小泡运输的分子机理－王金发细胞生物学讲义

泡 运 输 的 分 子 机 理 (of 结 合 核 糖 体 合 成 的 蛋 白 质 进 入 内 质 网 后 的 运 输 是 通 过 小 泡 转 运 实 现 的 ,其 机理 涉 及 三 个 基 本 问 题 : 小 泡 是 怎 样 形 成 的 ? 不 同 类 型 小 泡 如 何 准 确 到 达 作 用 部 位 ? 小 泡 与 细 胞 质 膜 、 小 泡 与 小 泡 之 间 是 怎 样 融 合 的 ? 输 小 泡 的 类 型 和 分 选 信 号在 细 胞 分 泌 和 内 吞 过 程 中 ,从 膜 上 形 成 的 小 泡 通 常 由 不 同 的 蛋 白 质 包 被 ， 因 此 称 为被 膜 小 泡 ( 有 三 种 类 型 的 被 膜 小 泡 (图 9图 9 细 胞 分 泌 和 内 吞 途 径 中 三 种 类 型 的 被 膜 小 泡 及 运 输 途 径 分 泌 小 泡 的 类 型 披 网 格 蛋 白 小 泡 ( 网 格 蛋 白 形 成 的 被 膜 小 泡 , 介 导 从 反 面 高 尔 基 体 网 络 到 细 胞 质 膜 、 从 细 胞 质 膜 到反 面 高 尔 基 网 络 的 运 输 。从 高 尔 基 体 反 面 网 络 形 成 的 披 网 格 蛋 白 小 泡 与 从 细 胞 质 膜 形 成 的 披 网 格 蛋 白 小 泡 所 用的 衔 接 蛋 白 ( 不 同 的 。在 披 网 格 蛋 白 小 泡 形 成 过 程 中 , 网 格 蛋 白 同 膜 受 体 结 合 , 形 成 被 膜 小 窝 , 并 逐渐 使 被 膜 小 窝 下 陷 , 最 后 同 膜 脱 离 形 成 一 个 包 有 网 格 蛋 白 外 被 的 小 泡 。 据 估 计 , 在 培 养 的 成 纤 维 细 胞 中 , 每 分 钟 大 约 有 2500 个 披 网 格 蛋 白 小 泡 从 质 膜 上 脱 离 下 来 。 被 膜 小 泡 ( 种 类 型 的 小 泡 是 介 导 非 选 择 性 运 输 的 小 泡 , 它 参 与 从 顺 面 高 尔 基 体 、从 顺 面 高 尔 基 体 到 高 尔 基 体 中 间 膜 囊 、 从 中 间 膜 囊 到 反 面 高 尔 基 体 的 运 输 。 这 种 小 泡 的 外被 是 外 被 蛋 白 ( , )， 外 被 蛋 白 是 一 个 大 的 复 合 体 ， 称 为 外被 体 ( 被 膜 小 泡 (主 要 介 导 蛋 白 质 从 高 尔 基 体 运 回 内 质 网 ,包 括 从 反 面 高 尔 基 体 运 向 顺 面 高 尔 基 体 ,以 及 将 蛋 白 质 从 反 面 高 尔 基 体 运 回 到 内 质 网 。虽 然 已 经 发 现 了 三 种 类 型 的 运 输 小 泡 介 导 不 同 途 径 的 运 输 ,但 还 不 清 楚 组 成 型 运输 小 泡 是 如 何 包 被 的 。三 种 不 同 小 泡 虽 然 有 很 多 差 异 ,但 在 小 泡 形 成 的 方 式 和 所 需 的 成 份 基 本 一 致(图 9图 9 与 被 膜 小 泡 出 芽 形 成 的 一 些 组 分 出 芽 形 成 被 膜 小 泡 时 需 要 小 合 蛋 白 、 外 被 体 和 衔 接 蛋 白 、 膜 受 体 蛋 白 等 。 