真核微生物的蛋白质合成与分泌.ppt

3.2真菌的蛋白质分泌机制一、内质网在分泌途径发挥重要作用真核细胞有一个广泛的膜系统，包括内质网、高尔基体、小泡等，所有这些一起构成分泌系统或分泌途径。除分泌蛋白外，这套系统还有其它功能。对蛋白质进行修饰和组装；运送膜蛋白；储存Ca2+；合成并输送脂类；胞外多糖的合成和分泌。分泌途径与细菌的异同第31页，共68页，星期日，2025年，2月5日（一）核糖体与内质网的结合1)对于几乎所有的蛋白质而言，当合成它的核糖体与内质网结合时就决定了它将要进入分泌途径。在分泌能力强的真核细胞中，粗面内质网的含量非常丰富；反之，粗面内质网相对较少。第32页，共68页，星期日，2025年，2月5日2)粗面内质网由大量平行排列、相互连接的潴泡组成。这些潴泡的腔内空间在拓扑上与细胞质不同，而与胞外空间和液泡内空间等价。蛋白质一旦进入内质网腔后，再运送到胞外空间就不需要穿过膜了。3)大多数输入到内质网腔或膜上的蛋白会进入高尔基复合体，最后通过TGN（高尔基体反面管网）运输。蛋白质在高尔基体中可能会受到糖基化修饰。第33页，共68页，星期日，2025年，2月5日第34页，共68页，星期日，2025年，2月5日（二）蛋白质象货物一样在分泌系统中传送1)蛋白质包裹在从某个潴泡或区室上出芽的小泡中，穿过分泌系统，在下一个位点停泊并融合。2)小泡的形成需要特异的胞质蛋白自组装形成包被。小泡的出芽或融合都需要消耗GTP形式的能量。在停泊或融合时，小泡脱去蛋白包被，露出膜蛋白与目标膜的膜蛋白相互作用，从而结合在目标膜上。这些膜蛋白和包被蛋白都是蛋白质分选机制的一部分，决定了其专一性。指定运输路线第35页，共68页，星期日，2025年，2月5日3)运载蛋白的小泡在分泌系统的区室（如内质网、高尔基体等）间持续移动，而且前向(顺向，charged)运输和反向(逆向，empty)运输的量几乎相等，以保证各区室维持其特定的蛋白组成。4)每个区室自有的可溶性蛋白在小泡携带蛋白质顺向运输离开时必须停留在区室内。这种将区室的内在蛋白和货物蛋白分选的作用由膜蛋白完成。它一侧识别货物蛋白，另一侧(细胞质一侧)识别包被蛋白。确认货物第36页，共68页，星期日，2025年，2月5日第37页，共68页，星期日，2025年，2月5日5)小泡出芽后，与质膜融合，将其中所含的蛋白运送到胞外。第38页，共68页，星期日，2025年，2月5日（三）蛋白质进入分泌途径的依据是信号肽1)分泌蛋白的初生肽链在N端有一段由16-30个氨基酸组成的信号肽(signalpeptide)。由它引导多肽进入内质网膜，开始整个蛋白质转运到内质网腔的过程。所有的分泌蛋白、驻留在分泌系统区室的蛋白、分泌系统的膜蛋白以及液泡蛋白都有信号肽。第39页，共68页，星期日，2025年，2月5日2)信号肽的氨基酸序列不完全相同，但都具有共同的结构特征。典型的信号肽在N末端有一个或几个带正电荷的氨基酸，紧接着6-12个疏水氨基酸和几个附加氨基酸。不同分泌蛋白的信号肽是可以互换的，包括植物之间、植物、动物和真菌之间。分泌途径的元件只识别信号肽，而不管其后连接的氨基酸序列如何。第40页，共68页，星期日，2025年，2月5日蛋白信号肽序列凝集素MKMMSTRALALGAAAVLAFAAATAHAN孢子素MFILTRTTLSKWQRCIATMQPHN植物凝集素MASSNFSTVLSLALFLPLLTHANS第41页，共68页，星期日，2025年，2月5日3)在信号肽与内质网结合之前，它必须为信号识别颗粒(signalrecognitionparticle,SRP)所识别。SRP是一种核糖核蛋白复合体，含一条300个核苷酸的RNA分子，和6种蛋白质。SRP位于细胞质中，当新生肽链翻译到70个氨基酸长，露出核糖体表面的氨基酸序列长40个氨基酸时，SRP与信号肽结合。SRP中直接与信号肽结合的组分是P54蛋白，该蛋白是一种包含成簇的甲硫氨酸的GTP酶，凸出的甲硫氨酸侧链可以与信号肽的疏水核心结合。第42页，共68页，星期日，2025年，2月5日SRP与信号肽结合后新生肽链的合成立即停止，这种抑制作用由SRP上的P9和P14多肽完成。这是蛋白质合成中的重要控制步骤，可以避免新合成的蛋白质在细胞内发生错误的折叠。蛋白质的正确折叠需要分子伴侣的帮助，对于分泌蛋白而言，这些分子伴侣位于内质网腔中。许多分泌蛋白要在特定的天冬酰胺残基上进行糖基化，这也发生在内质网腔中，而且是正确折叠必需的。第43页，共68页，星期日，2025年，2月5日第44页，共68页，星期日，2025年，2月5日第45页，共68页，星期日，202