第十二章细胞内组织和蛋白质分选 - 版本历史

2026年4月7日 (二) 13:33 啊？

2026-04-07T13:33:54Z

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	大多数分泌蛋白是由粗糙 ER 表面的核糖体合成的。因此，专门分泌大量蛋白质的细胞充满了大量的粗 ER。例如，胰腺的外分泌细胞每天在分泌自身重量的消化酶，这解释了为什么粗内质网占这些细胞膜的 60%（参见表 12-2）。同样，分泌抗体的浆细胞和分泌胰岛素的 β 细胞也含有标记扩增的粗 ER。高分泌细胞与大量粗面内质网之间的共存提供了ER是合成分泌蛋白的第一个证据。		大多数分泌蛋白是由粗糙 ER 表面的核糖体合成的。因此，专门分泌大量蛋白质的细胞充满了大量的粗 ER。例如，胰腺的外分泌细胞每天在分泌自身重量的消化酶，这解释了为什么粗内质网占这些细胞膜的 60%（参见表 12-2）。同样，分泌抗体的浆细胞和分泌胰岛素的 β 细胞也含有标记扩增的粗 ER。高分泌细胞与大量粗面内质网之间的共存提供了ER是合成分泌蛋白的第一个证据。

	~~与粗略的 ER 相比，平滑 ER~~ 的功能更加多样化，并且可以变得高度专业化。在所有细胞中发现的一种光滑的 ER 称为瞬时 ER（'''transitional ER）'''，'''携带新合成蛋白质和脂质的运输囊泡从中萌出并运输到高尔基体'''。在某些专门的细胞中，光滑的 ER 具有保证其扩展的附加功能。例如，合成类固醇激素的细胞含有突出的光滑内质网，以配合制造胆固醇的酶并对其进行修饰以形成各种类固醇激素（参见图 12-15B）。		与rER 相比，sER 的功能更加多样化，并且可以变得高度专业化。在所有细胞中发现的一种光滑的 ER 称为瞬时 ER（'''transitional ER）'''，'''携带新合成蛋白质和脂质的运输囊泡从中萌出并运输到高尔基体'''。在某些专门的细胞中，光滑的 ER 具有保证其扩展的附加功能。例如，合成类固醇激素的细胞含有突出的光滑内质网，以配合制造胆固醇的酶并对其进行修饰以形成各种类固醇激素（参见图 12-15B）。

	肝脏中的主要细胞类型，即肝细胞，也具有增加的平滑 ER 量（参见表 12-2），用于两个不同的目的。'''肝细胞是产生脂蛋白颗粒的主要部位'''，脂蛋白颗粒通过血流将脂质输送到身体的其他部位。合成颗粒脂质成分的酶富集在光滑的 ER 膜中。此外，这些膜还含有催化一系列反应的酶，以解毒药物和新陈代谢产生的各种有害化合物。这些解毒反应中研究最广泛的是由细胞色素 P450 酶家族进行的。它们催化一系列反应，在这些反应中，水不溶性药物或代谢物本来会在细胞膜中积累到毒性水平，但水溶性足以离开细胞并随尿液或胆汁排出。		肝脏中的主要细胞类型，即肝细胞，也具有增加的平滑 ER 量（参见表 12-2），用于两个不同的目的。'''肝细胞是产生脂蛋白颗粒的主要部位'''，脂蛋白颗粒通过血流将脂质输送到身体的其他部位。合成颗粒脂质成分的酶富集在光滑的 ER 膜中。此外，这些膜还含有催化一系列反应的酶，以解毒药物和新陈代谢产生的各种有害化合物。这些解毒反应中研究最广泛的是由细胞色素 P450 酶家族进行的。它们催化一系列反应，在这些反应中，水不溶性药物或代谢物本来会在细胞膜中积累到毒性水平，但水溶性足以离开细胞并随尿液或胆汁排出。

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	{{:Molecular Biology of the Cell}}		{{:Molecular Biology of the Cell}}

			{{学科分类}}

			[[Category:细胞生物学]]

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	信使 RNA 作为大型核糖核蛋白复合物的一部分通过 NPC 从细胞核输出；它们使用不同的运输路线，利用 ATP 水解重塑 NPC 胞浆侧的复合物。细胞通过控制这些分子进入运输机制来调节核蛋白和 RNA 分子通过 NPC 的运输。由于核定位信号没有被移除，核蛋白可以反复输入，这是每次有丝分裂后细胞核重新组装时所必需的。		信使 RNA 作为大型核糖核蛋白复合物的一部分通过 NPC 从细胞核输出；它们使用不同的运输路线，利用 ATP 水解重塑 NPC 胞浆侧的复合物。细胞通过控制这些分子进入运输机制来调节核蛋白和 RNA 分子通过 NPC 的运输。由于核定位信号没有被移除，核蛋白可以反复输入，这是每次有丝分裂后细胞核重新组装时所必需的。

