內(nèi)膜系統(tǒng)與蛋白質(zhì)分選(protein sorting)
蛋白質(zhì)是由核糖體合成的,合成之后必須準(zhǔn)確無誤地運(yùn)送到細(xì)胞的各個部位。在進(jìn)化過程中每種蛋白形成了一個明確的地址簽(address target), 細(xì)胞通過對蛋白質(zhì)地址簽的識別進(jìn)行運(yùn)送, 這就是蛋白質(zhì)的分選(protein sorting)。細(xì)胞中蛋白質(zhì)的運(yùn)輸有兩種方式:共翻譯運(yùn)輸和翻譯后運(yùn)輸,內(nèi)膜系統(tǒng)參與共翻譯運(yùn)輸,是分泌蛋白質(zhì)分選的主要系統(tǒng)。
■ 蛋白質(zhì)分選定位的時空概念
所謂蛋白質(zhì)分選定位的時空概念包括兩種含義:①合成的蛋白質(zhì)何時轉(zhuǎn)運(yùn)?②合成蛋白質(zhì)在細(xì)胞中定位空間及轉(zhuǎn)運(yùn)中所要逾越的空間障礙是什么?
● 從時間上考慮,蛋白質(zhì)的合成分選有兩種情況:先合成,再分選和一邊合成一邊分選。為了適于蛋白質(zhì)分選的時間上的需要,核糖體在合成蛋白質(zhì)時就有兩種存在狀態(tài):游離的或與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合的。
● 從蛋白質(zhì)定位的空間看,包括了細(xì)胞內(nèi)各個部分,即使是具有蛋白質(zhì)合成機(jī)器的線粒體和葉綠體也需要從細(xì)胞質(zhì)中獲取所需蛋白質(zhì)。
細(xì)胞中各部位(包括細(xì)胞質(zhì))中的蛋白質(zhì)都是來自胞質(zhì)溶膠,不過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以上的細(xì)胞器,包括細(xì)胞核、線粒體、過氧化物酶體和質(zhì)體所需蛋白是由胞質(zhì)溶膠直接運(yùn)送的。而從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以下的各種細(xì)胞器,包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、內(nèi)體、分泌泡、細(xì)胞質(zhì)膜以及細(xì)胞外基質(zhì)等所需的蛋白質(zhì)雖然起始于胞質(zhì)溶膠,但要經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的中轉(zhuǎn)。
■ 蛋白質(zhì)分選定位的空間障礙及運(yùn)輸方式
從蛋白質(zhì)定位的細(xì)胞內(nèi)空間部位結(jié)構(gòu)來看,可分為三種類型:①沒有膜障礙的,如胞質(zhì)溶膠,包括胞質(zhì)溶膠中的細(xì)胞骨架蛋白和各種酶及蛋白分子;②有完全封閉的膜障礙,如線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等;③有膜障礙,但是膜上有孔,如細(xì)胞核。
根據(jù)三種不同的空間障礙, 合成的蛋白質(zhì)通過三種不同方式進(jìn)行運(yùn)輸定位(圖9-6)。
● 核孔運(yùn)輸(transport through nuclear pore) 胞質(zhì)溶膠中合成的蛋白質(zhì)穿過細(xì)胞核內(nèi)外膜形成的核孔進(jìn)入細(xì)胞核,被運(yùn)輸?shù)牡鞍仔枰泻硕ㄎ恍盘枴?BR> ● 跨膜運(yùn)輸(across membrane transport) 胞質(zhì)溶膠中合成的蛋白質(zhì)進(jìn)入到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、葉綠體和過氧化物酶體等則是通過跨膜機(jī)制進(jìn)行運(yùn)輸?shù)?,需要膜上運(yùn)輸?shù)鞍祝╬rotein translocators)的幫助,被運(yùn)輸?shù)牡鞍滓行盘栯幕驅(qū)щ摹?BR> ● 小泡運(yùn)輸(transport by vesicles) 蛋白質(zhì)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體以及從高爾基體轉(zhuǎn)運(yùn)到溶酶體、分泌泡、細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞外等則是由小泡介導(dǎo)的,這種小泡稱為運(yùn)輸小泡(transport vesicles)。
蛋白質(zhì)是由核糖體合成的,合成之后必須準(zhǔn)確無誤地運(yùn)送到細(xì)胞的各個部位。在進(jìn)化過程中每種蛋白形成了一個明確的地址簽(address target), 細(xì)胞通過對蛋白質(zhì)地址簽的識別進(jìn)行運(yùn)送, 這就是蛋白質(zhì)的分選(protein sorting)。細(xì)胞中蛋白質(zhì)的運(yùn)輸有兩種方式:共翻譯運(yùn)輸和翻譯后運(yùn)輸,內(nèi)膜系統(tǒng)參與共翻譯運(yùn)輸,是分泌蛋白質(zhì)分選的主要系統(tǒng)。
■ 蛋白質(zhì)分選定位的時空概念
所謂蛋白質(zhì)分選定位的時空概念包括兩種含義:①合成的蛋白質(zhì)何時轉(zhuǎn)運(yùn)?②合成蛋白質(zhì)在細(xì)胞中定位空間及轉(zhuǎn)運(yùn)中所要逾越的空間障礙是什么?
