分子生物学（杨建雄）10.肽链合成后的加工和输送.pptVIP

根据定位的不同，可以将蛋白质分为两大类：一类是不与生物膜以及各种通道联系的，称胞质蛋白，它们在核糖体上合成后即留在细胞质中。另一类是与生物膜以及各种通道联系的，在合成后需要穿过生物膜上的通道进入细胞的特定部位，如内质网、细胞核、各种细胞器等。与第一类蛋白质相比，第二类蛋白质均含有一段或几段特殊的氨基酸序列，可用于引导蛋白质进入细胞的特定部位，这些氨基酸序列被称为信号序列（signal sequence），或信号肽(signal peptide)。由G. Blobel和D. Sabatini提出的信号学说（signal hypothesis）认为，多肽链本身具有的信号序列决定新合成蛋白质离开核糖体后的去向，本节主要介绍第二类蛋白质的定向输送。 C端 SKL 过氧化物酶体 过氧化氢酶 中间 APTKRKGS 细胞核 SV40 VP1 N端 MFSNLSKRWAQRTLSKSFYSTATGAASKSGKLTEKLVTAGVAAAGITASTLLYADSLTAEA 线粒体 细胞色素c1 N端 MLSLRQSIRFFKPATRTLCSSRYLL 线粒体 细胞色素c 氧化酶亚基IV C端 KDEL 内质网腔 蛋白质二硫键 异构酶 N端 MALWMRLLPLLALLALWGPDPAAA 细胞外 人胰岛素原 信号序列的位置 信号序列 蛋白质定位 蛋白质名称 表10-1　某些代表性蛋白质上的信号序列 注释：KR碱性氨基酸；LV疏水氨基酸 引导蛋白质到达不同细胞部位的信号序列有不同的氨基酸组成与分布规律，表10-1列举了一些较为典型的蛋白质的信号序列。肽链的定向输送除了需要信号序列之外，还需要一系列识别和利用信号序列的生物分子，根据这些生物分子与信号序列相互作用机制的不同，可以将肽链定向输送的途径分为两条，一条为共翻译途径，即定向输送在蛋白质翻译没有结束的时候就已经启动，通过这条途径输送的蛋白质包括定位于内质网的蛋白、高尔基体蛋白、细胞膜蛋白、溶酶体蛋白和分泌蛋白；另一条为翻译后途径，即定向输送在翻译结束后进行，通过这条途径输送的蛋白质包括定位于细胞核的蛋白、线粒体蛋白、叶绿体蛋白和过氧化物酶体蛋白等（图10-8）。 10.2.1 共翻译途径 参与共翻译途径的蛋白质都是在粗面内质网结合于内质网上的核糖体中合成的，蛋白质穿过内质网膜上的通道进入内质网腔，多数进入内质网的蛋白质在翻译尚未完全结束前就开始穿越内质网（膜蛋白没有完全通过内质网膜，而是停留在膜中），此后非定位于内质网的蛋白质从内质网进入高尔基体，然后被引导入溶酶体、分泌小泡或细胞膜等最终目的地。 在粗面内质网上合成的蛋白质的N末端通常包含由15～30个氨基酸组成的信号肽，其特征为：疏水性氨基酸主要位于信号肽中部，组成疏水核心。疏水核心前端常有一个或数个带正电荷的碱性氨基酸，后端常有数个带有小侧链基团的氨基酸残基（如Ala、Gly等）。信号肽后有蛋白水解酶切割位点，使信号肽能够在进入内质网后被切除。 实验证明信号肽的存在足以导致细胞质中的多肽链进入内质网，例如将信号肽连在珠蛋白的N端可使该蛋白进入内质网，而不是留在细胞质里。 蛋白质通过内质网膜的转运可被分为两个步骤：首先，带有新生肽链的核糖体与膜结合；随后新生肽链进入并穿过膜上的通道。这两个步骤均需要特定生物分子的帮助，其中最重要的是信号肽识别颗粒（signal recognition particle，SRP）和SRP受体（SRP receptor）。在SRP和SRP受体的帮助作用下，带有新生肽链的游离核糖体结合到内质网膜上，其具体机制是，SRP首先识别并结合新生肽链N末端的信号肽，然后SRP与内质网膜上的SRP受体结合，使核糖体通过与膜上特定受体的相互作用结合到膜上。 需要注意的是，SRP与信号肽的结合将使蛋白质的翻译停止，这一过程通常发生于大约70 个氨基酸残基长度的肽链产生后。当SRP与其受体结合后，SRP释放信号肽，此时翻译可以继续进行。当核糖体被转运到膜上之后，SRP和SRP受体就完成了其功能，这时它们离开核糖体上正在合成的多肽，去介导另一个新生多肽及核糖体与膜的结合。SRP在核糖体转运到膜上的过程中阻止翻译的功能对防止蛋白质释放到拥有水溶性环境的细胞质中有重要意义。 SRP是一种核糖核蛋白复合体，含有6个大小不等的蛋白(SRP54, SRP19, SRP68, SRP72, SRP14, SRP9)和1个小的7S RNA，7S RNA是形成复合体的结构骨架，缺少它蛋白质不能组装成SRP。组成SRP 的不同蛋白质具有不同的功能，SRP54 能与新生蛋白质的信号肽结合，它决定底物蛋白质的识别，