			{{:Molecular Biology of the Cell}}

长河：/* 一些蛋白质通过翻译后机制整合到内质网膜中 */

2025-08-09T09:08:23Z

一些蛋白质通过翻译后机制整合到内质网膜中

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	=== 一些蛋白质通过翻译后机制整合到内质网膜中 ===		=== 一些蛋白质通过翻译后机制整合到内质网膜中 ===
	[[文件:细胞12.29.png\|缩略图\|12.29:The insertion mechanism for tail-anchored proteins. (A) In this post-translational pathway for the insertion of tail-anchored membrane proteins into the ER, a soluble pre-targeting complex captures the hydrophobic C-terminal transmembrane segment (red) after it emerges from the ribosomal exit tunnel and loads it onto the Get3 targeting factor. The resulting complex is targeted to the ER membrane by interaction with the Get1–Get2 receptor complex, which functions as a membrane protein insertion machine. After the tail-anchored protein is released from Get3 and inserted into the ER membrane, Get3 is recycled back to the cytosol. This targeting cycle is conceptually similar to protein targeting by SRP (see Figure 12–20). Although not shown in the figures, both Get3 and SRP bind and hydrolyze nucleoside triphosphates to provide directionality to the targeting cycle. ATP is used by Get3, and GTP is used by SRP. (B) Crystal structure of the Get3 targeting factor bound to a transmembrane segment (red helix). The hydrophobic transmembrane segment binds to a deep groove in Get3 lined by hydrophobic amino acids (yellow), including many flexible methionines. (PDB code: 4XTR.)]]		'''许多重要的胞质溶胶膜蛋白通过非常靠近 C 末端的单个跨膜 α 螺旋锚定在膜中。'''这些尾锚定蛋白包括大量 SNARE 蛋白亚基，可引导囊泡运输（第 13 章讨论）。当尾锚定蛋白被翻译时，核糖体到达终止密码子，而注定要成为跨膜 α 螺旋的多肽序列仍在核糖体出口通道内。'''因此，SRP 无法识别，蛋白质从核糖体释放到胞质溶胶中。疏水片段被专门的伴侣复合物识别，该复合物将其转移到称为 Get3 的靶向因子'''（图 12-9）'''。尽管 Get3 与 SRP 无关，但它也含有一个疏水口袋，口袋内衬有许多蛋氨酸侧链，'''以帮助它识别各种疏水片段，而不管它们的确切序列如何。 '''ER 膜上的两种蛋白质 Get1 和 Get2 不仅是 Get3 的受体，也是插入疏水片段的转运蛋白。'''因此，这种翻译后靶向机制在概念上类似于 SRP 依赖性蛋白质靶向（见图 12-0）'''。一些尾锚定蛋白靶向线粒体或过氧化物酶体而不是 ER，但它们的靶向机制尚不清楚。'''[[文件:细胞12.29.png\|缩略图\|图12.29 尾锚定蛋白的插入机制。（A）在尾锚定膜蛋白插入内质网的翻译后途径中，可溶性的预靶向复合物捕获从核糖体出口通道出来的疏水C末端跨膜片段（红色），并将其装载到Get3靶向因子上。该复合物通过与Get1-Get2受体复合物相互作用，靶向内质网膜，该复合物充当膜蛋白插入机器。尾锚定蛋白从Get3释放并插入内质网膜后，Get3被循环回胞质溶胶。该靶向循环在概念上类似于SRP的蛋白质靶向作用（见图12-20）。虽然图中未显示，但Get3和SRP均能结合并水解核苷三磷酸，从而为靶向循环提供方向性。Get3利用ATP，SRP利用GTP。 (B) Get3靶向因子与跨膜片段（红色螺旋）结合的晶体结构。疏水跨膜片段与Get3蛋白中一个由疏水氨基酸（黄色）组成的深沟结合，其中包括许多柔性蛋氨酸。（PDB码：4XTR）\|居中\|766x766像素]]
	'''许多重要的胞质溶胶膜蛋白通过非常靠近 C 末端的单个跨膜 α 螺旋锚定在膜中。'''这些尾锚定蛋白包括大量 SNARE 蛋白亚基，可引导囊泡运输（第 13 章讨论）。当尾锚定蛋白被翻译时，核糖体到达终止密码子，而注定要成为跨膜 α 螺旋的多肽序列仍在核糖体出口通道内。'''因此，SRP 无法识别，蛋白质从核糖体释放到胞质溶胶中。疏水片段被专门的伴侣复合物识别，该复合物将其转移到称为 Get3 的靶向因子'''（图 12-9）'''。尽管 Get3 与 SRP 无关，但它也含有一个疏水口袋，口袋内衬有许多蛋氨酸侧链，'''以帮助它识别各种疏水片段，而不管它们的确切序列如何。 '''ER 膜上的两种蛋白质 Get1 和 Get2 不仅是 Get3 的受体，也是插入疏水片段的转运蛋白。'''因此，这种翻译后靶向机制在概念上类似于 SRP 依赖性蛋白质靶向（见图 12-0）'''。一些尾锚定蛋白靶向线粒体或过氧化物酶体而不是 ER，但它们的靶向机制尚不清楚。'''

