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蛋白分选 & 内膜系统

蛋白分选 & 内膜系统. 2014.4. Cell is organized by membrane. Don Wayne Fawcett ,The Cell, 1981. 问题. 蛋白如何进入特定的细胞器，如线粒体或内质网等或细胞外？ 内膜系统是否指细胞内的所有膜？. I. 引言 不同蛋白有不同去向. 放射自显影技术. 生物研究中常用放射性同位素. 放射自显影结果. Pulse chase- 为何用脉冲标记？. 放射自显影技术显示分泌性蛋白在细胞中的路径. 内质网. 高尔基体. 分泌泡. 胞外. 细胞生物学先驱的工作. Albert Claude

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蛋白分选 & 内膜系统

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Presentation Transcript

  1. 蛋白分选&内膜系统 2014.4

  2. Cell is organized by membrane Don Wayne Fawcett ,The Cell, 1981

  3. 问题 • 蛋白如何进入特定的细胞器，如线粒体或内质网等或细胞外？ • 内膜系统是否指细胞内的所有膜？

  4. I.引言 不同蛋白有不同去向

  5. 放射自显影技术 生物研究中常用放射性同位素 放射自显影结果 Pulse chase-为何用脉冲标记？

  6. 放射自显影技术显示分泌性蛋白在细胞中的路径放射自显影技术显示分泌性蛋白在细胞中的路径 内质网 高尔基体 分泌泡 胞外

  7. 细胞生物学先驱的工作 • Albert Claude • 电子显微镜用于细胞观察的先驱,发明差速离心 • Christian de Duve • 发现溶酶体 • George Palade • 内质网以及高尔基体在蛋白分泌 • 中的作用

  8. II.概述：a.内膜系统的组成 内质网 endoplasmic reticulum 核膜 nuclear envelope 高尔基体 Golgi body 分泌泡 secretory vesicle 溶酶体 lysosome 细胞表面 cell surface NO 其他呢？线粒体？mitochondria 质体？ plastid 核？ nuclear 过氧化物酶体？peroxisome

  9. b.蛋白分选方式-不同蛋白有不同的去向和途径 • 两种蛋白分选方式： • 共翻译转运 • 翻译后转运 • 问题： • 蛋白如何区分不同路径？ • 放射自显影实验中为 • 何没标出其他途径？

  10. III.内膜系统的第一站：内质网 ER rough ER vs. smooth ER

  11. 功能一. 糙面内质网是蛋白合成的场所之一 Ergastoplasm，糙面内质网早期的名称

  12. 非细胞体系cell-free system p72 蛋白合成 与ER何干？ 利用非细胞体系合成蛋白 • 通过分离细胞中特定的结构或组分在体外装配并验证其功能的实验体系， • 由于不具备完整的细胞结构而被称为非细胞体系。 • 非细胞体系技术的可行表明细胞结构在功能上相对的独立性。

  13. a. 有些蛋白需要进入内质网 微体是内质网的体外形式，并具有内质网的功能

  14. 两组实验 1.cell -free system 合成蛋白（先加微体） 2.cell-free system 合成蛋白 （后加微体） • 实验结果： • 先加微体时蛋白进入微体，蛋白长度与体内一样 • 后加微体时,合成的蛋白没法进入微体，并且长出一截； • 实验分析： • 分泌性蛋白要进入内质网 • 共翻译转运现象 • 氨基酸序列决定分泌蛋白进入微体

  15. b. 共翻译转运机制-与翻译后转运的不同 • 重要组件 • Signal sequence • SRP：Signal-recognition particle • SRP receptor 步骤： 1.SRP识别signal peptide并暂停翻译 2.SRP携带核糖体与ER上的受体结合 3.翻译继续 4.SRP以及其受体离开核糖体

  16. c.信号假说 信号假说： 定位在不同细胞区域的蛋白具有其特定 的信号序列作为地址标签。 Blobel师从George E.Palade

  17. d.信号序列对于蛋白分选的重要意义 信号假说： 定位在不同细胞区域的蛋白具有其特定 的信号序列作为地址标签。 原发性高草酸盐尿症 Primary hyperoxaluria

  18. 特定蛋白定位

  19. 功能二. 蛋白的加工与折叠(glycation)a.糖基化修饰 发生在内质网中糖基化特点： 1.在内质网上合成的蛋白几乎均被糖基化 2.边翻译边糖基化 3.寡糖链转移到asn 4.属于N-糖基化（区别于o-糖基化） 糖基化的功能： 1.有助于蛋白正确折叠 2.糖蛋白稳定性更高 3.丰富蛋白之间的识别位点

  20. b.蛋白二硫键的形成 二硫键的形成： PDI(protein disulfide isomerase)催化二硫键的正确形成 PDI仅在内质网内发现-其他途径合成的蛋白不具备二硫键?

  21. c.蛋白折叠(protein folding) • 糖基化以及二硫键的形成均影响蛋白折叠 • 正确折叠的蛋白方能发挥正确功能 • 错误折叠的蛋白无法进入下一站-高尔基体 • 错误折叠的蛋白会运出内质网通过泛素化途径降解 • Protein folding： • 蛋白的功能取决与其空间结构，正确折叠是正确空间结构的前提。否则错误折叠蛋白聚集沉淀在细胞内，引起疾病,如： • 一种遗传性肺气肿 • 疯牛病 • 老年痴呆症Alzheimer • 泛素ubiquitin

  22. 功能三.合成膜脂 • sER是磷脂的主要合成部位 • 在胞质溶胶面合成 • Q： 1.如何翻转到另一面 2.如何转运到细胞的其他膜上 3.如何保证膜的不对称性

  23. ER的其他功能（衍生功能） • 肝细胞中sER的解毒功能 -P450使得脂溶性毒物的水溶性增加，从而排出体外 -苯巴比妥导致sER的增加 • 糖原分解：葡萄糖-6-磷酸酶定位在sER上 • 肌细胞中肌质网-Ca2+库 • sER合成固醇类激素

  24. IV. 内膜系统第二站：Golgi body 运输方式：膜泡运输 运输方向：？

  25. a.两种机制留住内质网驻留蛋白 1.特定蛋白被排除在运输膜泡之外 2.蛋白回收机制-截获“走私蛋白” 内质网驻留蛋白C-端有KDEL序列 作为滞留信号，一旦逃出内质网， 会被KDEL受体押回 KDEL受体将内质网驻留蛋白押回

  26. b. Golgi 体的极性 基本结构： 囊膜、管、泡 • CGN :cis Golgi network (顺面挨近ER) • medial cisternae • TGN: trans Golgi network (反面远离ER)

  27. 组织化学染色显示高尔基体的极性 a 还原饿酸优先染色顺面囊膜 b 甘露糖苷酶II主要存在中间囊膜 c 核苷酸二磷酸酶定位在反面囊膜 功能酶的区室分布

  28. c. Golgi功能 • 蛋白糖基化 • 蛋白原的水解- 胰岛素原的加工 • 蛋白聚糖、半纤维素以及果胶的合成 • 蛋白的分选站

  29. 高尔基中的糖基化（区别于内质网中） • N-连接的寡糖链核心形成于内质网中 • 当蛋白进入高尔基体，在此核心链基础上，高尔基体可对之进一步加工 • 高尔基体中可对蛋白进行O-连接糖基化修饰

  30. N-连接与O-连接的蛋白糖基化比较

  31. 复习要点 • 理解内膜系统包括哪些部分，这一概念提出的依据以及实验证据(即放射自显影技术的应用） • 细胞内蛋白分选的两种方式 • 蛋白分选的信号假说及相应的机制

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