1、膜蛋白的區域性分布膜蛋白的區域性分布問題：細胞是如何完成蛋白的定向運輸的？問題：細胞是如何完成蛋白的定向運輸的？問題：細胞是如何將不同的膜蛋白運送到問題：細胞是如何將不同的膜蛋白運送到 膜的不同的區域呢？膜的不同的區域呢？要實現蛋白的定向運輸，細胞首先得要實現蛋白的定向運輸，細胞首先得面臨這樣的一個問題，即面臨這樣的一個問題，即如何選擇和如何選擇和區分不同去向的蛋白區分不同去向的蛋白，再把它們運往，再把它們運往特定的地方。特定的地方。這就是這就是分選分選(sorting)蛋白的分選蛋白的分選細胞根據蛋白細胞根據蛋白是否是否攜有攜有分選信號分選信號，以及，以及分選分選信號信號的的性質，選擇性性質

2、，選擇性地將其送到細胞不同的部地將其送到細胞不同的部位。（蛋白的靶向運輸位。（蛋白的靶向運輸protein targeting）第十章第十章 胞內蛋白的胞內蛋白的分選和運輸分選和運輸回輸內質網的分選溶酶體酶蛋白的分選溶酶體酶蛋白的分選back分泌蛋白、膜蛋白的分選分泌蛋白、膜蛋白的分選分選是根據分選信號而進行的。分選是根據分選信號而進行的。分選不僅存在于高爾基體，也存在于細胞分選不僅存在于高爾基體，也存在于細胞 的其他部位。的其他部位。分選信號：特定的氨基酸序列分選信號：特定的氨基酸序列或經加工修飾而成或經加工修飾而成蛋白質在蛋白質在游離游離核糖體上合成還是在核糖體上合成還是在附著附著核糖體上

3、合成？核糖體上合成？ 內質網內質網 核糖體核糖體？信號假說信號假說和對進入對進入內質網內質網的的蛋白的分選運輸蛋白的分選運輸信號肽（信號肽（signal peptide）分選的信號分選的信號信號識別顆粒（信號識別顆粒（srp）多肽多肽n n端若干個疏水氨基酸殘基序列端若干個疏水氨基酸殘基序列細胞質基質中的核蛋白復合體，細胞質基質中的核蛋白復合體，識別信號肽、核糖體識別信號肽、核糖體信號假說運輸的蛋白既有進入內質網腔的運輸的蛋白既有進入內質網腔的可溶性可溶性蛋白蛋白，也有，也有內質網膜上的內質網膜上的跨膜跨膜蛋白蛋白信號肽引導多肽鏈通過蛋白質信號肽引導多肽鏈通過蛋白質轉運子轉運子（膜上的蛋白復合

4、（膜上的蛋白復合體形成的轉運通道）進入內質網體形成的轉運通道）進入內質網信號肽、信號識別顆粒、信號識別顆粒受體等的相互信號肽、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。作用使核糖體附著。蛋白進行的是一種蛋白進行的是一種穿膜穿膜運輸運輸(transmembrane transport)，轉運在合成的過程中進行，稱轉運在合成的過程中進行，稱共翻譯轉運共翻譯轉運（co-translational translocation）內質網可溶性蛋白的轉運內質網可溶性蛋白的轉運內質網跨膜內質網跨膜蛋白的轉運蛋白的轉運(單次跨膜蛋白單次跨膜蛋白)（多次跨膜蛋白）（多次跨膜蛋白）其他的蛋白也可含有自

5、己的分選定位信號其他的蛋白也可含有自己的分選定位信號分選信號除了信號肽之外，還有分選信號除了信號肽之外，還有信號斑信號斑細胞質基質細胞質基質內質網內質網 核糖體核糖體？細胞質基質細胞質基質內質網內質網 核糖體核糖體線粒體線粒體進入進入線粒體線粒體的蛋白的分選運輸的蛋白的分選運輸分選的信號分選的信號信號序列中帶電荷氨基酸與疏水氨基酸信號序列中帶電荷氨基酸與疏水氨基酸交替交替排列，形成排列，形成兩性兩性 螺旋結構。螺旋結構。 轉運的方式也是穿膜運輸，但是是在轉運的方式也是穿膜運輸，但是是在翻譯后翻譯后進行的。進行的。 蛋白以非折疊狀態穿膜，伴侶蛋白（蛋白以非折疊狀態穿膜，伴侶蛋白（hsp70hsp

