛋 白质分选研究的发展和应用。
05
蛋白质分选的异常与疾病关系
蛋白质分选异常的原因与机制
基因突变
导致蛋白质结构异常，影响其分选信号或分选机器的 识别。
细胞内环境紊乱
如pH值改变、氧化还原状态失衡等，影响蛋白质的 分选过程。
分选机器故障
如转运蛋白、分子伴侣等的功能异常，导致蛋白质无 法正常分选。
蛋白质分选异常与疾病的关系
6.1.4蛋白质分选
Protein Sorting
网格蛋白有被小泡的组装与运输
Ô 介导蛋白质从TGN向质膜、胞内体、溶酶体、植 物液泡的运输；
Ô 在受体介导的胞吞途径中负责：
物质从质膜运往细胞质 从胞内体运往溶酶体
Rab的作用
Protein Sorting
p210图7-26
6
思考题
Protein Sorting
伴侣素家族（chaperonin, Cpn）
GroEL(Hsp60) 家族和 TriC 家族
热休克蛋白70 家族 （Hsp70） 热休克蛋白90 家族（Hsp90）
Ô 功能：
与胞内蛋白的折叠与组装密切相关，影响到蛋白质的转 运、定位或分泌；
与信号转导中的信号分子的活性状态与活性行为相关连。
Protein Sorting
三种有被小泡的比较
衣被类型 GTP酶 组成与衔接蛋白
clathrin
ARF Clathrin重链与轻链，AP2
运输方向
质膜→胞内体（胞吞）
Clathrin重链与轻链，AP1 高尔基体→胞内体
COP I COP II
ARF Sar 1
Clathrin重链与轻链，AP3
Protein Sorting
COP I and COPII Vesicles
Protein Sorting
网格蛋白有被小泡的组装与运输
Clathrin coated pit on the cytosolic face of a cell
p121
5
Protein Sorting
Protein Sorting
6.1.4 蛋白质分选
Protein Sorting
蛋白质合成
（二）信号假说的要点如下: （分泌蛋白为例）
① ER 转运蛋白质合成的起始。
蛋白合成仍然起始于胞质溶胶中的游离核糖体。 ②信号序列与 SRP 结合。
SRP 的信号识别位点识别新生肽的信号序列并与 之结合;同时,暂时停止核糖体的蛋白质合成。
③核糖体附着到内质网上。
结合有信号序列的 SRP 通过它的结合位点与内质网 膜中受体 (停靠蛋白) 结合,将核糖体附着到内质网的 易位子上。
（二） 结合核糖体进行蛋白质合成
信号假说
（一）、信号假说提出与相关概念 1975 年 G.Blobel,D.Sabatini 提出——
1,蛋白质 N 端的信号肽 信号肽：存在于蛋白质一级结构的线性序
列，长度为 16～26 个氨基酸残 基，N端含有1个或数个带正电荷 的氨基酸，其后是6～12个连续 的疏水残基；在蛋白质合成中将 核糖体引导到内质网，进入内质 网后通常被切除。
(2)rRNA的基因转录呈“圣诞树”样的结构;
转录时，RNA聚合酶沿DNA分子排列，此酶由 基因头端向末端移动，转录好的rRNA分子从聚 合酶处伸出，愈近末端愈长，并且从左右两侧均 可伸出，呈羽毛状。rRNA首先出现在纤维部， 而后转向颗粒部。
核仁基因编码5S的rDNA 序列。
（ 6 ）蛋白质合成结束，信号肽酶切除信号序列； 释放出可溶性的成熟蛋白。
（7）蛋白质合成结束 易位子通道关闭，核糖体与内质网脱离，进入细胞质开始 新的蛋白质合成。
共转移：指肽链边合成边转移至内质网腔 中的方式。
（三）、跨膜蛋白的合成：
信号序列类型：
起始转移序列：N端信号序列可被SRP识别，还 具有起始穿膜转移的作用，其附近有信号肽酶 作用的位点，可被切除，一般与分泌蛋白有关。
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细胞中蛋白质合成分选、定位的机制
