细胞质基质3PPT课件

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1、溶酶体酶的合成及N-连接的糖基化修饰（RER） 高尔基体cis膜囊寡糖链上的甘露糖残基磷酸化M6PN-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶高尔基体trans-膜囊和TGN膜（M6P受体）溶酶体酶分选与局部浓缩以出芽的方式转运到前溶酶体磷酸葡萄糖苷酶磷酸化识别信号：信号斑发生途径 第1页/共25页溶酶体的发生过程 第2页/共25页Figure 6-40. The mannose 6-phosphate (M6P) pathway, the major route for targeting lysosomal enzymes to lysosomes. Precursors of lysosomal enzy

2、mes migrate from the rER to the cis-Golgi where mannose residues are phosphorylated. In the TGN, the phosphorylated enzymes bind to M6P receptors, which direct the enzymes into vesicles coated with the clathrin. The clathrin lattice surrounding these vesicles is rapidly depolymerized to its subunits

3、, and the uncoated transport vesicles fuse with late endosomes. Within this low-pH compartment, the phosphorylated enzymes dissociate from the M6P receptors and then are dephosphorylated. The receptors recycle back to the Golgi, and the enzymes are incorporated into a different transport vesicle tha

4、t buds from the late endosome and soon fuses with a lysosome. The sorting of lysosomal enzymes from secretory proteins thus occurs in the TGN, and these two classes of proteins are incorporated into different vesicles, which take different routes after they bud from the Golgi.G. Griffiths et al., Ce

5、ll 52:329; S. Kornfeld, Annu. Rev. Biochem. 61:307; and G. Griffiths and J. Gruenberg, Trends Cell Biol. 1:5第3页/共25页 Phosphorylation of mannose residues on lysosomal enzymes catalyzed by two enzymesRecognition site binds to Signal patchphosphoglycosidase第4页/共25页Mannose 6-phosphate residues target pr

6、oteins to lysosomesTargeting of soluble lysosomal enzymes to endosomes and lysosomes by M-6-P tagN-乙酰葡萄糖胺磷酸转移酶磷酸葡萄糖苷酶第5页/共25页Figure 6-23 The transport of newly synthesized lysosomal hydrolases to lysosomes. The precursors of lysosomal hydrolases are covalently modified by the addition of mannose 6-p

7、hosphate in the CGN. They then become segregated from all other types of proteins in the TGN because a specific class of transport vesicles budding from the TGN concentrates mannose 6-phosphate-specific receptors, which bind the modified lysosomal hydrolases. These vesicles subsequently fuse with la

8、te endosomes. At the low pH of the late endosome the hydrolases dissociate from the receptors, which are recycled to the Golgi apparatus for further rounds of transport. In late endosomes the phosphate is removed from the mannose on the hydrolases, further ensuring that the hydrolases do not return

9、to the Golgi apparatus with the receptor. 第6页/共25页 依赖于M6P 的分选途径的效率不高，部分溶酶体酶通过运输小泡直接分泌到细胞外。在细胞质膜上也存在依赖于钙离子的M6P受体，同样可与胞外的溶酶体酶结合，通过受体介导的内吞作用，将酶送至前溶酶体中，M6P受体返回细胞质膜，反复使用。 还存在不依赖于M6P的分选途径：如酸性磷酸酶合成后直接经高尔基体到细胞表面，再依赖其细胞基质部分酪氨酸残基信号，从细胞表面转运到溶酶体。v 分选途径多样化 糖侧链的部分水解、膜蛋白等第7页/共25页五、过氧化物酶体 过氧化物酶体(peroxisom)又称微体(micr

10、obody) Rhodin 1954发现于鼠肾小管上皮细胞。 是由单层膜围绕而成的内含一种或几种氧化酶类的异质性细胞器。直径通常0.5um，呈圆形，椭圆形或哑呤形不等。 特点：含过氧化氢酶（标志酶）和一至多种依赖黄素（flavin）的氧化酶，已发现40多种氧化酶，其中尿酸氧化酶（urate oxidase）的含量极高，以至于在有些种类形成酶结晶构成的核心。 各类氧化酶的共性是将底物氧化后生成H2O2 。而过氧化氢酶又利用H2O2去氧化其它底物。 RH2+O2R+H2O2第8页/共25页鼠肝细胞超薄切片所显示的过氧化物酶体（P P）和其它细胞器如线粒体（M M）等（Albert et al. ，