	=== 一些膜蛋白获得共价连接的糖基磷脂酰肌醇 (GPI) 锚 ===		=== 一些膜蛋白获得共价连接的糖基磷脂酰肌醇 (GPI) 锚 ===
	[[文件:细胞12.30.png\|缩略图\|12.30：The attachment of a GPI anchor to a protein in the ER. GPI-anchored proteins are targeted to the ER membrane by an N-terminal signal sequence (not shown), integrated into the membrane, and processed by signal peptidase similarly to a single-pass transmembrane protein (see Figure 12–27). Immediately after the completion of protein synthesis, the precursor protein remains anchored in the ER membrane by a hydrophobic C-terminal sequence of 15–20 amino acids; the rest of the protein is in the ER lumen. Within less than a minute, a transamidase enzyme in the ER cleaves the protein from its membrane-bound C-terminus and simultaneously attaches the new C-terminus to an amino group on a preassembled GPI intermediate. The sugar chain contains an inositol attached to the lipid from which the GPI anchor derives its name. It is followed by a glucosamine and three mannoses. The terminal mannose links to a phosphoethanolamine that provides the amino group to attach the protein through an amide bond. The signal that specifies this modification is contained within the hydrophobic C-terminal sequence and a few amino acids adjacent to it on the lumenal side of the ER membrane; if this signal is added to other proteins, they too become modified in this way. Because of the covalently linked lipid anchor, the protein remains membrane-bound, with all of its amino acids exposed initially on the lumenal side of the ER and eventually on the exterior of the plasma membrane]]		'''蛋白质附着在膜上的另一种方式是通过糖基磷脂酰肌醇 (GPI) 锚，该锚与一些前往质膜的蛋白质的 C 末端共价连接。''' GPI 锚定蛋白最初由 N 末端信号序列引导至 ER，非常靠近 C 末端处有疏水片段。ER 膜中的转酰胺酶transamidase选择性地识别该疏水片段，同时'''裂解疏水片段并将预先形成的 GPI 锚附着到蛋白质的其余部分'''（图 12-30）。许多质膜蛋白都是以这种方式修饰的。由于它们仅通过 GPI 锚附着在质膜外部，因此它们可以以可溶形式从细胞中释放出来，以响应激活质膜中特定磷脂酶的信号。例如，锥虫寄生虫在受到免疫系统攻击时使用这种机制来脱落其 GPI 锚定表面蛋白的外壳。 GPI 锚还参与引导一些质膜蛋白进入特殊区域，如脂筏，从而将它们与其他膜蛋白横向隔离（见图 10-3）。[[文件:细胞12.30.png\|缩略图\|12.30：GPI锚与内质网中蛋白质的连接。GPI锚定蛋白通过N端信号序列（未显示）被靶向至内质网膜，整合到膜中，并由信号肽酶进行处理，类似于单次跨膜蛋白（见图12-27）。蛋白质合成完成后，前体蛋白通过15-20个氨基酸组成的疏水C端序列锚定在内质网膜上；其余部分位于内质网腔内。在不到一分钟的时间内，内质网中的转酰胺酶将蛋白质从其膜结合C端切下，同时将新的C端连接到预先组装的GPI中间体的氨基上。糖链包含一个连接到脂质上的肌醇，GPI锚定蛋白由此得名。肌醇后接一个葡萄糖胺和三个甘露糖。末端甘露糖与磷酸乙醇胺连接，后者提供氨基，使蛋白质通过酰胺键连接。指示这种修饰的信号位于内质网膜腔侧的疏水C末端序列及其相邻的几个氨基酸内；如果将此信号添加到其他蛋白质上，它们也会以这种方式进行修饰。由于共价连接的脂质锚，该蛋白质保持膜结合状态，其所有氨基酸最初暴露在内质网腔侧，最终暴露在质膜外部。\|居中\|710x710像素]]
	'''蛋白质附着在膜上的另一种方式是通过糖基磷脂酰肌醇 (GPI) 锚，该锚与一些前往质膜的蛋白质的 C 末端共价连接。''' GPI 锚定蛋白最初由 N 末端信号序列引导至 ER，非常靠近 C 末端处有疏水片段。ER 膜中的转酰胺酶transamidase选择性地识别该疏水片段，同时'''裂解疏水片段并将预先形成的 GPI 锚附着到蛋白质的其余部分'''（图 12-30）。许多质膜蛋白都是以这种方式修饰的。由于它们仅通过 GPI 锚附着在质膜外部，因此它们可以以可溶形式从细胞中释放出来，以响应激活质膜中特定磷脂酶的信号。例如，锥虫寄生虫在受到免疫系统攻击时使用这种机制来脱落其 GPI 锚定表面蛋白的外壳。 GPI 锚还参与引导一些质膜蛋白进入特殊区域，如脂筏，从而将它们与其他膜蛋白横向隔离（见图 10-3）。