一．蛋白质合成
定义：在核糖体的作用下，mRNA携带的遗传信息翻译成蛋白质。
蛋白质合成（多肽链合成）的基本过程：
1.氨基酸激活。
a.将氨基酸的羧基激活成易于形成肽键的形式。
b.每一个新氨基酸和
mRNA编码信息之间建立联系。
从而使氨基酸和特定tRNA结合。
2.起始。
mRNA+核糖体小亚基+起始氨酰基-tRNA +核糖体大亚单位=起始复
合物
3.肽链延长。
tRNA和mRNA对应的密码子配对携带有一个氨基酸的tRNA
被安放到核糖体上此氨基酸和前一个氨基酸共价键合，肽链延长。
该阶段的核心是形成肽键，将单个氨基酸连接成多肽链。
4.合成终止，肽链释放。
mRNA上的终止密码子即是终止信号，当携带新生肽链的
核糖体抵达终止密码子，多肽链合成终止，核糖体大小亚基分离，多肽链从核糖体上释放出来。
5.折叠和翻译后加工。
包括多肽链的折叠剪接、化学修饰、空间组装。
二．蛋白质分选定位
定义：蛋白质从起始合成部位转运到其发挥功能发挥部位的过程。
绝大多数蛋白质都是由核基因编码，或在游离核糖体上合成，或在糙面内质网膜结合核糖体上合成。
但是蛋白质发挥结构或功能作用的部位几乎遍布细胞的各个区间或组分，所以需要不同的机制以确保蛋白质分选，转运至细胞的特定部位。
1.核基因编码的蛋白质的分选途径：
①.后翻译转运途径
在细胞质基质游离核糖体上完成多肽链合成，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，或者成为细胞质的可溶性驻留蛋白和骨架蛋白。
②.共翻译转运途径
蛋白质合成在游离核糖体上起始之后，由信号肽及其和之结合的SRP引导转移至糙面内质网，然后新生肽链边合成边转入糙面内质网腔或定位在ER膜上，经转运膜泡
运至高尔基加工包装再分选至溶酶体、细胞质膜或分泌到细胞外，内质网和高尔基体
本身的蛋白质分选也是通过这一途径完成的。
指导分泌性蛋白质在糙面内质网上合成的决定因素是蛋白质N 端的信号肽、信号
识别颗粒SRP 、内质网膜上信号识别颗粒的受体等因子协助完成的。
信号序列被SRP 识别并结合 位于
内质网上的SRP 特异受体和SRP 结合,信号肽和易位子结
合，孔道打开 SRP 脱离信号 信号肽引导新生肽链进入内质网腔 信号肽切除 肽链延伸至终止，蛋白质合成完成
2.蛋白质的运转
①.蛋白质的跨膜运转
②.膜泡运输 蛋白质被不同类型的转运膜泡从糙面内质网合成部位转运至高尔基体进而分选转运至细胞的不同部位，其中涉及供体膜出芽形成不同的转运膜泡、膜泡运输以及膜泡
和靶膜的融合过程等。
内质网膜 高尔基体 细胞外
③.选择性的门控转运
在细胞质基质中合成的蛋白质通过核孔复合体在核-质间双向选择性地完成核输入
或核输出。
④.细胞质基质中蛋白质的运转
3.蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的分选
蛋白质合成暂停 蛋白质（肽链）合成继续
共翻译转运途径中，在细胞质基质中起始合成的蛋白质，在信号肽-SRP 介导下转移到内质网，然后边合成边转运或进入内质网腔或插入内质网膜
后翻译转运途径中，在细胞质基质核糖体上完成合成的多肽链在不同靶向信号序列指导下，依不同的机制转运到线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞
器。
膜泡 膜泡
后翻译转运途径中转运到线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞器蛋白质分选是一个多步过程，需要多个不同的靶向序列。
定位到叶绿体的前体蛋白N 端具有40~50个氨基酸组成的转运肽，用以指引多肽定位到叶绿体并进一步穿过叶绿体被膜进入基质或类囊体中。
定位至线粒体的蛋白质靠的是蛋白质N 端的导肽。
