線粒體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)
構(gòu)成線粒體的蛋白主要是核基因編碼的，少量是線粒體基因編碼的，無(wú)論是核基因還是線粒體基因編碼的蛋白質(zhì)都要轉(zhuǎn)運(yùn)定位。線粒體有四個(gè)組成部分，其中有兩層膜，所以由細(xì)胞質(zhì)核糖體合成的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體基質(zhì)必須穿過(guò)兩層膜障礙。
■ 線粒體基質(zhì)蛋白（mitochondrial matrix protein）轉(zhuǎn)運(yùn)
線粒體基質(zhì)蛋白， 除極少數(shù)外， 都是游離核糖體合成， 并通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)肽轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)來(lái)的，轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程十分復(fù)雜。
■ 線粒體膜間隙蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)
線粒體膜間隙蛋白，如細(xì)胞色素c的定位需要兩個(gè)導(dǎo)向序列，位于N端最前面的為基質(zhì)導(dǎo)向序列（matrix-targeting sequence），其后還有第二個(gè)導(dǎo)向序列，即膜間隙導(dǎo)向序列（intermembrane-space-targeting sequence），功能是將蛋白質(zhì)定位于內(nèi)膜或膜間隙，這類蛋白有兩種轉(zhuǎn)運(yùn)定位方式。
● 保守性尋靶（conservative targeting） 前體蛋白在N-端的基質(zhì)導(dǎo)向序列引導(dǎo)下采用與線粒體基質(zhì)蛋白同樣的運(yùn)輸方式，將前體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體基質(zhì)，在基質(zhì)中由轉(zhuǎn)肽酶切除基質(zhì)導(dǎo)向序列后， 膜間隙導(dǎo)向序列就成了N端的導(dǎo)向序列， 它能夠識(shí)別內(nèi)膜的受體和轉(zhuǎn)運(yùn)通道蛋白，引導(dǎo)蛋白質(zhì)穿過(guò)內(nèi)膜，進(jìn)入線粒體膜間隙，然后由線粒體膜間隙中的轉(zhuǎn)肽酶將膜間隙導(dǎo)向序列切除。
● 非保守性尋靶（nonconservative targeting）
與保守性尋靶不同，蛋白質(zhì)的非保守性尋靶首先在線粒體基質(zhì)導(dǎo)向序列的引導(dǎo)下，通過(guò)線粒體的外膜和內(nèi)膜，但是疏水的膜間隙導(dǎo)向序列作為停止轉(zhuǎn)運(yùn)序列（stop-transfer sequence） 錨定在內(nèi)膜上，從而阻止了蛋白質(zhì)的C-末端穿過(guò)內(nèi)膜進(jìn)入線粒體基質(zhì)；然后通過(guò)蛋白質(zhì)的擴(kuò)散作用，錨定在內(nèi)膜上的蛋白逐漸離開(kāi)轉(zhuǎn)運(yùn)通道，最后在轉(zhuǎn)肽酶的作用下，將膜間隙導(dǎo)向序列切除，蛋白質(zhì)釋放到膜間隙，結(jié)合血紅素后，蛋白質(zhì)折疊成正確的構(gòu)型。
■ 線粒體內(nèi)膜和外膜蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)
圖7-17顯示線粒體內(nèi)膜蛋白的N-端只有一個(gè)基質(zhì)導(dǎo)向序列，內(nèi)膜蛋白在基質(zhì)導(dǎo)向序列的引導(dǎo)下，按基質(zhì)蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)方式進(jìn)入線粒體基質(zhì)后，由轉(zhuǎn)肽酶切除導(dǎo)向序列，然后通過(guò)構(gòu)型的變化或與別的蛋白結(jié)合形成復(fù)合物后再插入到內(nèi)膜中，詳細(xì)機(jī)理尚不清楚。
圖7-17中的P70是線粒體外膜的一個(gè)重要的蛋白質(zhì)， 通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)獲得有關(guān)外膜蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)的一些線索。在P70的N-端有一個(gè)短的基質(zhì)導(dǎo)向序列，緊隨其后是一段較長(zhǎng)的、強(qiáng)疏水性氨基酸序列。實(shí)驗(yàn)中，如果將疏水性氨基酸序列缺失， P70進(jìn)入線粒體基質(zhì)， 并且其基質(zhì)導(dǎo)向序列依然連接在一起。這一結(jié)果提示， 長(zhǎng)的疏水性氨基酸序列可作為停止轉(zhuǎn)運(yùn)信號(hào)， 既防止了外膜蛋白進(jìn)入線粒體基質(zhì)， 又作為錨定序列將外膜蛋白錨定在外膜上。正常情況下，外膜蛋白N-端的基質(zhì)導(dǎo)向序列和長(zhǎng)的疏水性序列都不會(huì)被切除。
