细胞生物学第四版ppt课件

• 继信号假说提出与确证后，人们又发现一系列蛋白质分选信号 序列，统称信号序列（signal sequence），而且有些信号序 列还可形成三维结构的信号斑（signal patch），指导蛋白的 靶向转运和定位。
指导蛋白质从细胞基质转运到细胞 器的靶向序列的主要特征（表8-2）
二、蛋白质分选转运的基本途径与类型
在非细胞系统中蛋白质的翻译过程与 SRP、DP和微粒体的关系（表8-1）
分泌性蛋白的合成与跨越内质网膜 的共翻译转运图解（图8-3）
共翻译转运（cotranslational translocation）：分泌 蛋白向rER腔内的转运是同蛋白质翻译过程偶联进行的，这 种蛋白在信号肽引导下边翻译边跨膜转运的过程称为共翻译 转运。
• 内部信号锚定序列（internal signal-anchor sequence, SA ）：位于新生肽链内部的疏水序列，既是信号序列，又是 肽链跨膜锚定在脂双层中的序列。
• 内部停止转移锚定序列（internal stop-transfer anchor sequence, STA）：位于新生肽链内部的疏水序列，既是肽 段终止转移，又是肽链跨膜锚定在脂双层中的序列。
一、信号假说与蛋白质分选信号 二、蛋白质分选转运的基本途径与类型 三、蛋白质向线粒体、叶绿体和过氧化酶体的分选的游离核糖体产生非分泌蛋白，内质网附着核糖体产 生分泌蛋白。核糖体没有结构差异，假设存在于蛋白质本身。
• 信号假说（signal hypothesis）：分泌蛋白可能携带N端短 信号序列，一旦该序列从核糖体翻译合成，结合因子和蛋白 结合，指导其转移到内质网膜，后续翻译过程将在内质网膜 上进行。现在已知，信号假说是解释分泌性蛋白在糙面内质 网上合成的重要理论，该过程是包括蛋白质N端的信号肽、 信号识别颗粒和内质网膜上信号识别颗粒的受体（又称停泊 蛋白）等因子共同协助完成的。
膜蛋白的共翻译转运机理
• 膜蛋白的共翻译转运涉及几个问题：（1）靠疏水区滞留在内 质网膜上；（2）单次跨膜和多次跨膜；（3）跨膜段的定向。
• 开始转移序列（start transfer sequence）：位于新生肽链 N端的信号序列（信号肽）（最终不保留），既可被SRP识 别，又可引导新生肽链开始穿膜转移。
• 多次跨膜蛋白：含有多个SA和多个STA的肽链将成为多次跨 膜蛋白。
• 跨内质网膜肽段的取向：一般而言，带正电荷氨基酸残基多 的一端，或带正电荷氨基酸残基多的一侧，朝向细胞质基质 一侧（外侧）。
内质网膜整合蛋白的拓扑学类型 （图8-4）
• STA：内部停止转移锚定序列 SA：内部信号锚定序列
• 线粒体、叶绿体和过氧化物酶体的蛋白质的信号序列特称为导 肽（leader peptide），其基本的特征是蛋白质在细胞质基质 中的游离核糖体上合成以后再转移到这些细胞器中，因此称这 种翻译后再转运的方式为翻译后转运（post-translational translocation）。这种转运方式在蛋白质跨膜过程中不仅需要 消耗ATP使多肽去折叠，而且还需要跨膜后由分子伴侣帮助蛋 白质再正确折叠形成有功能的蛋白。
• 信号肽（signal peptide）：信号肽位于蛋白质的N端，一 般由16~26个氨基酸残基组成，其中包括信号肽疏水核心区、 N端和C端等3部分；原核细胞某些分泌性蛋白的N端也具有 信号序列。值得注意的是，信号肽似乎没有严格的专一性 （好利用！）。
信号肽的一级结构序列（图8-1）
• 信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP ）：信 号识别颗粒是由6种不同蛋白质和一个7S小RNA分子构成的 RNP颗粒。SRP含有2种结构域，即信号肽识别结构域和核 糖体结合结构域，其中信号肽识别结构域中的p54蛋白是一 种包含成簇Met残基的GTP酶，Met侧链与信号肽的疏水核 心结合；当SRP与信号肽结合后，核糖体结合结构域中的 p9和p14蛋白复合体阻断新生肽链的翻译。 SRP通常存在 于细胞质基质中，等待信号肽从多核糖体上延伸暴露出来， SRP既可与新生信号肽序列和核糖体大亚基结合，又可与 内质网膜上SRP受体结合，指导新生多肽及核糖体和mRNA 附着到内质网膜上。
核基因编码的蛋白质的分选大体可分2条途径： （1）共翻译转运（cotranslational translocation）途径：
即蛋白质合成在游离核糖体上起始之后，由信号肽和与之结 合的SRP引导转移至糙面内质网，然后新生肽边合成边转 入糙面内质网腔或定位在ER膜上，经转运膜泡运到高尔基 体加工包装再分选至溶酶体、细胞质膜或分泌到细胞外。这 种蛋白在信号肽引导下边翻译边跨膜转运的过程称为共翻译 转运。注意：内质网和高尔基体本身的蛋白质分选也按此途 径来完成。 （2）翻译后转运（post-translational translocation）途径： 即蛋白质在细胞质基质游离核糖体上合成以后，再转移到膜 围绕的细胞器，如细胞核、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体， 或者成为细胞质基质的可溶性驻留蛋白和骨架蛋白。酵母中 有些分泌蛋白由结合ATP的分子Bip蛋白（Bip-ATP）与膜整 合蛋白Sec63复合物相互作用，水解ATP提供动力驱动翻译 后转运途径，即分泌蛋白在细胞质基质游离核糖体上合成后， 再转运至内质网中。
• 信号识别颗粒的受体（又称停泊蛋白，docking protein， DP）：DP是内质网膜的整合蛋白，由α和β亚基组成，可特 异地与SRP结合。α亚基可结合GTP。
• 信号肽酶（signal peptidase ）：内质网腔面上蛋白水解 酶，负责切除并快速降解新生多肽的N端信号肽序列。
信号识别颗粒（SRP）的结构示意 图（图8-2）
细胞生物学教学课件
第八章~~~~~~第十二章
第八章 蛋白质分选与膜泡运输
第一节 细胞内蛋白质的分选 第二节 细胞内膜泡运输
第一节 细胞内蛋白质的分选
真核细胞中除线粒体和植物细胞叶绿体中能合成少量蛋白 质外，绝大多数蛋白质都是由核基因编码，起始合成均发生在 游离核糖体上，然后或在细胞质基质（游离核糖体）中完成翻 译过程，或在粗面内质网膜结合核糖体上完成合成。然而，蛋 白质发挥结构或功能作用的部位几乎遍布细胞的各种区间或组 分。因此必然存在不同的机制以确保蛋白质分选，转运至细胞 的特定部位，也只有蛋白质各就各位并组装成结构与功能的复 合体，才能参与实现细胞的各种生命活动。这一过程称蛋白质 分选（protein sorting）或蛋白质寻靶（protein targeting）。 蛋白质分选不仅保证了蛋白质的正确定位，也保证了蛋白质的 生物学活性。实际上，蛋白质分选主要依靠蛋白质自身信号序 列，从蛋白质起始合成部位转运到其功能发挥部位的过程。