三 种 类 型 小 泡 间 的 差 异三 种 类 型 小 泡 不 仅 外 被 蛋 白 不 同 , 小 泡 形 成 时 所 需 的 小 合 蛋 白 和 衔 接 蛋白 也 不 相 同 (表 9表 9 种 不 同 类 型 小 泡 的 外 被 蛋 白 、 衔 接 蛋 白 及 运 输 路 线小 小泡类型 外被和衔接蛋白 合蛋白 运输方向网格蛋白重链和轻链,膜内体(内吞作用) 网格蛋白重链和轻链,体网格蛋白网格蛋白重链和轻链,酶体、液泡、黑色体、血小板小泡, , R 高尔基体膜囊间的回运 合物 ;合物 ;R 小 泡 运 输 的 分 选 信 号三 种 不 同 类 型 运 输 小 泡 的 形 成 和 定 向 运 输 都 是 由 信 号 指 导 的 。 如 号是 内 质 网 蛋 白 的 滞 留 信 号 , 因 此 型 小 泡 形 成 的 信 号 。 小 泡 形 成 不 仅需 要 信 号 ,同 时 也 需 要 衔 接 蛋 白 和 信 号 受 体 ,表 9 合 了 三 种 类 型 运 输 小 泡 的 一 些信 号 、 受 体 和 衔 接 分 子 。表 9 泌 蛋 白 与 膜 蛋 白 经 小 泡 运 输 的 分 选 信 号蛋白质信号序列 * 的类型 运输方向 小泡类型 信号受体 分泌蛋白 R 位于高尔基体的 体(白)膜蛋白 R 亚基二酸性(如 膜蛋白 未知 分泌蛋白 反面高尔基体和质膜向次级内体网格蛋白 反面高尔基体和质膜中 体 , 接蛋白膜蛋白 质膜内体 网格蛋白 接蛋白 L) 膜蛋白 质膜内体 网格蛋白 接蛋白注 :X=任 何 氨 基 酸 , =各 种 疏 水 氨 基 酸 ;括 号 中 单 字 母 表 示 氨 基 酸 的 单 字 母 缩 写 ,而非 括 号 中 的 单 字 母 不 仅 表 示 氨 基 酸 缩 写 ,也 表 示 是 膜 蛋 白 的 细 胞 质 结 构 域 。 网 格 蛋 白 小 泡 形 成 的 机 理在 大 量 进 行 内 吞 活 动 的 细 胞 (如 肝 细 胞 、 成 纤 维 细 胞 )中 ,细 胞 质 膜 有 许 多 网 格 蛋白 小 窝 (图 9 这 些 小 窝 的 形 成 需 要 很 多 衔 接 子 ( 网 格 蛋 白 ,小 泡 最 后与 质 膜 的 脱 离 还 需 要 一 种 称 作 发 动 蛋 白 ( 合 蛋 白 。图 9 纤 维 细 胞 质 面 的 网 格 蛋 白 被 膜 小 窝 的 电 子 显 微 镜 照 片 网 格 蛋 白 ( 包 被 亚 基 ( 型 的 披 网 格 蛋 白 小 泡 的 直 径 为 50 100网 格 蛋 白 由 相 对 分 子 质 量 为180 重 链 和 相 对 分 子 质 量 为 35 40 轻 链 组 成 二 聚 体 , 三 个 二 聚 体 形 成包 被 的 基 本 结 构 单 位 体 骨 架 ( 称 为 三 腿 蛋 白 ( 许 多 三 腿 复 合 物 再 组 装 成 六 边 形 或 五 边 形 网 格 结 构 ,即 包 被 亚 基 ,然 后 由这 些 网 格 蛋 白 亚 基 组 装 成 披 网 格 蛋 白 小 泡 (图 9图 9 格 蛋 白 的 结 构(a) 网 格 蛋 白 的 三 腿 复 合 物 ;(b)网 格 蛋 白 包 被 亚 基 ;(c)披 网 格 蛋 白 小 泡 。 