6、70）維持之。）維持之。到線粒體到線粒體基質腔基質腔的運輸的運輸到線粒體到線粒體內膜內膜和和膜間腔膜間腔的運輸的運輸外膜轉運子復合體中的外膜轉運子復合體中的受體受體負責對信號肽的負責對信號肽的識別識別蛋白質運往線粒體的不同部位蛋白質運往線粒體的不同部位到線粒體到線粒體外膜外膜的運輸的運輸多肽鏈經多肽鏈經轉運子轉運子穿膜，線粒體內外膜上有不穿膜，線粒體內外膜上有不同的轉運子。同的轉運子。 蛋白穿膜運輸是需要消耗能量的蛋白穿膜運輸是需要消耗能量的hsp：熱休克蛋白：熱休克蛋白線粒體內外膜上的轉運子線粒體內外膜上的轉運子back引導肽前蛋白受體內外膜接觸點成熟線粒體蛋白由電化學梯度驅動插入線粒體膜中

7、識別轉移到基質需要atp參與被信號肽酶切割被切割的信號肽細胞質基質細胞質基質內質網內質網 核糖體核糖體線粒體線粒體過氧化物酶體過氧化物酶體進入進入過氧化物酶體過氧化物酶體的蛋白的的蛋白的分選運輸分選運輸多以多以skl序列（序列（ser-lys-leu）作為輸入信號）作為輸入信號可溶性受體蛋白可溶性受體蛋白ptsir識別信號，并通過與轉識別信號，并通過與轉運子蛋白的結合介導蛋白的輸入運子蛋白的結合介導蛋白的輸入這是一種翻譯后的穿膜運輸，但在蛋白折疊成這是一種翻譯后的穿膜運輸，但在蛋白折疊成成熟構型后進行穿膜運輸成熟構型后進行穿膜運輸細胞質基質細胞質基質內質網內質網 核糖體核糖體線粒體線粒體過氧化

8、物酶體過氧化物酶體細胞核細胞核進入進入細胞核細胞核的蛋白的的蛋白的分選運輸分選運輸核輸入受體識別核定位信號，核輸出受體識別核輸出核輸入受體識別核定位信號，核輸出受體識別核輸出信號信號 運輸通過運輸通過核孔復合體核孔復合體進行，稱為進行，稱為門控運輸門控運輸(gated transport)。進出的蛋白分別含有核定位信號和核輸出信號進出的蛋白分別含有核定位信號和核輸出信號核定位核定位信號序列信號序列中富含帶電荷的氨基酸中富含帶電荷的氨基酸。 可為信號肽，也可為信號斑可為信號肽，也可為信號斑。 不被切除，可反復使用不被切除，可反復使用。 核輸出信號尚不見共同特征核輸出信號尚不見共同特征。 蛋白的核

9、輸入與核輸出蛋白的核輸入與核輸出門控運輸中大分子轉運的調節門控運輸中大分子轉運的調節 細胞質基質細胞質基質內質網內質網 核糖體核糖體線粒體線粒體過氧化物酶體過氧化物酶體細胞核細胞核高爾基體高爾基體細胞膜細胞膜溶酶體溶酶體細胞外細胞外內體內體胞內蛋白的胞內蛋白的小泡小泡運輸運輸生物合成分泌途徑生物合成分泌途徑胞吞途徑胞吞途徑大多數運輸小泡為大多數運輸小泡為有被小泡有被小泡（coated vesicle）已知的已知的有被小泡有被小泡分三種分三種類型類型網格蛋白有被小泡（網格蛋白有被小泡（clathrinclathrin-coated vesicle-coated vesicle）。）。 copic

10、opi有被小泡（有被小泡（copi-coated vesiclecopi-coated vesicle）。）。 copiicopii有被小泡（有被小泡（copii-coated vesiclecopii-coated vesicle）。）。 gtp酶在有被小泡的形成和去衣被過程中起酶在有被小泡的形成和去衣被過程中起重要作用（重要作用（略略） 三種類型的有被小泡介導不同的運輸途徑三種類型的有被小泡介導不同的運輸途徑back網格蛋白有被小泡的形成網格蛋白有被小泡的形成 cop(coatmer protein) 有被小泡的形成有被小泡的形成胞內眾多的小泡同樣面臨著分選和胞內眾多的小泡同樣面臨著分選和