構(gòu)成線粒體的蛋白主要是核基因編碼的，少量是線粒體基因編碼的，無(wú)論是核基因還是線粒體基因編碼的蛋白質(zhì)都要轉(zhuǎn)運(yùn)定位。線粒體有四個(gè)組成部分，其中有兩層膜，所以由細(xì)胞質(zhì)核糖體合成的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體基質(zhì)必須穿過(guò)兩層膜障礙。
■ 線粒體基質(zhì)蛋白（mitochondrial matrix protein）轉(zhuǎn)運(yùn)
線粒體基質(zhì)蛋白， 除極少數(shù)外， 都是游離核糖體合成， 并通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)肽轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)來(lái)的，轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程十分復(fù)雜。
■ 線粒體膜間隙蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)
線粒體膜間隙蛋白，如細(xì)胞色素c的定位需要兩個(gè)導(dǎo)向序列，位于N端最前面的為基質(zhì)導(dǎo)向序列（matrix-targeting sequence），其后還有第二個(gè)導(dǎo)向序列，即膜間隙導(dǎo)向序列（intermembrane-space-targeting sequence），功能是將蛋白質(zhì)定位于內(nèi)膜或膜間隙，這類蛋白有兩種轉(zhuǎn)運(yùn)定位方式。
● 保守性尋靶（conservative targeting） 前體蛋白在N-端的基質(zhì)導(dǎo)向序列引導(dǎo)下采用與線粒體基質(zhì)蛋白同樣的運(yùn)輸方式，將前體蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體基質(zhì)，在基質(zhì)中由轉(zhuǎn)肽酶切除基質(zhì)導(dǎo)向序列后， 膜間隙導(dǎo)向序列就成了N端的導(dǎo)向序列， 它能夠識(shí)別內(nèi)膜的受體和轉(zhuǎn)運(yùn)通道蛋白，引導(dǎo)蛋白質(zhì)穿過(guò)內(nèi)膜，進(jìn)入線粒體膜間隙，然后由線粒體膜間隙中的轉(zhuǎn)肽酶將膜間隙導(dǎo)向序列切除。
● 非保守性尋靶（nonconservative targeting）
與保守性尋靶不同，蛋白質(zhì)的非保守性尋靶首先在線粒體基質(zhì)導(dǎo)向序列的引導(dǎo)下，通過(guò)線粒體的外膜和內(nèi)膜，但是疏水的膜間隙導(dǎo)向序列作為停止轉(zhuǎn)運(yùn)序列（stop-transfer sequence） 錨定在內(nèi)膜上，從而阻止了蛋白質(zhì)的C-末端穿過(guò)內(nèi)膜進(jìn)入線粒體基質(zhì)；然后通過(guò)蛋白質(zhì)的擴(kuò)散作用，錨定在內(nèi)膜上的蛋白逐漸離開(kāi)轉(zhuǎn)運(yùn)通道，最后在轉(zhuǎn)肽酶的作用下，將膜間隙導(dǎo)向序列切除，蛋白質(zhì)釋放到膜間隙，結(jié)合血紅素后，蛋白質(zhì)折疊成正確的構(gòu)型。
■ 線粒體內(nèi)膜和外膜蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)
圖7-17顯示線粒體內(nèi)膜蛋白的N-端只有一個(gè)基質(zhì)導(dǎo)向序列，內(nèi)膜蛋白在基質(zhì)導(dǎo)向序列的引導(dǎo)下，按基質(zhì)蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)方式進(jìn)入線粒體基質(zhì)后，由轉(zhuǎn)肽酶切除導(dǎo)向序列，然后通過(guò)構(gòu)型的變化或與別的蛋白結(jié)合形成復(fù)合物后再插入到內(nèi)膜中，詳細(xì)機(jī)理尚不清楚。
圖7-17中的P70是線粒體外膜的一個(gè)重要的蛋白質(zhì)， 通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)獲得有關(guān)外膜蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)的一些線索。在P70的N-端有一個(gè)短的基質(zhì)導(dǎo)向序列，緊隨其后是一段較長(zhǎng)的、強(qiáng)疏水性氨基酸序列。實(shí)驗(yàn)中，如果將疏水性氨基酸序列缺失， P70進(jìn)入線粒體基質(zhì)， 并且其基質(zhì)導(dǎo)向序列依然連接在一起。這一結(jié)果提示， 長(zhǎng)的疏水性氨基酸序列可作為停止轉(zhuǎn)運(yùn)信號(hào)， 既防止了外膜蛋白進(jìn)入線粒體基質(zhì)， 又作為錨定序列將外膜蛋白錨定在外膜上。正常情況下，外膜蛋白N-端的基質(zhì)導(dǎo)向序列和長(zhǎng)的疏水性序列都不會(huì)被切除。