	=== 转位的多肽链在粗面内质网腔内折叠和组装 ===		=== 转位的多肽链在粗面内质网腔内折叠和组装 ===
	蛋白质以未折叠的多肽形式进入内质网腔。因此，它们必须折叠并组装成正确的三维结构，就像胞质溶胶中新合成的蛋白质必须折叠一样（第 3 章讨论）。为了满足这一需求，内质网腔含有高浓度的常驻分子伴侣和其他蛋白质折叠催化剂。'''这些 ER 驻留蛋白在其 C 末端含有四个氨基酸的 ER 保留信号，负责将蛋白质保留在 ER 中'''（见图 12-3；第 13 章第 768 页讨论）。		蛋白质以未折叠的多肽形式进入内质网腔。因此，它们必须折叠并组装成正确的三维结构，就像胞质溶胶中新合成的蛋白质必须折叠一样（第 3 章讨论）。为了满足这一需求，内质网腔含有高浓度的常驻分子伴侣和其他蛋白质折叠催化剂。'''这些 ER 驻留蛋白在其 C 末端含有四个氨基酸的 ER 保留信号，负责将蛋白质保留在 ER 中'''（见图 12-3；第 13 章第 768 页讨论）。
第102行：		第98行：
	=== 粗面内质网中合成的大多数蛋白质都是通过添加常见的 N 连接寡糖进行糖基化的 ===		=== 粗面内质网中合成的大多数蛋白质都是通过添加常见的 N 连接寡糖进行糖基化的 ===
	寡糖与蛋白质的共价添加是内质网的主要生物合成功能之一。内质网中加工的可溶性和膜蛋白（包括那些注定要运输到高尔基体、溶酶体、质膜或细胞外空间的蛋白）中约有一半是以这种方式修饰的糖蛋白。胞质溶胶和细胞核中的一些蛋白质也被糖基化，但不是用大的寡糖：而是带有一种简单得多的糖修饰，其中单个 N - 乙酰葡萄糖胺基团被添加到蛋白质的丝氨酸或苏氨酸上。		寡糖与蛋白质的共价添加是内质网的主要生物合成功能之一。内质网中加工的可溶性和膜蛋白（包括那些注定要运输到高尔基体、溶酶体、质膜或细胞外空间的蛋白）中约有一半是以这种方式修饰的糖蛋白。胞质溶胶和细胞核中的一些蛋白质也被糖基化，但不是用大的寡糖：而是带有一种简单得多的糖修饰，其中单个 N - 乙酰葡萄糖胺基团被添加到蛋白质的丝氨酸或苏氨酸上。
	[[文件:细胞12.33.png\|缩略图\|12.33： The export and degradation of misfolded ER proteins. Misfolded soluble proteins in the ER lumen are recognized and targeted to a translocator complex in the ER membrane. They first interact in the ER lumen with chaperones, disulfide isomerases, and lectins. The chaperones maintain the misfolded protein in an unfolded conformation and prevent their aggregation. The disulfide isomerases reduce disulfide bonds to fully unfold the protein. The lectins selectively recognize trimmed N-linked oligosaccharides that are generated when a protein spends too long in the ER. The lectins have binding sites on a membrane-embedded protein translocator built around an E3 ubiquitin ligase. The unfolded protein is then exported into the cytosol through the translocator. The E3 ubiquitin ligase ubiquitylates the unfolded protein as it emerges on the cytosolic side of the translocator. The ubiquitin prevents backsliding of the protein into the ER and provides a molecular handle for an AAA-ATPase that completes the extraction reaction. The unfolded protein is then de-glycosylated and degraded in proteasomes. Misfolded membrane proteins follow a similar pathway but are thought to engage the translocator sideways within the lipid bilayer. Multiple translocator complexes containing different E3 ubiquitin ligases reside in the ER. They are thought to handle different subsets of proteins that are misfolded in different ways.]]		[[文件:细胞12.33.png\|缩略图\|12.33：错误折叠内质网蛋白的输出和降解。内质网腔中错误折叠的可溶性蛋白被识别并靶向内质网膜上的转运蛋白复合物。它们首先在内质网腔中与分子伴侣、二硫键异构酶和凝集素相互作用。分子伴侣维持错误折叠蛋白的未折叠构象并防止其聚集。二硫键异构酶还原二硫键以使蛋白质完全展开。凝集素选择性识别蛋白质在内质网停留时间过长时产生的修剪的N连接寡糖。凝集素在围绕E3泛素连接酶构建的膜包埋蛋白转运蛋白上具有结合位点。然后，未折叠的蛋白质通过转运蛋白输出到胞质溶胶中。当未折叠的蛋白质出现在转运蛋白的胞质侧时，E3泛素连接酶对其进行泛素化。泛素阻止蛋白质回滑进入内质网，并为完成提取反应的AAA-ATP酶提供分子把手。未折叠的蛋白质随后在蛋白酶体中去糖基化并降解。错误折叠的膜蛋白遵循类似的途径，但被认为是在脂质双层内与转运蛋白侧向结合。内质网中存在多种含有不同E3泛素连接酶的转运蛋白复合物。它们被认为能够处理以不同方式错误折叠的不同蛋白质亚群。]]


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	长期以来，人们一直在争论为什么糖基化是如此常见的加工修饰？进入内质网的蛋白质。一个特别令人费解的观察结果是，'''一些蛋白质需要 N 连接糖基化才能在内质网中正确折叠，但附着在蛋白质表面的寡糖的准确位置似乎并不重要'''。糖基化在蛋白质折叠中的作用的线索来自对两种内质网伴侣蛋白的研究，'''这两种蛋白被称为钙联蛋白和钙网蛋白 calnexin and calreticulin，因为它们的活动需要 Ca2+'''。这些分子伴侣是糖结合蛋白或凝集素，'''它们与未完全折叠的蛋白质上的寡糖结合并将它们保留在 ER 中。'''与其他分子伴侣一样，它们可以防止不完全折叠的蛋白质不可逆地聚集。'''钙联蛋白和钙网蛋白也促进不完全折叠的蛋白质与另一个 ER 分子伴侣的结合——后者与尚未形成二硫键的半胱氨酸结合。'''		长期以来，人们一直在争论为什么糖基化是如此常见的加工修饰？进入内质网的蛋白质。一个特别令人费解的观察结果是，'''一些蛋白质需要 N 连接糖基化才能在内质网中正确折叠，但附着在蛋白质表面的寡糖的准确位置似乎并不重要'''。糖基化在蛋白质折叠中的作用的线索来自对两种内质网伴侣蛋白的研究，'''这两种蛋白被称为钙联蛋白和钙网蛋白 calnexin and calreticulin，因为它们的活动需要 Ca2+'''。这些分子伴侣是糖结合蛋白或凝集素，'''它们与未完全折叠的蛋白质上的寡糖结合并将它们保留在 ER 中。'''与其他分子伴侣一样，它们可以防止不完全折叠的蛋白质不可逆地聚集。'''钙联蛋白和钙网蛋白也促进不完全折叠的蛋白质与另一个 ER 分子伴侣的结合——后者与尚未形成二硫键的半胱氨酸结合。'''

