清华大学：《生物物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 膜的合成与分选

3膜的合成与分选

3.膜的合成与分选

Nature401,625(1999 Medicine Nobel goes to pioneer of protein guidance mechanisms/ How do the proteins know where to go? How do they make their way? Nature 细胞中自组装和自组织问题的重要课 题之一是物质的分选、定向和转运, 是细胞自组装自组织过程的第一步 Gunter blobel

Medicine Nobel goes to pioneer of protein guidance mechanisms Nature 401, 625 (1999) How do the proteins know where to go? How do they make their way? ----Nature Gunter Blobel 细胞中自组装和自组织问题的重要课 题之一是物质的分选、定向和转运， 是细胞自组装自组织过程的第一步

Individual Proteins are transported within the pattern according to intrinsic signals. Signal sequences ---initiate translocation of proteins across specific membranes. Stop-transfer sequences ---interrupt the translocation process that was previously initiated by a signal sequence. Sorting sequences --act as determinants for posttranslocational traffic of subpopulations of proteins. Insertion sequences -- initiate unilateral integration of proteins into the lipid bilayer without the mediation of a distinct protein effector. --Gunter blobel(PANS Zz, 1980, 1496-1500)

# Individual Proteins are transported within the pattern according to intrinsic signals. Signal sequences --- initiate translocation of proteins across specific membranes. Stop-transfer sequences --- interrupt the translocation process that was previously initiated by a signal sequence. Sorting sequences --- act as determinants for posttranslocational traffic of subpopulations of proteins. Insertion sequences --- initiate unilateral integration of proteins into the lipid bilayer without the mediation of a distinct protein effector. ------- Gunter Blobel (PANS 77, 1980, 1496-1500)

蛋白质分选存在不同层次

蛋白质分选存在不同层次

蛋白质分选存在不同层次 ●由线粒体和叶绿体DNA编码的蛋白,则 在这些细胞器的核糖体中合成,因此这 些蛋白就直接编入线粒体和叶绿体空间 里( compartment ●在真核细胞中,大多数线粒体和叶绿体 蛋白,以及其它细胞器、颗粒和膜的蛋 白都是由核DNA编码,并在胞浆核糖体 中合成的。 将这些蛋白分选到其正确的方向,就需要多 重的分选信号及多步的分选活动

蛋白质分选存在不同层次 由线粒体和叶绿体DNA编码的蛋白，则 在这些细胞器的核糖体中合成，因此这 些蛋白就直接编入线粒体和叶绿体空间 里(compartment)。 在真核细胞中，大多数线粒体和叶绿体 蛋白，以及其它细胞器、颗粒和膜的蛋 白都是由核DNA编码，并在胞浆核糖体 中合成的。 ⚫ 将这些蛋白分选到其正确的方向，就需要多 重的分选信号及多步的分选活动

蛋白质分选存在不同层次 对于在胞浆中合成的蛋白质分选 在粗面内质网上膜束缚的核糖体 ( membrane- attached ribosomes)上合 成的蛋白。 ●未附着膜上的胞浆核糖体( membrane unattached ribosomes)合成的蛋白

蛋白质分选存在不同层次 对于在胞浆中合成的蛋白质分选 ⚫ 在粗面内质网上膜束缚的核糖体 (membrane-attached ribosomes) 上合 成的蛋白。 ⚫ 未附着膜上的胞浆核糖体(membrane￾unattached ribosomes)合成的蛋白

蛋白质分选存在不同层次 对于未附着在膜上的胞浆核糖体中 合成的蛋白合成后被释放到胞浆中, 其中一些蛋白仍保留在胞浆中,而 另外一些则被编入细胞核、线粒体、 叶绿体或过氧化酶体中,然后再进 步分选到这些细胞器中的正确方 位

蛋白质分选存在不同层次 对于未附着在膜上的胞浆核糖体中 合成的蛋白合成后被释放到胞浆中， 其中一些蛋白仍保留在胞浆中，而 另外一些则被编入细胞核、线粒体、 叶绿体或过氧化酶体中，然后再进 一步分选到这些细胞器中的正确方 位

线粒体定位信号 targeting to mitochondria) 线粒体蛋白有几百种,它们是在两套遗传系 统指导下合成的。 只有大约10种线粒体内膜蛋白是由线粒体基 因编码的。 而绝大部分线粒体蛋白是由核基因编码,在 胞质中的核糖体上合成,然后跨越线粒体外膜 进入线粒体的。 把蛋白从胞浆运进线粒体至少需要两类分选 信号,一类是把蛋白导向线粒体的信号;另 类是使蛋白定位于线粒体内膜、外膜或基质的 信号

线粒体定位信号(targeting to mitochondria) 线粒体蛋白有几百种，它们是在两套遗传系 统指导下合成的。 只有大约10种线粒体内膜蛋白是由线粒体基 因编码的。 而绝大部分线粒体蛋白是由核基因编码，在 胞质中的核糖体上合成，然后跨越线粒体外膜 进入线粒体的。 把蛋白从胞浆运进线粒体至少需要两类分选 信号，一类是把蛋白导向线粒体的信号；另一 类是使蛋白定位于线粒体内膜、外膜或基质的 信号

被导向线粒体的蛋白要首先与线粒体外膜胞质侧 的特异性受体结合,即输入受体 (import- receptor) 许多进入线粒体的蛋白含有一个具有信号功能的前 导序列( pre-sequen,大小从0.5kd到20kd不等。 当蛋白定位于线粒体膜上之后此前导序列被切除。 对大量的前导序列的分析发现,它们富含Ar和 NS,并且通常被不带电的氨基酸如Ser和Th分隔 开,几平不含有酸性氨基酸。这些特征都说明它们 是决定蛋白在线粒体上完位的序列 此外还发现线粒体前体蛋白在特定的内外膜接触 区域跨越线粒体的内外膜

被导向线粒体的蛋白要首先与线粒体外膜胞质侧 的特异性受体结合，即输入受体(import-receptor)。 许多进入线粒体的蛋白含有一个具有信号功能的前 导序列(pre-sequence)，大小从0.5kd到20kd不等。 当蛋白定位于线粒体膜上之后此前导序列被切除。 对大量的前导序列的分析发现，它们富含Arg和 Lys，并且通常被不带电的氨基酸如Ser和Thr分隔 开，几乎不含有酸性氨基酸。这些特征都说明它们 是决定蛋白在线粒体上定位的序列. 此外还发现线粒体前体蛋白在特定的内外膜接触 区域跨越线粒体的内外膜

蛋白质分选存在不同层次 对于在粗面内质网上膜束缚的核糖体上 合成并进入分泌途径的蛋白,又可分为 两种类型蛋白。 类以共转移形式即边合成边穿过内质网 膜进而进入内质网中腔中的蛋白。 ●另一类为整合膜蛋白( integral membrane protein),这些蛋白的前25个氨基酸组成的 序列叫做拓扑序列( topogenic sequences),用 以保证蛋白在插入内质网膜时获得正确的定 向

蛋白质分选存在不同层次 对于在粗面内质网上膜束缚的核糖体上 合成并进入分泌途径的蛋白，又可分为 两种类型蛋白。 ⚫ 一类以共转移形式—即边合成边穿过内质网 膜进而进入内质网中腔中的蛋白。 ⚫ 另一类为整合膜蛋白(integral membrane protein)，这些蛋白的前25个氨基酸组成的 序列叫做拓扑序列(topogenic sequences)，用 以保证蛋白在插入内质网膜时获得正确的定 向