醫(yī)學(xué)細(xì)胞生物學(xué)課件：6 細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)運(yùn)輸

1、細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)運(yùn)輸囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)一、概述二、囊泡膜的成分及其相關(guān)蛋白質(zhì)三、囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)的方式與路徑(一) 概念：生物合成-分泌通路：胞內(nèi)合成的蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂質(zhì)等從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)至高爾基體，再由高爾基體轉(zhuǎn)運(yùn)至質(zhì)膜而出胞，這條途徑稱為 (biosynthetic-secretory pathway)，又稱為出胞或胞吐作用(exocytosis)。一、概述 (一) 概念：內(nèi)化作用：細(xì)胞外物質(zhì)通過囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)稱為入胞或胞吞作用(endocytosis)，亦稱為(internalization) 。一、概述 一、概述 (一) 概念： 3. 囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)(vesicular transport)：囊泡以芽生方式

2、從供給的細(xì)胞器生成后，攜帶著被轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)到達(dá)接受的細(xì)胞器并與其發(fā)生膜融合，這一過程稱為。一、概述 (一) 概念： 3. 囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)(vesicular transport)一、概述 (一) 概念： 3. 囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)(vesicular transport)：3個(gè)步驟。(二) 囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)的特點(diǎn)：1. 囊泡介導(dǎo)的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)是有序的，并且具有方向性(靶向性)； 在細(xì)胞器之間按一定路徑相互轉(zhuǎn)運(yùn)。 沿著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)高爾基體質(zhì)膜向胞外轉(zhuǎn)運(yùn)； 質(zhì)膜溶酶體；2. 具有被轉(zhuǎn)運(yùn)物質(zhì)的高度特異性。 溶酶體的形成； 受體介導(dǎo)的一些大分子的入胞作用；一、概述 囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)一、概述二、囊泡膜的成分及其相關(guān)蛋白質(zhì)三、囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)的方式與路徑二、

3、囊泡膜的成分及其相關(guān)蛋白質(zhì)囊泡是由細(xì)胞的質(zhì)膜或內(nèi)膜外凸或內(nèi)凹形成，因此囊泡膜實(shí)際上由細(xì)胞的膜分構(gòu)成。 囊泡表面常被一層特異性蛋白質(zhì)包被，因而也稱為有被囊泡(coated vesicle)。(一) 轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡的類型：根據(jù)包被蛋白質(zhì)的不同，可將轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡分為兩類：網(wǎng)格蛋白包被囊泡(clathrin-coated vesicle)；外被體(coatomer)包被囊泡COP ICOP II(二) 轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡的相關(guān)蛋白二、囊泡膜的成分及其相關(guān)蛋白質(zhì)主要負(fù)責(zé)質(zhì)膜與胞內(nèi)體以及高爾基體與胞內(nèi)體之間的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)；1. 網(wǎng)格蛋白包被囊泡TGN出芽形成網(wǎng)格蛋白包被小泡溶酶體的形成受體介導(dǎo)的入泡作用早期胞內(nèi)體(一) 轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡

4、的類型：根據(jù)包被蛋白質(zhì)的不 同，可將轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡分為兩類：網(wǎng)格蛋白包被囊泡(clathrin-coated vesicle)外被體(coatomer)包被囊泡COP ICOP II(二) 轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡的相關(guān)蛋白二、囊泡膜的成分及其相關(guān)蛋白質(zhì)2. 外被體包被囊泡COP I (coat protein I)包被囊泡：主要負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)由高爾基體逆向轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)；以及高爾基體膜囊之間的逆向轉(zhuǎn)運(yùn)。例如：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以及高爾基體腔內(nèi)的駐留蛋白。COP(coat protein II)包被囊泡：主要負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)由粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體方向轉(zhuǎn)運(yùn)。例如：分泌蛋白COP IICOP Imedial-Golgicis-GolgiKDE

5、L 受體(KKXX)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的駐留蛋白囊泡網(wǎng)格蛋白包被囊泡COP II包被囊泡COP I包被囊泡囊泡的電鏡照片主要功能： 負(fù)責(zé)囊泡的塑形和協(xié)助捕獲要轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)。芽生過程一旦完成，包被蛋白質(zhì)便會(huì)脫落，以保證囊泡與靶位膜結(jié)構(gòu)之間盡可能充分地接觸、融合。 包被蛋白的功能(一) 轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡的類型：根據(jù)包被蛋白質(zhì)的不同，可將轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡分為兩類：網(wǎng)格蛋白包被囊泡(clathrin-coated vesicle)；外被體(coatomer)包被囊泡COP ICOP II(二) 轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡的相關(guān)蛋白二、囊泡膜的成分及其相關(guān)蛋白質(zhì)(二) 轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡的相關(guān)蛋白網(wǎng)格蛋白(clathrin)銜接蛋白(adaptin prote