	'''钙联蛋白和钙网蛋白如何区分正确折叠的蛋白质和不完全折叠的蛋白质？'''答案在于附着在蛋白质上的寡糖的结构。'''新合成的蛋白质获得 N 连接的前体寡糖后不久，ER 葡萄糖苷酶会迅速去除两个葡萄糖，留下一个末端葡萄糖。'''这种单糖基化的寡糖'''被钙联蛋白和钙网蛋白识别，确保所有新合成的（因此可能尚未折叠）糖蛋白与这些分子伴侣之一结合。'''最后一种葡萄糖会随着时间的推移被去除，留下一种脱葡萄糖基化的糖蛋白，不再与钙联蛋白或钙网蛋白结合。如果糖蛋白折叠，它可以离开 ER。然而，另一种 ER 酶，'''即葡萄糖基转移酶，会选择性地将末端葡萄糖添加到尚未完全折叠的糖蛋白上。葡萄糖随后导致未折叠蛋白与钙连接蛋白或钙网蛋白重新结合。'''因此，葡萄糖修剪（通过葡萄糖苷酶）和葡萄糖添加（通过葡萄糖基转移酶）驱动与钙连接蛋白和钙网蛋白的解离和重新结合循环直到新合成的未折叠蛋白质达到其完全折叠状态（图 12-~~4）。~~		'''钙联蛋白和钙网蛋白如何区分正确折叠的蛋白质和不完全折叠的蛋白质？'''答案在于附着在蛋白质上的寡糖的结构。'''新合成的蛋白质获得 N 连接的前体寡糖后不久，ER 葡萄糖苷酶会迅速去除两个葡萄糖，留下一个末端葡萄糖。'''这种单糖基化的寡糖'''被钙联蛋白和钙网蛋白识别，确保所有新合成的（因此可能尚未折叠）糖蛋白与这些分子伴侣之一结合。'''最后一种葡萄糖会随着时间的推移被去除，留下一种脱葡萄糖基化的糖蛋白，不再与钙联蛋白或钙网蛋白结合。如果糖蛋白折叠，它可以离开 ER。然而，另一种 ER 酶，'''即葡萄糖基转移酶，会选择性地将末端葡萄糖添加到尚未完全折叠的糖蛋白上。葡萄糖随后导致未折叠蛋白与钙连接蛋白或钙网蛋白重新结合。'''因此，葡萄糖修剪（通过葡萄糖苷酶）和葡萄糖添加（通过葡萄糖基转移酶）驱动与钙连接蛋白和钙网蛋白的解离和重新结合循环直到新合成的未折叠蛋白质达到其完全折叠状态（图 12-34）。
			[[文件:MBOC-12.34.png\|居中\|缩略图\|493x493像素\|图12.34 N连接糖基化在内质网蛋白质折叠中的作用。内质网膜结合的伴侣蛋白钙联蛋白（calnexin）与N连接寡糖上含有一个葡萄糖末端的未完全折叠蛋白质结合，从而将蛋白质捕获在内质网中。葡萄糖苷酶去除末端葡萄糖，从而将蛋白质从钙联蛋白中释放出来。葡萄糖基转移酶是决定蛋白质折叠是否正确的关键酶：如果蛋白质仍然折叠不完全，该酶会将一个新的葡萄糖从UDP-葡萄糖转移到N连接寡糖上，从而恢复蛋白质对钙联蛋白的亲和力，并将其保留在内质网中。该循环不断重复，直至蛋白质完全折叠。钙网蛋白的功能类似，只是它是一种可溶性的内质网驻留蛋白。另一种内质网伴侣蛋白'''ERp57'''（图中未显示）与钙联蛋白和钙网蛋白协同作用，将未完全折叠的蛋白质保留在内质网中。ERp57识别游离巯基，这是二硫键形成不完整的标志。蛋白质在此循环中未正确折叠的时间越长，内质网驻留的甘露糖苷酶（图中未显示）就越有可能从N连接寡糖中去除末端甘露糖。修饰后的甘露糖还原寡糖会被其他内质网凝集素识别，从而引导多肽进行降解。因此，只有能够快速折叠并离开内质网的蛋白质才能避免被甘露糖苷酶修饰，从而避免降解。]]

