1、囊泡轉運一、概述二、囊泡膜的成分及其相關蛋白質三、囊泡轉運的方式與路徑四、胞吐作用的兩種方式2一、概述囊泡（vesicle）是真核細胞中常見的膜泡結構。各種囊泡，均由細胞器膜外凸或內凹芽生而成。囊泡的產生形成過程，是一個主動的自我裝配過程，并總是伴隨著物質的轉運。3囊泡轉運（ vesiculartransport）是指囊泡以出芽的形式，從一種細胞器膜產生、斷離后又定向地與另一種細胞器膜融合的過程。由囊泡轉運所承載和介導的雙向物質，不僅是細胞內外物質交換和信號傳遞的重要途徑，也是細胞物質定向的基本形式。4 囊泡介導的物質轉運在膜性細胞器之間是有序的，并且具有方向性和雙向性；沿著內質網、質膜向胞外

2、轉運；也可由質膜、溶酶體向內轉運。 囊胞轉運最重要特點：具有高度的靶向性和被轉運物質的高度特異性。5二、囊泡膜的成分及其相關蛋白質 囊泡是由質膜或內膜外凸或內凹形成，因此囊泡膜實際上由細胞的膜分。 囊泡表面常被一層特異性蛋白質包被，因而也稱為有被囊泡(coatedvesicle)。6(一)囊泡的類型根據包被蛋白質的不同，可將轉運囊泡分為兩類： 類 為 網 格 蛋 白 包 被 囊 泡 (clathrin-coatedvesicle)另一類為外被體(coatmer)包被， COPI (coat protein I) 包被囊泡 COPII (coat protein II) 包被囊泡兩種亞型：7網格

3、蛋白包被囊泡(clathrin-coated vesicle, CCV)于細胞膜、內體、溶酶體和TGN。特征： 直徑在50100nm 之間 外被以由網格蛋白的網架結構 在網格蛋白結構外框與囊膜之間填充、覆蓋有大量的銜接蛋白或接頭蛋白（adaptor protein）。功能： 主要負責質膜與內體、質轉運與內體之間的物 也可見于與溶酶體間的。8TGN出芽形成網格蛋白包被小窩的網格受體介導的入泡作用形成的網格蛋白包被小泡蛋白包被小泡9TGN形成網格蛋白包被小泡之來源與形成10網格蛋白包被小泡形態結構11經由胞吞作用的網格蛋白包被小泡之形成過程12COP I (coat protein I) 包被囊泡

4、特征：屬于非網格蛋白包被囊泡，為外被體包被功能：主要負責蛋白質由逆向轉運回內質網；膜囊之間(trans-media-cis-Golgi)的逆以及向轉運13COP包被囊泡的主要功能COP II (coat protein II) 包被囊泡特征：非網格蛋白包被囊泡，為外被體包被功能：介導從內質網到高爾基復合體的物質轉運COPII 的形態與形成COP II囊泡所需的最小組分是Sec23/24復合物、Sec13/31復合物、GTP結合蛋白Sar115COPII 包被囊泡的組裝激活COP II囊泡出芽的過程：COPII 組裝1. 胞液中Sar-GDP通過跨膜蛋白GEF Sec12轉變成膜結合的Sar1-

5、GTP。2. Sar1-GTP結合到Sec23上，募集Sec23/24復合物，形成預出芽復合物，Sec23/24復合物了包被的近膜層。3. 預出芽復合物中Sec24結合貨物蛋白，并在ER的出芽部位濃縮。4. Sec13/31復合物加入到預出芽復合物上，與預出芽復合物交聯并使膜變形，Sec13/31復合物了包被的遠膜層，貨物蛋白進一步濃縮。5.GTP，Sar1從膜上解離（去組裝）。16的內質網-高爾基復合體物質17COPII介導medial-Golgicis-GolgiKDEL 受體(KKXX)COP II包被囊泡COP I 包被囊泡RER18內質網的駐留蛋白質COP II包被囊泡COP I包被

6、囊泡網格蛋白包被囊泡囊泡的電鏡19COP I包被囊泡COP II包被囊泡網格蛋白包被囊泡 包被蛋白主要有兩種功能：負責囊泡的塑形和協助捕獲要轉運的物質。 芽生過程一旦完成，包被蛋白質便會脫落， 以保證囊泡與靶位膜結構之間盡可能地充分接觸、融合。20(二)囊泡的相關蛋白1.2.網格蛋白(clathrin)銜接蛋白(adaptor protein)又稱為銜接素adatin3.4.縊斷蛋白又稱為動力蛋白(dynamin)COP包被蛋白211. 網格蛋白(clathrin)網格蛋白包被囊泡表面覆蓋一層蛋白質，形同網格，故名。絲狀網格蛋白的單體是由3條重鏈和3條輕鏈組成，每一條重鏈與一條輕鏈組合在一起，

7、 形同一個外展的臂，被稱為三條臂蛋白(triskelions)。重鏈的末端形成球形的結構域，是銜接蛋白結合的位點。221. 網格蛋白(clathrin)Heavy chainLight chain重鏈末端球形的結構域網格蛋白單體的電鏡231. 網格蛋白(clathrin)許多單體聚合就形成一個多面體藍網狀結構。241.Individual clathrin molecules can be seen in the electron microscope asthree-leggedstructures,calledtriskelions.Eachtriskelioncontainsthree

8、heavy chains and three lightchains.When a clathrin coat forms on a membrane, the globular domains that make up the tips of the Heavy chains bind to adaptins, which interact with cargo membrane proteins.2.a clathrin coat can occur spontaneously as numerousindividualtriskelionscomeTogether,interactthr