11、1989）烟草叶肉细胞的过氧化物酶体（中央具有尿酸氧化酶形成的晶体状核心） 第9页/共25页第10页/共25页1、 过氧化物酶体与溶酶体的区别过氧化物酶体和初级溶酶体的形态与大小类似，但过氧化物酶体中的尿酸氧化酶等常形成晶格状结构，可作为电镜下识别的主要特征。通过离心可分离过氧化物酶体和溶酶体：过氧化物酶体沉降先于溶酶体。过氧化物酶体和溶酶体的差别 第11页/共25页第12页/共25页微体与初级溶酶体的特征比较第13页/共25页1.在动物中： 参与脂肪酸的-氧化向细胞直接提供热能； 具有解毒作用，过氧化氢酶利用H2O2将酚、甲醛、甲酸和醇等有害物质氧化，饮入的酒精1/4在微体中氧化为乙醛。2、

12、在植物中： 参与光呼吸，将光合作用的副产物乙醇酸氧化为乙醛酸和过氧化氢。 在萌发的种子中，进行脂肪的-氧化，产生乙酰辅酶A，经乙醛酸循环，由异柠檬酸裂解为乙醛酸和琥珀酸，加入三羧酸循环，因涉及乙醛酸循环，又称乙醛酸循环体。2、 过氧化物酶体的功能第14页/共25页第15页/共25页 3、过氧化物酶体的发生 氧化物酶体经分裂后形成子代的细胞器，子代的过氧化物酶体再进一步装配形成成熟的细胞器。 组成过氧化物酶体的蛋白均由核基因编码，主要在细胞质基质中合成，然后转运到过氧化物酶体中。 过氧化物酶体蛋白分选的信号序列（Peroxisomal-targeting signal，PTS）： PTS1为Se

13、r-lys-leu，多存在于基质蛋白的C端。 PTS2为Arg/Lys-Leu/lle-5X-His/Gln-leu，存在于某些基质蛋白N-端。 过氧化物酶体膜上存在几种可与信号序列相识别的可能的受体蛋白。 过氧化物酶体的膜脂可能在内质网上合成后转运而来。 内质网也参与过氧化物酶体的发生第16页/共25页第17页/共25页过氧化物酶体发生过程的示意图第18页/共25页l 细胞内合成的蛋白质、脂类等物质之所以能够定向的转运到特定的细胞器取决于两个方面： 其 一 是 蛋 白 质 中 包 含 特 殊 的 信 号 序 列 （ s i g n a l sequence）。 其二是细胞器上具特定的信号识别

14、装置（分选受体，sorting receptor）。与细胞结构的组装第19页/共25页（一）信号假说：G. Blobel等1975年提出了信号假说(Signal hypothesis)，认为蛋白质N端的信号肽，指导蛋白质转至内质网上合成，因此获1999年诺贝尔生理医学奖。第20页/共25页 蛋白质转移到内质网合成涉及以下成分：1.信号肽（signal peptide），存在于蛋白质一级结构上的线性序列，位于新合成肽链的N端，一般1630个氨基酸残基，含有6-15个连续排列的带正电荷的非极性氨基酸，由于信号肽又是引导肽链进入内质网腔的一段序列，又称开始转移序列（start transfer se

15、quence）；有些在完成蛋白质的定向转移后被信号肽酶（signal peptidase）切除；通常信号序列对所引导的蛋白质没有特异性要求，每一种信号序列决定特殊的蛋白质转运方向。2.信号斑（signal patch）：存在于完成折叠的蛋白质中，构成信号斑的信号序列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白质分选的信号。（二）蛋白质分选信号第21页/共25页信号肽的一级序列：信号肽一级序列由疏水核心（h）、C端（c）和N端（n）三个区域构成。以血清白蛋白和HIV-1型病毒的糖蛋白gp160信号肽为例，显示出两者的n区长度明显不同 信号肽（Signal peptides）与 信号斑（Signal pat

16、ches） signal sequence and signal patch第22页/共25页3、信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP），由6种多肽组成，结合一个7S RNA，属于一种RNP(ribonucleoprotein)。能与信号序列结合，导致蛋白质合成暂停。4、SRP受体（SRP receptor），内质网膜的整合蛋白，异二聚体，可与SRP特异结合。又称停泊蛋白（DP）。5、停止转移序列（stop transfer sequence），与内质网膜的亲合力很高，阻止肽链继续进入网腔，成为跨膜Pr。6、转位因子（translocator，translocon），由3-4个Sec61蛋白构成的通道，每个Sec61由3条肽链组成。 第23页/共25页Translocation of soluble proteins across ER第24页/共25页感谢您的观看！第25页/共25页