细胞生物学7蛋白合成转运.pptx

RER的形态的形态第十五章：细胞的遗传活动与蛋白合成第十五章：细胞的遗传活动与蛋白合成第一节：基因组的复制第一节：基因组的复制第二节：第二节：RNA的转录的转录第三节：蛋白质的翻译第三节：蛋白质的翻译第四节：蛋白质的加工第四节：蛋白质的加工第五节：蛋白质的转运，定位第五节：蛋白质的转运，定位第六节：蛋白质的降解第六节：蛋白质的降解第四节：蛋白质的加工第四节：蛋白质的加工n。新生肽链的剪切。新生肽链的剪切n。新生肽链的修饰：侧链修饰。新生肽链的修饰：侧链修饰。糖基化、甲基化、磷酸化、胱氨酸形成等糖基化、甲基化、磷酸化、胱氨酸形成等n。新生肽链的折叠：分子伴侣。新生肽链的折叠：分子伴侣n分分子子伴伴侣侣（molecular chaperone)：在在蛋蛋白白质质折折叠叠和和组组装装过过程程中中，分分子子伴伴侣侣能能够够防防止止多多肽肽链链链链内内和和链链间间的的错错误误折折叠叠或或聚聚集集作作用用，并并且且还还可可以以破破坏坏多多肽肽链链中中已已形形成成的的错错误误结结构构，但但其其自自身身并并不不参参加加最最终终产物的组成。产物的组成。（一）分子伴侣的类别（一）分子伴侣的类别1、热热休休克克蛋蛋白白家家族族的的几几种种蛋蛋白白：Hsp70Hsp70，Hsp60 Hsp60，Hsp90 Hsp90 等等(heat shock protein)，为为主主要要的的分分子子伴伴侣侣类的蛋白；热休克蛋白的功能。类的蛋白；热休克蛋白的功能。Bip,DnaK,GroEL Bip,DnaK,GroEL 等等（二）分子伴侣的基本结构和作用机制（二）分子伴侣的基本结构和作用机制1 1Hsp70Hsp70分子伴侣系统：分子伴侣系统：功能结构域功能结构域:2:2个个 N N端：端：ATPaseATPase功能域功能域 C C端：底物结合域、可变动功能域端：底物结合域、可变动功能域Hsp70Hsp70的两种状态：的两种状态：ATPATP结合态，能与底物结合结合态，能与底物结合 ADP ADP结合态结合态Hsp70Hsp70的的功功能能：防防止止蛋蛋白白质质聚聚集集，协协助助折折叠叠错错误误的的蛋蛋白质重新折叠。白质重新折叠。分子伴侣在蛋白定位和跨膜运转中的作用分子伴侣在蛋白定位和跨膜运转中的作用1 1游离核糖体上合成的蛋白去向游离核糖体上合成的蛋白去向2 2Hsp70 Hsp70 和和Hsp60Hsp60相相互互配配合合对对新新生生蛋蛋白白质质进进行行正确加工折叠正确加工折叠3.3.分子伴侣在蛋白质跨膜运转中的作用分子伴侣在蛋白质跨膜运转中的作用 第五节：蛋白质的转运和定位第五节：蛋白质的转运和定位1、游离核糖体上合成的蛋白质：游离核糖体上合成的蛋白质：（1 1）细胞质溶质蛋白；）细胞质溶质蛋白；（2 2）核定位蛋白；）核定位蛋白；（3 3）半自主性细胞器的组成蛋白。）半自主性细胞器的组成蛋白。2、粗面内质网上核糖体合成的蛋白、粗面内质网上核糖体合成的蛋白：（1 1）向细胞外的分泌蛋白；）向细胞外的分泌蛋白；（2 2）溶酶体酶等转运到其他细胞器；）溶酶体酶等转运到其他细胞器；（3 3）插插入入到到内内质质网网膜膜中中的的蛋蛋白白，进进入入内内膜膜系系统和质膜统和质膜（）（）内质网驻留蛋白内质网驻留蛋白（二）蛋白运送的机制（二）蛋白运送的机制n分拣信号分拣信号（sorting signalsorting signal）指导蛋白质分拣指导蛋白质分拣n具分拣信号的蛋白有具分拣信号的蛋白有3 3种不同的基本转运途径：种不同的基本转运途径：（1 1）孔门运输孔门运输（穿核孔运输）（穿核孔运输）（2 2）跨跨膜膜运运输输：通通过过膜膜上上的的蛋蛋白白转转移移器器，被被运运蛋白必须是非折叠状态的蛋白。蛋白必须是非折叠状态的蛋白。（3 3）膜泡运输膜泡运输：可溶性的分泌蛋白：可溶性的分泌蛋白 上述三种运输均需消耗能量。上述三种运输均需消耗能量。二、蛋白质运输的信号理论二、蛋白质运输的信号理论（一）信号学说（一）信号学说n19711971年年BlobelBlobel等等提提出出有有关关分分泌泌蛋蛋白白合合成成机机制制的的信信号假说号假说n19751975年破译了第一个年破译了第一个信号肽信号肽序列序列n2020世纪世纪8080年代初发现了年代初发现了信号识别颗粒及其受体信号识别颗粒及其受体n信号学说的主要内容：信号学说的主要内容：（1）信信号号序序列列、信信号号肽肽(signal peptide)，10-30个个疏疏水氨基酸水氨基酸（mRNA带信号序列）带信号序列）；（2）信信 号号 识识 别别 颗颗 粒粒（signal recognition particle,SRP），6条条多多肽肽+1条条7S的的RNA 11S的的核核糖糖核核蛋蛋白白复合物，其上有信号肽和复合物，其上有信号肽和SRP受体结合部位。