2015细胞生物学(翟中和第四版第8章蛋白质分选(李绍军)
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很高，阻止肽链继续进入网腔，成为 跨膜蛋白。
• SRP 有三个主要活性区: • 信号肽识别区：P54甲硫氨酸与信号肽疏水核
心结合； • 核糖体结合区：P9、P14，阻断进一步翻译； • 结合内质网停泊蛋白的区域。
粗面内质网合成分泌蛋白共翻译转运示意图
除N端信号肽引导蛋白转运 至内质网外，内质网定位 蛋白还可能有开始转移序 列，内在停止转移锚定序 列（STA）、内在信号锚定 序列（SA，起信号肽、开 始转移、锚定的序列）等 内部信号序列指导内质网 膜蛋白的转运。
• Palade发现内质网附着的核糖体 合成分泌蛋白。
• Milstein等发现:在非细胞体系中 合 成 的 IgG 轻 链 比 体 内 真 正 的 IgG轻链N端长出数个氨基酸。
• 在非细胞体系中添加ER膜组分 则可合成正常长度的IgG轻链。
• 分泌蛋白的信号肽：由多肽N端16-26个氨基酸组成。具有三个区域，带正 电荷的N端区，中间的疏水核心区和极性的与成熟肽链连接的C端剪切区， 新生分泌蛋白的信号肽使肽链定向运输到内质网，随后被切除。
• 没有任何信号（序列）的蛋白是细胞质基质驻留蛋白。
信号肽及信号斑
• 蛋白建立分选信号的两种方式： • 信号位于一段氨基酸序列中被称为信号序列，它暴露在蛋白外部通常位
于肽链端部，也有存在于其他部位的。
• 信号斑由分隔开的氨基酸序列在蛋白折叠时相互接近组成，或者在蛋白 折叠后形成暴露的固定距离的多个信号斑。
跨膜运输：
• 进入内质网依赖信号肽； • Байду номын сангаас入线粒体、叶绿体、过氧化物酶体依赖导肽或转运肽; • 通过膜上的易位子、内外膜转运复合体蛋白跨膜； • 以单个未折叠的肽链形式跨膜； • 需要通过分子伴侣协助。
膜泡运输：
• 通过出芽，转运，驻泊及最后与靶膜融合运输蛋白、脂质； • 在膜泡的外围组装包被蛋白； (网格蛋白、COPII包被蛋白、COPI包被蛋
进入内质网腔的可溶性蛋白没有停止转移序列
含内在停止转移锚定序列（STA）和内在信号锚定序列（SA）的 蛋白在内质网膜上的拓扑特征
蛋定膜 白序整 膜列合 定）蛋 位和白 中开的 的始内 作转部 用移停
序止 列转 （移 内序 部列 信（ 号内 锚部 定停 序止 列转 ）移 在锚
葡萄糖转运蛋白1等多跨膜α螺旋蛋白的合成和转运：多个开始转移序列（内部信号锚定序列，不切除的信号 肽）和停止转移序列（内部停止转移锚定序列）形成多次跨膜。
第一节 蛋白质的分选（定向转运）
1 真核细胞中核编码蛋白的分选概述（共翻译转运和后翻译转运）
蛋 白 质 分 选 运 输 的 路 径 图
蛋白通过四种机制转运：
• 跨膜运输：蛋白运入内质网、 线粒体、叶绿体、过氧化物酶 体；
• 膜泡运输：内质网、高尔基体、 质膜、溶酶体、胞内体之间的 蛋白运输；
• 门控通道运输：通过核孔运输； • 细胞质基质中的蛋白转运。
细胞生物学
第八章 蛋白质分选与膜泡运输
西北农林科技大学 生命科学学院细胞生物学教研室
李绍军
本章内容
第一节 细胞内蛋白质的分选 1. 信号假说与蛋白质分选信号 2. 蛋白质分选的基本途径与类型 3. 蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的分选 第二节 细胞内膜泡运输 1. COPII与COPI包被膜泡的装载与运输 2. 网格蛋白/接头蛋白包被膜泡的装载与运输 3. 转运膜泡与靶膜的锚定和融合 4. 细胞结构体系的组装
• 不仅蛋白质进入内质网需要信号引导，蛋白在内膜系统间运输也需 要信号。如内质网驻留蛋白的KDEL（HDEL）信号和KKXX信号（膜蛋 白），质膜整合蛋白由内质网进入高尔基体的双酸分选信号（AspX-Gln），溶酶体蛋白有高尔基体进入溶酶体的甘露糖-6-磷酸信号 等。
• 水疱性口炎病毒包膜蛋 白的分选信号是存在于 细胞质基质一侧的双酸 分选信号，这种信号也 存在于其他膜蛋白上。
• 双酸分选信号指导膜蛋 白从内质网向高尔基体 运输。