定位至过氧化物酶体的蛋白质靠的是C 端的内在靶向序列。
其他的空间定位信号序列决定蛋白质最终定位在不同的膜上还是不同的基质空间；分子伴侣帮助蛋白质解折叠或维持非折叠状态。
1.蛋白质向线粒体的分选
核基因编码的线粒体蛋白质合成和输入大体上涉及到的4个步骤：
在细胞质基质中合成多肽前体物，前体物和细胞器表面的受体结合，穿过并移进细胞器膜，前体物被加工成为成熟多肽。
①.线粒体蛋白从细胞质基质输入到线粒体基质：两性的N 端靶向信号序列（形成α螺旋构象）对于指导蛋白质输入线粒体基质是至关重要的；需要分子伴侣胞质蛋白Hsc70和线粒体基质蛋白Hsc70协助；需要从内外膜接触点的Tom （外膜移位子）和Tim （内膜移位子）处输入。
②. 线粒体蛋白以3种途径从细胞质基质输入到线粒体内膜：途径A ：具有N 端基质靶向序列和内部停止转移序列；途径B ：具有N 端基质靶向序列和内部疏水的Oxa1靶向序列（内膜蛋白Oxa1所识别）；途径C ：没有N 端基质靶向序列，含有多个内部靶向序列；倆种膜间隙蛋白（Tim9/10）为外膜和内膜之间转运的分子伴侣。
③. 线粒体蛋白质从细胞质基质输入到线粒体膜间隙：途径A ：具有N 端基质靶向序列和内部间隙靶向序列（其过程类似内膜蛋白途径A ，需要内膜上蛋白酶于膜间隙一侧切割释放。
）；途径B ：通过外膜Tom40孔直接进入膜间隙。
2.蛋白质向叶绿体的分选① .进入基质和线粒体的相似：叶绿体前体蛋白具有N 端叶绿体（基
质）靶向序列和类囊体靶向序列，进入基质和线粒体的相似：如前体蛋白非折叠，依赖于基质Hsc70水解ATP 提供能量。
但和线粒体不同的是：不产生跨内膜的电化学梯度。
因此ATP 水解供能几乎是唯一动力来源。
② .进入基质后不同蛋白的转运途径不同：一个是叶绿体SRP 依赖途
径（和蛋白质进入内质网过程相似）；另一种是pH 依赖途径（蛋
定位至叶绿体基质
定位在类囊体膜和类囊体腔
白质和其辅因子结合，在类囊体靶向序列N端的2个Arg残基和跨线粒体内膜的pH 梯度是折叠蛋白输入到类囊体腔所必需的。
）
3.蛋白质向过氧化物酶体的分选
过氧化物酶体是真核细胞中唯一利用分子氧氧化底物形成小分子用于合成途径的细胞器，它不含自身的DNA及核糖体，因此所有蛋白质都是由核基因编码，在细胞质基质中合成的，然后输入到预存或新增值产生的过氧化物酶体中。
含有过氧化物酶体靶向序列PTS1的基质蛋白的C端信号序列为3肽SKL，其和胞质中可溶性Pex5受体蛋白结合，受体再和过氧化物酶体上的Pex14结合，之后，基质蛋白质-Pex5受体复合物通过
Pex10/Pex12/Pex2转运至基质中。
4.蛋白质转运至细胞核
需要核定位信号NLS来引导蛋白质进入核，核输出信号来引导核蛋白出核。
蛋白质分选途径比较
特征途径一途径二
蛋白质合成主要部位起始于细胞质基质，完成于内质
网
细胞质基质
蛋白质主要类型分泌蛋白、内质网、高尔基体、
溶酶体酶蛋白等线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、核蛋白等
分选信号序列N端信号肽导肽、PTS、NLS、KDEL等
合成和转运的关系共翻译转运翻译后运转
蛋白质的主要转运方式膜泡运输跨膜转运
列，C端具有PTS1信号，内部含有核定位信号NLS。
请判断这个蛋白在细胞内合成后的最终去向，并说明原因。
该蛋白质最终去向过氧化物酶体，核定位信号NLS只是亲核蛋白入核的一个必要不充分条件，所以该蛋白不一定去向细胞核，又有PTS1序列，将会分选至过氧化物酶体。
多肽链编码的蛋白质带有PTS1序列，此序列能和细胞质溶质中的载体蛋白（Pex5）结合，之后再和过氧化物酶体膜中的受体Pex14结合。
基质蛋白质-Pex5受体复合物再通过Pex10/Pex12/Pex2转运至过氧化物酶体基质中。