衔 接 蛋 白 (和 发 动 蛋 白 ( 衔 接 蛋 白在 网 格 蛋 白 被 膜 小 窝 形 成 时 , 网 格 蛋 白 和 膜 之 间 有 一 种 蛋 白 质 起 衔 接 作 用 ,这就 是 衔 接 蛋 白 。 所 以 衔 接 蛋 白 是 一 种 在 披 网 格 蛋 白 小 泡 形 成 中 起 中 介 作 用 的 蛋 白 质 (图 9图 9 接 蛋 白 与 膜 受 体 细 胞 质 结 构 域 中 的 信 号 序 列 相 互 作 用目 前 已 知 有 三 种 衔 接 蛋 白 : 衔 接 蛋 白 与 反 面 高 尔 基 体 的 披 网 格 蛋 白 小 泡 的 出 芽 。 由 于 蛋 白 既 存 在 于 反 面 高 尔 基 体 又 存 在 于 细 胞 质 膜 ,所 以 这 种 受 体 既 能 同 用 又 能 与 互 作 用 。衔 接 蛋 白 由 衔 接 蛋 白 ( 链 )和 衔 接 蛋 白 ( 链 )两 种 衔 接 蛋白 组 成 的 异 二 聚 体 。 参 与 反 面 高 尔 基 体 网 络 的 披 网 格 蛋 白 小 泡 的 组 装 。最 近 在 酵 母 和 鼠 的 研 究 中 又 鉴 定 了 一 种 衔 接 蛋 白 , 具 有 变的 酵 母 ,反 面 高 尔 基 体 的 某 些 蛋 白 就 不 能 被 运 输 到 液 泡 、 溶 酶 体 。什 么 是 衔 接 蛋 白 ? 在 小 泡 装 配 中 起 什 么 作 用 ? 发 动 蛋 白发 动 蛋 白 是 一 种 胞 质 溶 胶 蛋 白 ,有 900 个 氨 基 酸 , 能 够 同 合 并 将 。 发 动 蛋 白 的 作 用 是 在 被 膜 小 窝 的 颈 部 聚 合 ,通 过 水 解 节 自 己 收 缩 , 最 后 将 小 泡 与 质 膜 割 开 。 披 网 格 蛋 白 小 泡 的 形 成 和 运 输披 网 格 蛋 白 小 泡 的 形 成 分 为 三 个 基 本 过 程 被 膜 小 窝 ( 形 成网 格 蛋 白 被 膜 小 窝 是 披 网 格 蛋 白 小 泡 形 成 过 程 中 的 一 个 中 间 体 。 在 胞 吞 过 程 中 , 吞 入物 (配 体 )先 同 膜 表 面 特 异 受 体 结 合 , 然 后 网 格 蛋 白 装 配 的 亚 基 结 合 上 去 , 使 膜 凹 陷成 小 窝 状 。 由 于 这 种 小 窝 膜 外 侧 结 合 有 许 多 网 格 蛋 白 , 故 称 为 网 格 蛋 白 被 膜 小 窝 。 披 网 格 蛋 白 小 泡 的 形 成在 形 成 了 网 格 蛋 白 被 膜 小 窝 之 后 , 很 快 通 过 出 芽 的 方 式 形 成 小 泡 ， 即 披 网 格 蛋 白小 泡 , 小 泡 须 在 发 动 蛋 白 的 作 用 下 与 质 膜 割 离 。 由 于 此 时 的 小 泡 外 面 有 网 格 蛋 白 包 被 , 故称 为 被 膜 小 泡 。 无 被 小 泡 的 形 成披 网 格 蛋 白 小 泡 形 成 之 后 , 很 快 脱 去 网 格 蛋 白 的 外 被 , 成 为 无 被 小 泡 。 在 真 核细 胞 中 有 一 种 分 子