上皮细胞顶端和基膜蛋白的分选： 水疱性口炎病毒（VSV）与普通感冒 病毒共同侵染上皮细胞时在内质网 上合成的两种病毒的包膜蛋白被高 尔基体转运小泡分别运输至上皮细 胞的基膜端和游离端。有些膜蛋白 分泌到基膜一侧在通过转胞吞作用 聚集到游离面质膜上。
蛋白分选（蛋白质寻靶）: 蛋白分子在蛋白内部的分选 信号指导下从细胞质运往各种目标细胞器或细胞表面。
• 细胞内合成的蛋白质、脂类等物质之所以能够定向的转运到特定的细胞器 取决于两个方面： – 其一是蛋白质中包含特殊的信号序列（signal sequence）。 – 其二是细胞器上具特定的信号识别装置（分选受体，sorting receptor）。
高尔基体在细胞分裂中的解体和分裂后重新组装Golgi assembly occurs in 2 stages upon mitotic exit: (a) Video frames illustrating
post-mitotic Golgi assembly in mCherry（一种红色荧光蛋白）-Rab6（定位于高尔基体或后高尔基体区室上的GTP结合蛋白，调节膜
第二节 膜泡运输
内膜系统之间及与质膜之间 的物质传递主要通过膜泡运 输进行。
运输小泡在膜的特定区域以 出芽、内吞的方式产生。表 面具有一个笼子状的由蛋白 质构成的包被（coat）。包 被在运输小泡与靶细胞器的 膜融合之前解体。
膜泡运输及内膜系统结构、 位置的组织依赖细胞骨架， 特别是细胞微管体系。
白等); • 只有正确折叠、组装的蛋白才能被运输； • 在运输中被运输蛋白、脂质的方向不会改变。
门控通道转运：
• 细胞核蛋白通过核孔复合体运输; • 蛋白存在核定位信号 (NLS); • 以折叠或组装的形式进行运输。
2 信号假说和内膜系统蛋白质的转运
--G.Blobel和D.Sabatini,1975年提出共翻译转运的信号假说。
• 信号识别颗粒, SRP: 由6种不同的多肽和一条7S（300bp左右）RNA组成 的核糖核蛋白复合体，可结合GTP）。
• 信号识别颗粒受体：内质网停泊蛋白 (DP，一种GTP结合蛋白)。 • 易位子：由3-4个Sec61蛋白构成的通道，每个Sec61由3条肽链组成。 • 停止转移序列：与内质网膜的亲合力
• SRP 有三个主要活性区: • 信号肽识别区：P54甲硫氨酸与信号肽疏水核
心结合； • 核糖体结合区：P9、P14，阻断进一步翻译； • 结合内质网停泊蛋白的区域。
粗面内质网合成分泌蛋白共翻译转运示意图
除N端信号肽引导蛋白转运 至内质网外，内质网定位 蛋白还可能有开始转移序 列，内在停止转移锚定序 列（STA）、内在信号锚定 序列（SA，起信号肽、开 始转移、锚定的序列）等 内部信号序列指导内质网 膜蛋白的转运。
• Palade发现内质网附着的核糖体 合成分泌蛋白。
• Milstein等发现:在非细胞体系中 合 成 的 IgG 轻 链 比 体 内 真 正 的 IgG轻链N端长出数个氨基酸。
• 在非细胞体系中添加ER膜组分 则可合成正常长度的IgG轻链。
• 分泌蛋白的信号肽：由多肽N端16-26个氨基酸组成。具有三个区域，带正 电荷的N端区，中间的疏水核心区和极性的与成熟肽链连接的C端剪切区， 新生分泌蛋白的信号肽使肽链定向运输到内质网，随后被切除。
• 没有任何信号（序列）的蛋白是细胞质基质驻留蛋白。
信号肽及信号斑
• 蛋白建立分选信号的两种方式： • 信号位于一段氨基酸序列中被称为信号序列，它暴露在蛋白外部通常位
于肽链端部，也有存在于其他部位的。
• 信号斑由分隔开的氨基酸序列在蛋白折叠时相互接近组成，或者在蛋白 折叠后形成暴露的固定距离的多个信号斑。
跨膜运输：
• 进入内质网依赖信号肽； • Байду номын сангаас入线粒体、叶绿体、过氧化物酶体依赖导肽或转运肽; • 通过膜上的易位子、内外膜转运复合体蛋白跨膜； • 以单个未折叠的肽链形式跨膜； • 需要通过分子伴侣协助。
膜泡运输：
• 通过出芽，转运，驻泊及最后与靶膜融合运输蛋白、脂质； • 在膜泡的外围组装包被蛋白； (网格蛋白、COPII包被蛋白、COPI包被蛋
进入内质网腔的可溶性蛋白没有停止转移序列
含内在停止转移锚定序列（STA）和内在信号锚定序列（SA）的 蛋白在内质网膜上的拓扑特征