6、in)又稱為銜接素或接合素(adaptin) 縊斷蛋白又稱為動(dòng)力蛋白(dynamin)COP包被蛋白1. 網(wǎng)格蛋白(clathrin)囊泡表面覆蓋一層纖維絲狀蛋白質(zhì)，形同網(wǎng)格，故名。網(wǎng)格蛋白單體是由3條重鏈和3條輕鏈組成，每一條重鏈與一條輕鏈組合在一起，形同一個(gè)外展的臂，被稱為三條臂蛋白(triskelions)。重鏈的末端形成球形的結(jié)構(gòu)域，是銜接蛋白結(jié)合的位點(diǎn)。Heavy chainLight chain重鏈末端球形的結(jié)構(gòu)域網(wǎng)格蛋白單體的電鏡照片1. 網(wǎng)格蛋白(clathrin)許多單體聚合就形成一個(gè)多面體藍(lán)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。1. 網(wǎng)格蛋白(clathrin)1. 網(wǎng)格蛋白(clathrin)(二)

7、 轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡的相關(guān)蛋白網(wǎng)格蛋白(clathrin)銜接蛋白(adaptin protein)又稱為銜接素或接合素(adaptin) 縊斷蛋白又稱為動(dòng)力蛋白(dynamin)COP包被蛋白2.銜接蛋白(Adapter proteins, AP)又稱為銜接素或接合素(adaptin)位于多面體籃和囊泡膜之間(約為20nm的空間)。是由多個(gè)亞基組成的復(fù)合體；具有識(shí)別特異的跨膜蛋白受體，并將其連接到網(wǎng)格蛋白上的作用。銜接蛋白一端與網(wǎng)格蛋白重鏈結(jié)合，催化網(wǎng)格蛋白的聚合；另一端又與被轉(zhuǎn)運(yùn)的“貨物”分子銜接。 TGN47ClathrinAdaptin2.銜接蛋白(Adapter proteins, AP)2.

8、銜接蛋白(Adapter proteins, AP)參與TGN出芽形成的網(wǎng)格蛋白囊泡參與受體介導(dǎo)的入泡作用形成的網(wǎng)格蛋白囊泡參與TGN出芽形成的網(wǎng)格蛋白囊泡(酵母和小鼠) 不同類型的網(wǎng)格蛋白囊泡含有不同的銜接素。已發(fā)現(xiàn)銜接素有4種，每種都與特定的轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡結(jié)合，其中3種銜接素 (AP1、AP2和AP3) 性質(zhì)已明。 (二) 轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡的相關(guān)蛋白網(wǎng)格蛋白(clathrin)銜接蛋白(adaptin protein)又稱為銜接素或接合素(adaptin) 縊斷蛋白又稱為動(dòng)力蛋白(dynamin)COP包被蛋白3. 縊斷蛋白 又稱為動(dòng)力蛋白(dynamin)縊斷蛋白是一種小分子G蛋白，由900個(gè)氨基酸殘

9、基組成。在包被小窩形成時(shí)，縊斷蛋白環(huán)繞在囊泡底端逐漸形成較狹窄的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，稱為囊胞頸部；隨著縊斷蛋白GTP的水解，囊胞頸部不斷收緊，結(jié)果將囊泡“縊”割下來，形成包被囊泡。3. 縊斷蛋白 3. 縊斷蛋白 (二) 轉(zhuǎn)運(yùn)囊泡的相關(guān)蛋白網(wǎng)格蛋白(clathrin)銜接蛋白(adaptin protein)又稱為銜接素或接合素(adaptin)縊斷蛋白又稱為動(dòng)力蛋白(dynamin)COP包被蛋白COP包被蛋白：由5種蛋白亞基組成，其形成過程涉及許多蛋白質(zhì)的參與，比COP I復(fù)雜。 COP蛋白的裝配與去裝配依賴于GTP結(jié)合蛋白Sar I4. COP包被蛋白-COP II 4. COP包被蛋白-COP I

10、I 4. COP包被蛋白-COP I COP I包被蛋白：由多個(gè)亞基組成的多聚體。已有7個(gè)亞單位相繼被發(fā)現(xiàn)，即、。COP I包被蛋白的裝配與去裝配依賴于GTP結(jié)合蛋白ARF。 ARF: ADP-robosylation factors 4. COP包被蛋白-COP I 囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)一、概述二、囊泡膜的成分及其相關(guān)蛋白質(zhì)三、囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)的方式與路徑三、囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)的方式與路徑 囊泡從一個(gè)細(xì)胞器芽生到抵達(dá)另一靶細(xì)胞器并卸載所轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)，經(jīng)過?？俊⒆R(shí)別與融合等過程。 1. 囊泡在靶細(xì)胞器的?？磕遗莸竭_(dá)目的地后，必須接受檢查才能允許“卸載貨物”，這一過程稱為囊泡的?？?dock)。只有通過?？砍绦颍遗莶拍芘c靶膜相互識(shí)別再融合，從而卸載被轉(zhuǎn)運(yùn)的物質(zhì)。2. 識(shí)別：囊泡與靶細(xì)胞器之間的通過兩類蛋白相互識(shí)別。一類稱為v-SNAREs蛋白，位于運(yùn)輸小泡的膜上；一類稱為t-SNAREs，位于靶膜或受體膜上。v-SNAREs 和t-SNAREs之間的特異性相互作用，控制了小泡靶向錨定和融合。三、囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)的方式與路徑 3. 融合：囊泡與靶細(xì)胞器的膜相互融合是一種特異的過程。ER出芽形成的小泡只與cis-Golgi的膜囊融合；GC的TGN出芽形成的分泌泡只與質(zhì)膜融合。三、囊泡