受体结合部位。（3）SRP受受体体是是插插入入在在内内质质网网膜膜上上的的一一种种停停泊泊蛋蛋白白，对对7SRNA有识别能力。有识别能力。（合成时信号肽决定入合成时信号肽决定入ER腔）腔）（二）指导蛋白质定位转运的信号序列（二）指导蛋白质定位转运的信号序列（分拣信号）：（分拣信号）：信信号号序序列列（分分拣拣信信号号）：15-6015-60氨氨基基酸酸的的序序列列，也也称称前前导导序序列列(signal signal sequence sequence or or leader leader sequence)sequence)，蛋蛋白被运到目的地后，分拣信号被酶切除。白被运到目的地后，分拣信号被酶切除。信信号号序序列列具具有有指指导导一一种种蛋蛋白白质质定定位位到到细细胞胞内内特特定定部部位位所所需要的全部信息。需要的全部信息。（运输时前导序列决定去向。运到后切除）（运输时前导序列决定去向。运到后切除）1、游离核糖体上合成的蛋白质：游离核糖体上合成的蛋白质：（1 1）细胞质溶质蛋白；）细胞质溶质蛋白；（2 2）核定位蛋白；）核定位蛋白；（3 3）半自主性细胞器的组成蛋白。）半自主性细胞器的组成蛋白。亲亲核核蛋蛋白白经经核核孔孔复复合合体体主主动动被被运运进进核核，除除要要依依赖赖NLSNLS外外，还还是是一一个个载体介导载体介导的过程：的过程：1 1。RAN(GTP/GDPRAN(GTP/GDP结合）结合）2 2。核运输因子。核运输因子2 2：3 3。输入蛋白。输入蛋白alphaalpha4.4.输入蛋白输入蛋白betabeta其其作作用用是是协协助助亲亲核核蛋蛋白白进进入入核核，然然后后再再返返回回细细胞胞质质，参与再循环。此过程需要能量。参与再循环。此过程需要能量。核质素输入细胞核的过程核质素输入细胞核的过程 2、粗面内质网上核糖体合成的蛋白、粗面内质网上核糖体合成的蛋白：（1 1）向细胞外的分泌蛋白；）向细胞外的分泌蛋白；（2 2）溶酶体酶等转运到其他细胞器；）溶酶体酶等转运到其他细胞器；（3 3）插插入入到到内内质质网网膜膜中中的的蛋蛋白白，进进入入内内膜膜系系统和质膜统和质膜（）（）内质网驻留蛋白内质网驻留蛋白（四）进入内质腔内的蛋白质的命运（四）进入内质腔内的蛋白质的命运1、内质网驻留蛋白（、内质网驻留蛋白（ER resident protein）（1）特特点点：C端端有有由由4个个氨氨基基酸酸组组成成的的驻驻留留信信号号序序列列，动动物物KDEL（Lys-Asp-Glu-Leu)，酵酵母母HDEL，植植物不确定。物不确定。（2）驻驻留留蛋蛋白白的的功功能能：催催化化剂剂的的作作用用和和分分子子伴伴侣侣的的作用。协助进入作用。协助进入ER腔的蛋白质正确折叠和组装。腔的蛋白质正确折叠和组装。2、途途径径ER腔腔，经经修修饰饰加加工工后后被被运运到到其其它它部部位位的的蛋蛋白白质质一般被一般被糖基化糖基化四、内质网途径的蛋白合成及其命运四、内质网途径的蛋白合成及其命运（一）内质网上核糖体合成的蛋白质及其特点（一）内质网上核糖体合成的蛋白质及其特点n跨膜蛋白和水溶性蛋白，后者进入内置网腔跨膜蛋白和水溶性蛋白，后者进入内置网腔n共共同同特特点点：信信号号肽肽；翻翻译译和和转转移移同同步步进进行行（共翻译转移方式）（共翻译转移方式）可溶性蛋白跨膜转移进可溶性蛋白跨膜转移进入内质网腔入内质网腔（三）膜整合蛋白的定位机制（三）膜整合蛋白的定位机制1 1具有单一跨膜片段的跨膜蛋白质定位具有单一跨膜片段的跨膜蛋白质定位n信号肽信号肽启动转移，停止转移序列停止转移序列使多肽释放。n信号肽序列被切除。总在胞质中总在胞质中总在总在ER腔中腔中疏水性停止疏水性停止转移序列转移序列信号肽信号肽一次跨膜一次跨膜2 2两次穿膜的跨膜蛋白质的转移和定位两次穿膜的跨膜蛋白质的转移和定位 内内部部信信号号序序列列启动转移，停停止止转转移移序序列列使多肽释放，内部信号序列不被切除。两次跨膜两次跨膜疏水性停止疏水性停止转移序列转移序列疏水性起始疏水性起始转移序列转移序列（内部）（内部）都在胞质中都在胞质中不被信号不被信号肽酶切去肽酶切去3.3.多次穿膜蛋白的定位多次穿膜蛋白的定位重复两次跨膜转移和定位的过程。重复两次跨膜转移和定位的过程。钙泵钙泵视紫红质嵌入视紫红质嵌入ER膜示意图膜示意图蛋白质的降解n1。溶酶体水解n2。蛋白酶体（proteasome）降解n蛋白酶体结构：图15-46n泛素化：图15-47