蛋定膜 白序整 膜列合 定）蛋 位和白 中开的 的始内 作转部 用移停
序止 列转 （移 内序 部列 信（ 号内 锚部 定停 序止 列转 ）移 在锚
葡萄糖转运蛋白1等多跨膜α螺旋蛋白的合成和转运：多个开始转移序列（内部信号锚定序列，不切除的信号 肽）和停止转移序列（内部停止转移锚定序列）形成多次跨膜。
第一节 蛋白质的分选（定向转运）
1 真核细胞中核编码蛋白的分选概述（共翻译转运和后翻译转运）
蛋 白 质 分 选 运 输 的 路 径 图
蛋白通过四种机制转运：
• 跨膜运输：蛋白运入内质网、 线粒体、叶绿体、过氧化物酶 体；
• 膜泡运输：内质网、高尔基体、 质膜、溶酶体、胞内体之间的 蛋白运输；
• 门控通道运输：通过核孔运输； • 细胞质基质中的蛋白转运。
细胞生物学
第八章 蛋白质分选与膜泡运输
西北农林科技大学 生命科学学院细胞生物学教研室
李绍军
本章内容
第一节 细胞内蛋白质的分选 1. 信号假说与蛋白质分选信号 2. 蛋白质分选的基本途径与类型 3. 蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的分选 第二节 细胞内膜泡运输 1. COPII与COPI包被膜泡的装载与运输 2. 网格蛋白/接头蛋白包被膜泡的装载与运输 3. 转运膜泡与靶膜的锚定和融合 4. 细胞结构体系的组装
• 不仅蛋白质进入内质网需要信号引导，蛋白在内膜系统间运输也需 要信号。如内质网驻留蛋白的KDEL（HDEL）信号和KKXX信号（膜蛋 白），质膜整合蛋白由内质网进入高尔基体的双酸分选信号（AspX-Gln），溶酶体蛋白有高尔基体进入溶酶体的甘露糖-6-磷酸信号 等。
• 水疱性口炎病毒包膜蛋 白的分选信号是存在于 细胞质基质一侧的双酸 分选信号，这种信号也 存在于其他膜蛋白上。
• 双酸分选信号指导膜蛋 白从内质网向高尔基体 运输。
上皮细胞顶端和基膜蛋白的分选： 水疱性口炎病毒（VSV）与普通感冒 病毒共同侵染上皮细胞时在内质网 上合成的两种病毒的包膜蛋白被高 尔基体转运小泡分别运输至上皮细 胞的基膜端和游离端。有些膜蛋白 分泌到基膜一侧在通过转胞吞作用 聚集到游离面质膜上。
蛋白分选（蛋白质寻靶）: 蛋白分子在蛋白内部的分选 信号指导下从细胞质运往各种目标细胞器或细胞表面。
• 细胞内合成的蛋白质、脂类等物质之所以能够定向的转运到特定的细胞器 取决于两个方面： – 其一是蛋白质中包含特殊的信号序列（signal sequence）。 – 其二是细胞器上具特定的信号识别装置（分选受体，sorting receptor）。
高尔基体在细胞分裂中的解体和分裂后重新组装Golgi assembly occurs in 2 stages upon mitotic exit: (a) Video frames illustrating
post-mitotic Golgi assembly in mCherry（一种红色荧光蛋白）-Rab6（定位于高尔基体或后高尔基体区室上的GTP结合蛋白，调节膜
第二节 膜泡运输
内膜系统之间及与质膜之间 的物质传递主要通过膜泡运 输进行。
运输小泡在膜的特定区域以 出芽、内吞的方式产生。表 面具有一个笼子状的由蛋白 质构成的包被（coat）。包 被在运输小泡与靶细胞器的 膜融合之前解体。
膜泡运输及内膜系统结构、 位置的组织依赖细胞骨架， 特别是细胞微管体系。
白等); • 只有正确折叠、组装的蛋白才能被运输； • 在运输中被运输蛋白、脂质的方向不会改变。
门控通道转运：
• 细胞核蛋白通过核孔复合体运输; • 蛋白存在核定位信号 (NLS); • 以折叠或组装的形式进行运输。
2 信号假说和内膜系统蛋白质的转运
--G.Blobel和D.Sabatini,1975年提出共翻译转运的信号假说。
• 信号识别颗粒, SRP: 由6种不同的多肽和一条7S（300bp左右）RNA组成 的核糖核蛋白复合体，可结合GTP）。
• 信号识别颗粒受体：内质网停泊蛋白 (DP，一种GTP结合蛋白)。 • 易位子：由3-4个Sec61蛋白构成的通道，每个Sec61由3条肽链组成。 • 停止转移序列：与内质网膜的亲合力