9、oughtheirleg25domains, and ultimately form a closed cage.3.The assembly of2.銜接蛋白(Adapter proteins, AP)又稱為銜接素(adaptin) 位于多面體藍和囊泡膜之間(約為20nm的空間)。是由多個組成的復合體； 具有識別特異的跨膜蛋白受體，并將其連接到網格蛋白上的作用。 銜接蛋白一端與網格蛋白重鏈結合，催化網格蛋白的聚合；另一端又與被轉運的“貨物”銜接。262.銜接蛋白(Adapter proteins, AP)AdaptorClathrinTGN27不同類型的網格蛋白囊泡含有不同的銜接蛋白。目前已

10、發現銜接素有4種，每種都與特定的轉運囊泡結 合，其中3種銜接素(AP1、AP2和AP3)性質已明。參與TGN出芽形成的網格蛋白囊泡參與TGN出芽形成的參與受體介導的入泡作用形成的網格蛋白囊泡網格蛋白囊泡(酵母和小鼠)283. 縊斷蛋白又稱為動力蛋白(dynamin) 是一種小G蛋白，在包被小窩形成時，縊斷蛋白環繞在囊泡底端逐漸形成較狹窄的環狀結構，稱為囊胞頸部； 其作用類似于“煙袋的抽繩”。隨著縊斷蛋白GTP的，“抽繩”不斷收緊，結果將囊泡“縊”割下來，形包。2930縊斷蛋白314. COP包被蛋白(自學)COPI包被囊泡的表面覆蓋著COPI包被蛋白，由組成的多聚體。已有7個亞多個相繼被發現，

11、即a、b、b¢、g、d、e、x。 其中一些亞起著銜接蛋白的作用； COPI包被蛋白的裝配與去裝配依賴于GTP結合蛋白ARF主要負責從向內質網的逆向轉運以及高爾基體膜囊之間(trans-media-cis-Golgi)的逆向轉運。32COP包被蛋白由5種蛋白組成，其形成過比COP I復雜。程涉及許多蛋白質的參與COP包被小泡對轉運物質具有一定的選擇性 只能轉運的某些可溶性蛋白結合，而不與內質網駐留蛋白結合。 COP蛋白能識別內質網的質膜蛋白上的分選信號(Asp-X-Glu)，并與之結合，選擇性地將其運出內質網。 COP蛋白的裝配與去裝配依賴于GTP結合蛋白 Sar1COP包被囊泡負責從

12、內質網到的物質33。COPII包被蛋白34三、囊泡轉運的方式與路徑細胞內包被囊泡與靶細胞器的膜相互融合一特異的過程。 ER出芽形成的小泡只與cis-Golgi的膜囊融合 GC的TGN出芽形成的泡只與質膜融合轉運囊泡從一個細胞器芽生到抵達另一靶細胞器并卸載所轉運的物質，經過識別、停靠與融合等過程。選擇性的融合是保證細胞膜相結構高度有序的因一。3536由囊泡轉運介導的細胞內膜流示意圖(一)囊泡在靶細胞器的停靠裝載轉運物質的囊泡到達目的地后，必須接受檢查才能“卸載貨物”，這一過程稱為囊泡的停靠 dock 。 只有通過停靠程序，囊泡才能與靶膜融合，卸載轉運。37(二)囊泡與靶細胞器的融合囊泡與靶細胞器

13、之間的融合是兩類蛋白彼此相互作用的結果。一類稱為v-SNAREs小泡的膜上；一類稱為t-蛋白，位于SNAREs，位于靶膜或受體膜上。 v-SNAREs和t-SNAREs之間的特異性相互作用，了小泡靶向錨定和融合。38囊泡與靶細胞膜特異性融合39在囊泡融合過程中還有許多其它的蛋白質其中有一類是非常重要的含GTP結參與合蛋白。 如Rab，屬單體GTP結合蛋白；Rab蛋白具有交替結合GTP與GDP的能力； 當與GDP結合時，Rab無活性；而與GTP結合時Rab轉為活化，參與囊泡的停靠與融合。40SNAREs, soluble attachment protein receptor, 可溶性N-乙酰基

14、馬來酰亞胺敏感因子結合蛋白受體囊泡相關蛋白(vesicle- associated membrane突觸融合蛋白囊泡特異性融合涉及多種蛋白質的參與41四、胞吐的兩種方式概念： 與胞吞過程相反。細胞將的肽類激素、抗體以及消化后形成的殘過程。類型：等通過細胞質膜運出細胞的 結構性胞吐途徑 (Constitutive exocytosis pathway) 調節性胞吐途徑 (Regulated exocytosis pathway)421.結構性胞吐途徑 外運的囊泡，不需要細胞內外因素的調控，徑直出胞，稱為結構性胞吐途徑或稱固有性胞吐途徑。 例如細胞膜的組分、細胞外基質蛋白等于所有的細胞中。432.調節性胞吐途徑 從形成的囊泡暫不而儲細胞質中，當細胞受到外界信號刺激時，囊泡與細胞膜融合并把其中的內容物到細胞外。例如肽類激素(胰島素)、消化酶(胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶)等只于某些特化細胞中。44受鈣離子調節、極化46Clathrin :，介導至溶酶體或細胞膜到溶酶體的囊泡轉運。COP I :，介導到內質網囊泡的逆向轉運，或高爾基體內部轉運。COP II : 內質網，介導內質網到 囊泡