	=== 折叠不正确的蛋白质从内质网输出并在胞质溶胶中降解 ===		=== 折叠不正确的蛋白质从内质网输出并在胞质溶胶中降解 ===

长河：/* 穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生 */

2025-08-08T13:49:00Z

穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生

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第50行：		第50行：

	=== 穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生 ===		=== 穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生 ===
	~~一些蛋白在加入ER之前完全在细胞质中合成，展示了穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生。这称为~~'''翻译后转运'''。翻译后转运在酵母的ER中更常见，以及细菌的细胞膜上。两种情况下，Sec61易位子（细菌中SecY）被使用。其狭窄的通道意味着'''前体只能作为未折叠的多肽转运'''。'''因此，前体蛋白在胞质溶胶中初始合成后不会折叠。'''相反，它们与其他胞质溶胶蛋白相互作用，这些蛋白在与 Sec61 转运蛋白结合之前阻止前体折叠或聚集。这些相互作用的蛋白质通常是一般的伴侣蛋白，'''例如 hsp70 家族的蛋白质'''（第 6 章讨论），并且必须在未折叠的多肽穿过转运蛋白时解离。		·一些蛋白在加入ER之前完全在细胞质中合成，展示了穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生。这称为'''翻译后转运'''。翻译后转运在酵母的ER中更常见，以及细菌的细胞膜上。两种情况下，Sec61易位子（细菌中SecY）被使用。其狭窄的通道意味着'''前体只能作为未折叠的多肽转运'''。'''因此，前体蛋白在胞质溶胶中初始合成后不会折叠。'''相反，它们与其他胞质溶胶蛋白相互作用，这些蛋白在与 Sec61 转运蛋白结合之前阻止前体折叠或聚集。这些相互作用的蛋白质通常是一般的伴侣蛋白，'''例如 hsp70 家族的蛋白质'''（第 6 章讨论），并且必须在未折叠的多肽穿过转运蛋白时解离。

	正如前面讨论的共翻译转运一样，前体的信号肽直接与 Sec61 转运蛋白结合以打开通道。然而，跨膜转运的下一步发生的方式不同，并且依赖于使用细胞能量将多肽拉动的辅助蛋白，从腔侧穿过通道或从胞质溶胶进入通道（图 12-25）。为了将蛋白质拉入内质网腔，'''真核细胞使用称为 Sec62 和 Sec63 的辅助蛋白，它们与 Sec61 转运蛋白相关联，并将 hsp70 样分子伴侣蛋白（称为 BiP，代表结合蛋白）定位在转运通道的腔侧开口附近。'''与其胞质表亲一样，BiP 对未折叠的多肽链具有高亲和力，并且多肽链一旦从内质网腔中的 Sec61 转运蛋白中出现，它就会紧密结合到进入的蛋白质链上。'''BiP 的紧密结合可防止蛋白质链向后滑动，有利于更多的链进入腔内，'''在那里它可以与另一个 BiP 分子结合。 '''BiP 对 ATP 的水解使其释放多肽，使其能够再次与任何新出现的转运多肽片段结合。'''这种能量驱动的结合和释放循环充当'''分子棘轮'''，在前体最初插入 Sec61 转运蛋白后，为蛋白质的输入提供驱动力。		正如前面讨论的共翻译转运一样，前体的信号肽直接与 Sec61 转运蛋白结合以打开通道。然而，跨膜转运的下一步发生的方式不同，并且依赖于使用细胞能量将多肽拉动的辅助蛋白，从腔侧穿过通道或从胞质溶胶进入通道（图 12-25）。为了将蛋白质拉入内质网腔，'''真核细胞使用称为 Sec62 和 Sec63 的辅助蛋白，它们与 Sec61 转运蛋白相关联，并将 hsp70 样分子伴侣蛋白（称为 BiP，代表结合蛋白）定位在转运通道的腔侧开口附近。'''与其胞质表亲一样，BiP 对未折叠的多肽链具有高亲和力，并且多肽链一旦从内质网腔中的 Sec61 转运蛋白中出现，它就会紧密结合到进入的蛋白质链上。'''BiP 的紧密结合可防止蛋白质链向后滑动，有利于更多的链进入腔内，'''在那里它可以与另一个 BiP 分子结合。 '''BiP 对 ATP 的水解使其释放多肽，使其能够再次与任何新出现的转运多肽片段结合。'''这种能量驱动的结合和释放循环充当'''分子棘轮'''，在前体最初插入 Sec61 转运蛋白后，为蛋白质的输入提供驱动力。

长河：/* 穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生 */

2025-08-08T13:16:16Z

穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生

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第47行：		第47行：
	一旦信号序列打开 Sec61 转位器并将随后的多肽穿入通道，转位与继续翻译同时发生。在易位过程中，核糖体大亚基内的多肽隧道'''747-785'''与 Sec61 转运体内的通道对齐（图 12-23B）。这种配置为多肽从核糖体中的肽基转移酶中心（其中新氨基酸被添加到生长的蛋白质链中）到 15 nm 外的 ER 腔提供了一条连续的路径。通过这种方式，'''用于多肽延伸的能量也被间接利用来驱动跨 ER 膜的易位。'''		一旦信号序列打开 Sec61 转位器并将随后的多肽穿入通道，转位与继续翻译同时发生。在易位过程中，核糖体大亚基内的多肽隧道'''747-785'''与 Sec61 转运体内的通道对齐（图 12-23B）。这种配置为多肽从核糖体中的肽基转移酶中心（其中新氨基酸被添加到生长的蛋白质链中）到 15 nm 外的 ER 腔提供了一条连续的路径。通过这种方式，'''用于多肽延伸的能量也被间接利用来驱动跨 ER 膜的易位。'''