● 從時間上考慮,蛋白質(zhì)的合成分選有兩種情況:先合成,再分選和一邊合成一邊分選。為了適于蛋白質(zhì)分選的時間上的需要,核糖體在合成蛋白質(zhì)時就有兩種存在狀態(tài):游離的或與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合的。
● 從蛋白質(zhì)定位的空間看,包括了細(xì)胞內(nèi)各個部分,即使是具有蛋白質(zhì)合成機(jī)器的線粒體和葉綠體也需要從細(xì)胞質(zhì)中獲取所需蛋白質(zhì)。
細(xì)胞中各部位(包括細(xì)胞質(zhì))中的蛋白質(zhì)都是來自胞質(zhì)溶膠,不過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以上的細(xì)胞器,包括細(xì)胞核、線粒體、過氧化物酶體和質(zhì)體所需蛋白是由胞質(zhì)溶膠直接運(yùn)送的。而從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以下的各種細(xì)胞器,包括內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體、內(nèi)體、分泌泡、細(xì)胞質(zhì)膜以及細(xì)胞外基質(zhì)等所需的蛋白質(zhì)雖然起始于胞質(zhì)溶膠,但要經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的中轉(zhuǎn)。
■ 蛋白質(zhì)分選定位的空間障礙及運(yùn)輸方式
從蛋白質(zhì)定位的細(xì)胞內(nèi)空間部位結(jié)構(gòu)來看,可分為三種類型:①沒有膜障礙的,如胞質(zhì)溶膠,包括胞質(zhì)溶膠中的細(xì)胞骨架蛋白和各種酶及蛋白分子;②有完全封閉的膜障礙,如線粒體、葉綠體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體等;③有膜障礙,但是膜上有孔,如細(xì)胞核。
根據(jù)三種不同的空間障礙, 合成的蛋白質(zhì)通過三種不同方式進(jìn)行運(yùn)輸定位(圖9-6)。
● 核孔運(yùn)輸(transport through nuclear pore) 胞質(zhì)溶膠中合成的蛋白質(zhì)穿過細(xì)胞核內(nèi)外膜形成的核孔進(jìn)入細(xì)胞核,被運(yùn)輸?shù)牡鞍仔枰泻硕ㄎ恍盘枴?BR> ● 跨膜運(yùn)輸(across membrane transport) 胞質(zhì)溶膠中合成的蛋白質(zhì)進(jìn)入到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、葉綠體和過氧化物酶體等則是通過跨膜機(jī)制進(jìn)行運(yùn)輸?shù)?,需要膜上運(yùn)輸?shù)鞍祝╬rotein translocators)的幫助,被運(yùn)輸?shù)牡鞍滓行盘栯幕驅(qū)щ摹?BR> ● 小泡運(yùn)輸(transport by vesicles) 蛋白質(zhì)從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)到高爾基體以及從高爾基體轉(zhuǎn)運(yùn)到溶酶體、分泌泡、細(xì)胞質(zhì)膜、細(xì)胞外等則是由小泡介導(dǎo)的,這種小泡稱為運(yùn)輸小泡(transport vesicles)。