蛋白质分选研究进程

蛋白质分选研究进程

摘要： 蛋白质一般在位于细胞质中的核糖体内合成, 但是它们

发挥生理功能的地点却分布在细胞的不同区域, 这些区域通常由蛋白质所不能自由透过的脂膜所包裹。因此, 细胞质中新合成的蛋白质必须进行准确的定向运输才能保证各项生命活动的正常运行。研究发现, 一般情况下, 新生蛋白通常在位于其N端的信号肽的指引下到达细胞特定区域, 并由其介导跨膜转运。本文重点介绍信号肽的结构、功能及作用机制等的研究成果。

关键词:蛋白质分选; 信号假说; 信号识别颗粒；信号肽; 核定

位信号

Abstract: the protein in the cytoplasm general of the body synthetic DNA, but they play the location of the physiological function but distribution in different areas of the cells, these areas by protein can usually free of fat membrane through the parcel. Therefore, the new synthesis of protein in the cytoplasm of the directional transportation must be accurate to guarantee the normal operation of the various life activities. Study found that, in general, usually located in its new protein in N the signal peptide under the guidance of the cells to specific area, and the mediated transport through membrane. This article introduced the signal peptide structure, function and function mechanism research achievements.

Keywords: protein separation; The signal hypothesis; Signal recognition particle; The signal peptide; Approved a signal

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目录

1 信号假说 3 2 蛋白质分选及蛋白质分选信号 3 信号识别颗粒 3.1 SRP介导途径

3.2 SRP结构和组成 4 蛋白质分选的基本途径与类型 4.1 蛋白质的跨膜转运 4.2 膜泡运输 4.3 选择性的门控转运 5 线粒体蛋白质分选 6 叶绿体蛋白质分选

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1、信号假说

1972年，C.Milstein等发现在骨髓瘤细胞中提取的免疫球蛋白分子的N端要

比分泌到细胞外的免疫球蛋白分子的N端氨基酸序列多出一截。

1975年，Gunter Blobel和David Sabatini提出信号假说：分泌性蛋白N端序列做完信号肽，指导分泌蛋白到内质网膜上合成，然后在信号肽引导下蛋白质边合成边通过易位子蛋白复合体进入内质网腔，在蛋白质合成结束之前信号肽被切除。

2、蛋白质分选

细胞利用蛋白质N端的信号序列分选数以千计的蛋白质，把它们运送到特定的位置。信号假说的提出解释了分泌腺蛋白从细胞质内的合成位点穿过内质网（ER）到达细胞外面的过程。信号序列指导蛋白质首先到达内质网膜，这一过程准确来说是一个共翻译过程。

分选的基础是核糖体与大分子复合物，即信号识别颗粒（SRP）的相互作用。SRP能够识别核糖体中输出的新生多肽链中的信号肽序列，并通过暂时的结合而中断蛋白质的合成过程。整个合成装置暂停直至SRP-核糖复合物与分布在ER膜上的受体（SRP受体）结合。此时多肽链的延长过程才能继续下去，而不断延长的多肽链则朝着内质网的内腔移动。

通过SRP识别的含信号序列的 蛋白质分布范围较窄，包括膜蛋白直接嵌入双分子层，进入ER内腔并成为内质网中可溶性蛋白的一分子，穿过ER内腔并进入到高尔基体、溶酶体或者从细胞中分泌出去。定位到核、线粒体和叶绿体的蛋白质是不依赖SRP途径的。

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3、信号识别颗粒

3.1 SRP介导途径

在新生肽链的N端出现的额外残基并不存在于成熟的蛋白质中，这就提供了一个信号序列存在的线索。

蛋白质合成大约80—100个残基后穿过大亚基的通道而暴露出信号肽，进而引发SRP的结合并中断进一步的延长过程，这种中断直至核糖体—mRNA—多肽—SRP复合物与ER膜上的特点受体结合才能解除。这种方式就称为共翻译定位，这一过程可分为两步：信号序列的识别和信号序列与靶膜的结合。

3.2 SRP的结构和组成

信号识别颗粒是一种核糖核蛋白复合体，由6种不同的蛋白和一个由300个核苷酸组成的7S RNA结合组成，SRP一般存在于细胞质中，当新合成多肽的信号肽从多聚核糖体上延伸暴露出来，SRP即可与新生肽信号序列和核糖体结合，又可与内质网的停泊信号肽停泊蛋白SRP受体结合。停泊蛋白相对分子质量为72x103，存在于内质网膜上，可特异地与信号识别颗粒结合。

其中SRP54在 RNA和信号肽的过程中扮演重要角色。信号序列的多样性在决定结合模式中起显著作用，这是因为引入一个带电荷的残基就能够破坏信号序列与SRP54的相互作用，通俗一段疏水残基区对于结合也非常关键。

4、蛋白质分选的基本途径与类型

蛋白质的分选大体可分为两条途径：①翻译后转运途径：在细胞质基质游离核糖体上完成多肽链的合成，然后转运至膜围绕的细胞器，如线粒体、叶绿体、过氧化物酶体及细胞核，或者成为细胞质基质的可溶性驻留蛋白和支架蛋白。人们最近在酵母细胞液发现有蛋白质早细胞质基质游离核糖体上合成，然后转运至内质网中。②共翻译转运途径：蛋白质合成游离核糖体上起始之后信号肽引导转移至糙面内质网，然后新生肽合成边转入糙面内质网中，再经高尔基体加工包装运至溶酶体、细胞质膜或分泌到细胞外，内质网与高尔基体本身的蛋白质分选也是通过这一途径完成的。

目前发现真核细胞内合成的蛋白质的选择性转运主要以下面3种方式进行。

4.1蛋白质的跨膜转运

主要是指在细胞质基质中合成的蛋白质转运到内质网、线粒体、质体（包括叶绿体）和过氧化物酶体等细胞器，但进入内质网与进入线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞器的机制又有所不同。与分泌蛋白N端信号肽引导序列定位于内质网不同，进入线粒体、叶绿体和过氧化物酶体等细胞器的蛋白质分选是一个多步过程，需要多个不同的寻靶序列，定位到叶绿体的前提蛋白N端具有40—50个氨基酸组成的转运肽，用以指引多肽定位到叶并进一步穿过叶绿体被膜进入基质中。转运到线粒体和过氧化物酶体的蛋白与此类似，但靠的是不同的引导序列，线粒体蛋白N端的导肽或过氧化物酶体蛋白C端的内在引导序号。至于这些细胞器蛋白最终是定位不同的膜上还是不同的基质空间，除与N端不同转运肽相关

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