11、定向運輸的問題定向運輸的問題nsfnsf一種一種atpatp酶酶snapsnap（soluble nsf-attachment proteinsoluble nsf-attachment protein）snaresnaresnapsnap的受體的受體 snare負責小泡運輸的專一性識別負責小泡運輸的專一性識別rab蛋白進一步保證小泡停靠的專一性蛋白進一步保證小泡停靠的專一性v-snarev-snare和和t-snare t-snare 胞內小泡運輸的途徑胞內小泡運輸的途徑胞吞途徑胞吞途徑生物合成分泌途徑生物合成分泌途徑 1.吞噬作用吞噬作用（phagocytosis）胞吞作用（胞吞作用（en

12、docytosisendocytosis） 吞噬體吞噬體（phagosome） 2.胞飲作用胞飲作用（pinocytosis） 胞飲體胞飲體（pinosome）（receptor-mediated endocytosis）3.受體介導的內吞作用受體介導的內吞作用吞噬作用吞噬作用（phagocytosis）鼠巨嗜細胞鼠巨嗜細胞化學性變異化學性變異的血紅細胞的血紅細胞早期內體的四種分選途徑早期內體的四種分選途徑受體與配體解離，配體去溶酶體，受體返膜受體與配體解離，配體去溶酶體，受體返膜受體與配體解離，同去溶酶體受體與配體解離，同去溶酶體受體與配體維持結合，返膜受體與配體維持結合，返膜受體與配體維持

13、結合，穿胞而過受體與配體維持結合，穿胞而過從內體到溶酶體的運輸從內體到溶酶體的運輸back生物合成分泌途徑生物合成分泌途徑1.內質網與高爾基體間的蛋白運輸內質網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高爾基體膜囊間的蛋白運輸 回輸內質網的分選cop ii有被小泡從內質網到有被小泡從內質網到高爾基體的運輸高爾基體的運輸back高爾基體膜囊間兩種可能的高爾基體膜囊間兩種可能的蛋白運輸過程蛋白運輸過程back高爾基體到細胞表面的蛋白高爾基體到細胞表面的蛋白分選運輸分選運輸小泡運輸與細胞內膜的平衡小泡運輸與細胞內膜的平衡生物合成分泌

14、途徑生物合成分泌途徑胞吞途徑胞吞途徑第一節第一節 胞內蛋白的分選信號以及胞內蛋白的分選信號以及 運輸途徑、運輸方式運輸途徑、運輸方式一、分選信號一、分選信號信號肽和信號斑信號肽和信號斑三、運輸方式三、運輸方式二、運輸途徑二、運輸途徑翻譯后轉運翻譯后轉運共翻譯轉運共翻譯轉運胞吞途徑胞吞途徑穿膜運輸穿膜運輸門控運輸門控運輸小泡運輸小泡運輸第二節第二節 胞內蛋白的門控運輸胞內蛋白的門控運輸一、門控運輸的分選信號及受體一、門控運輸的分選信號及受體核定位信號和受體核定位信號和受體三、門控運輸中大分子轉運的調節三、門控運輸中大分子轉運的調節二、門控運輸的能量來源二、門控運輸的能量來源nf-at的受調轉運的

15、受調轉運ran gtpase核輸出信號和受體核輸出信號和受體第三節第三節 胞內蛋白的穿膜運輸胞內蛋白的穿膜運輸一、蛋白從細胞質基質到線粒體的運輸一、蛋白從細胞質基質到線粒體的運輸分選信號和識別分選信號和識別翻譯后轉運（翻譯后轉運（成熟構型成熟構型）二、蛋白從細胞質基質到過氧化物酶體的運輸二、蛋白從細胞質基質到過氧化物酶體的運輸轉運途徑：基質腔、膜間腔和內膜轉運途徑：基質腔、膜間腔和內膜翻譯后轉運（翻譯后轉運（線性線性）分選信號和識別分選信號和識別能量（能量（atp水解水解）轉運子轉運子轉運子轉運子能量（能量（atp水解，跨膜電化學梯度水解，跨膜電化學梯度）共翻譯轉運共翻譯轉運三、蛋白從細胞質基質到內質網的運輸三、蛋白從細胞質基質到內質網的運