	当翻译终止时，多肽的末端从核糖体中释放出来，并通过 Sec61 ~~转运蛋白滑过，其插头返回以关闭通道。因此，ER~~ 导入的整个过程，从 SRP 的信号序列识别到通过 Sec61 转位器的易位，在多肽有机会折叠之前以共翻译方式发生。此途径提供了一种解决方案，以解决如何将大的蛋白质穿过膜的屏障，而不导致小的离子和代谢物的泄露。		当翻译终止时，多肽的末端从核糖体中释放出来，并通过 Sec61 转运蛋白滑过，其塞子返回，关闭通道。因此，ER 导入的整个过程，从 SRP 的信号序列识别到通过 Sec61 移位子的易位，在多肽有机会折叠之前以共翻译方式发生。此途径提供了一种解决方案，以解决如何将大的蛋白质穿过膜的屏障，而不导致小的离子和代谢物的泄露。

	=== 穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生 ===		=== 穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生 ===

2025年7月3日 (四) 15:06 长河

2025-07-03T15:06:35Z

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	大多数分泌蛋白是由粗糙 ER 表面的核糖体合成的。因此，专门分泌大量蛋白质的细胞充满了大量的粗 ER。例如，胰腺的外分泌细胞每天在分泌自身重量的消化酶，这解释了为什么粗内质网占这些细胞膜的 60%（参见表 12-2）。同样，分泌抗体的浆细胞和分泌胰岛素的 β 细胞也含有标记扩增的粗 ER。高分泌细胞与大量粗面内质网之间的共存提供了ER是合成分泌蛋白的第一个证据。		大多数分泌蛋白是由粗糙 ER 表面的核糖体合成的。因此，专门分泌大量蛋白质的细胞充满了大量的粗 ER。例如，胰腺的外分泌细胞每天在分泌自身重量的消化酶，这解释了为什么粗内质网占这些细胞膜的 60%（参见表 12-2）。同样，分泌抗体的浆细胞和分泌胰岛素的 β 细胞也含有标记扩增的粗 ER。高分泌细胞与大量粗面内质网之间的共存提供了ER是合成分泌蛋白的第一个证据。

	与粗略的 ER 相比，平滑 ER 的功能更加多样化，并且可以变得高度专业化。在所有细胞中发现的一种光滑的 ER 称为瞬时 ER'''transitional ER'''，'''携带新合成蛋白质和脂质的运输囊泡从中萌出并运输到高尔基体'''。在某些专门的细胞中，光滑的 ER 具有保证其扩展的附加功能。例如，合成类固醇激素的细胞含有突出的光滑内质网，以配合制造胆固醇的酶并对其进行修饰以形成各种类固醇激素（参见图 12-15B）。		与粗略的 ER 相比，平滑 ER 的功能更加多样化，并且可以变得高度专业化。在所有细胞中发现的一种光滑的 ER 称为瞬时 ER（'''transitional ER）'''，'''携带新合成蛋白质和脂质的运输囊泡从中萌出并运输到高尔基体'''。在某些专门的细胞中，光滑的 ER 具有保证其扩展的附加功能。例如，合成类固醇激素的细胞含有突出的光滑内质网，以配合制造胆固醇的酶并对其进行修饰以形成各种类固醇激素（参见图 12-15B）。

	肝脏中的主要细胞类型，即肝细胞，也具有增加的平滑 ER 量（参见表 12-2），用于两个不同的目的。'''肝细胞是产生脂蛋白颗粒的主要部位'''，脂蛋白颗粒通过血流将脂质输送到身体的其他部位。合成颗粒脂质成分的酶富集在光滑的 ER 膜中。此外，这些膜还含有催化一系列反应的酶，以解毒药物和新陈代谢产生的各种有害化合物。这些解毒反应中研究最广泛的是由细胞色素 P450 酶家族进行的。它们催化一系列反应，在这些反应中，水不溶性药物或代谢物本来会在细胞膜中积累到毒性水平，但水溶性足以离开细胞并随尿液或胆汁排出。		肝脏中的主要细胞类型，即肝细胞，也具有增加的平滑 ER 量（参见表 12-2），用于两个不同的目的。'''肝细胞是产生脂蛋白颗粒的主要部位'''，脂蛋白颗粒通过血流将脂质输送到身体的其他部位。合成颗粒脂质成分的酶富集在光滑的 ER 膜中。此外，这些膜还含有催化一系列反应的酶，以解毒药物和新陈代谢产生的各种有害化合物。这些解毒反应中研究最广泛的是由细胞色素 P450 酶家族进行的。它们催化一系列反应，在这些反应中，水不溶性药物或代谢物本来会在细胞膜中积累到毒性水平，但水溶性足以离开细胞并随尿液或胆汁排出。
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	最后，'''光滑ER 可以特化出与其他细胞器密切相联系的区域'''，'''尤其是与线粒体、质体、内体和质膜'''（图 12-16）。这些细胞器接触位点富含参与相邻膜之间关键代谢物联系或运输的蛋白质。例如，'''脂质从 ER 中的合成位点到线粒体的转运被认为发生在 ER -线粒体接触位点。ER与质膜的接触调节质膜中磷脂酰肌醇的水平'''，磷脂酰肌醇是参与许多信号通路的脂质（在第 13 章和第 15 章中讨论）。人们还观察到其他细胞器之间的接触，这些很可能也参与脂质和其他代谢物的选择性转移。		最后，'''光滑ER 可以特化出与其他细胞器密切相联系的区域'''，'''尤其是与线粒体、质体、内体和质膜'''（图 12-16）。这些细胞器接触位点富含参与相邻膜之间关键代谢物联系或运输的蛋白质。例如，'''脂质从 ER 中的合成位点到线粒体的转运被认为发生在 ER -线粒体接触位点。ER与质膜的接触调节质膜中磷脂酰肌醇的水平'''，磷脂酰肌醇是参与许多信号通路的脂质（在第 13 章和第 15 章中讨论）。人们还观察到其他细胞器之间的接触，这些很可能也参与脂质和其他代谢物的选择性转移。

	为了研究 ER 的功能和生化性质，我们有必要将其分离。这似乎是一项无望的任务，因为 ER 与细胞质的其他成分的关系错综复杂。幸运的是，当组织或细胞被匀浆破坏时，ER 会分解成片段，这些片段重新密封形成小的（直径为 ∼100-200 nm）封闭囊泡，称为微粒体（图 12-17）。对于生物化学家来说，微粒体代表 ER 的真实缩小版，仍然能够进行蛋白质移位、蛋白质糖基化（稍后讨论）、Ca2+ 摄取和释放以及脂质合成。粗糙的微粒体，来源于粗面 ER，其外表面含核糖体，并包围了 ER ~~管腔的一小部分。缺乏核糖体的光面微粒体来源于滑面~~'''ER、质膜、高尔基体、内体和线粒体的囊泡化片段。附着在粗面微粒体上的核糖体使它们比光面微粒体更致密。因此，科学家们使用平衡密度梯度离心来分离粗面微粒体和光面微粒体（图 12-17）。'''来自不同细胞器的光面微粒体可以依据内含蛋白的不同进一步分离开。		为了研究 ER 的功能和生化性质，我们有必要将其分离。这似乎是一项无望的任务，因为 ER 与细胞质的其他成分的关系错综复杂。幸运的是，当组织或细胞被匀浆破坏时，ER 会分解成片段，这些片段重新密封形成小的（直径为 ∼100-200 nm）封闭囊泡，称为微粒体（图 12-17）。对于生物化学家来说，微粒体代表 ER 的真实缩小版，仍然能够进行蛋白质移位、蛋白质糖基化（稍后讨论）、Ca2+ 摄取和释放以及脂质合成。粗糙的微粒体，来源于粗面 ER，其外表面含核糖体，并包围了 ER 管腔的一小部分。'''缺乏核糖体的光面微粒体来源于滑面ER、质膜、高尔基体、内体和线粒体的囊泡化片段。附着在粗面微粒体上的核糖体使它们比光面微粒体更致密。因此，科学家们使用平衡密度梯度离心来分离粗面微粒体和光面微粒体（图 12-17）。'''来自不同细胞器的光面微粒体可以依据内含蛋白的不同进一步分离开。

	=== 信号序列首先在转入粗面ER的蛋白质中发现 ===		=== 信号序列首先在转入粗面ER的蛋白质中发现 ===
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	=== 信号识别颗粒SRP将 ER 信号序列引导至 ER处的特定受体 ===		=== 信号识别颗粒SRP将 ER 信号序列引导至 ER处的特定受体 ===
			[[文件:MBoC12.19.png\|居中\|缩略图\|595x595像素\|图 12–19 信号识别粒子（signal-recognition particles， SRP）。（A）哺乳动物 SRP 是一种棒状核糖核蛋白复合物，包含 6 个蛋白质亚基（棕色）和 1 个 RNA 分子（蓝色）。SRP RNA 形成一个骨架，将包含信号序列结合口袋的蛋白质结构域与负责减慢翻译的结构域连接起来。（B）信号序列的结构——SRP 与信号序列（红色圆柱体）的疏水区结合的 SRP 结合域。疏水性的 SRP 表面用黄色表示。（C）通过冷冻电子显微镜确定与核糖体结合的 SRP 的三维轮廓。SRP 与大核糖体亚基结合，因此其信号序列结合口袋位于生长的多肽链出口位点附近。它的翻译暂停结构域位于核糖体亚基之间的界面上，在那里它干扰延伸因子结合。（D）当信号序列从核糖体中出现并与 SRP 结合时，SRP 的构象变化暴露了 SRP 受体的结合位点。（C，改编自 M. Halic 等人，Nature 427：808–814,2004 年。]]
	ER 信号序列由至少两个成分引导至 ER 膜：与信号序列结合的信号识别颗粒（SRP）和 ER 膜上的 SRP 受体。SRP 是一个大型复合体;在动物细胞中，它由与单个 RNA 分子结合的六条不同的多肽链组成（图 12-19A）。这个蛋白质靶向机制在进化的早期就已经出现并一直高度保守。		ER 信号序列由至少两个成分引导至 ER 膜：与信号序列结合的信号识别颗粒（SRP）和 ER 膜上的 SRP 受体。SRP 是一个大型复合体;在动物细胞中，它由与单个 RNA 分子结合的六条不同的多肽链组成（图 12-19A）。这个蛋白质靶向机制在进化的早期就已经出现并一直高度保守。

第33行：		第34行：
	'''在真核细胞中，SRP 是一种铰链棒状结构，可以包裹在大核糖体亚基上（图''' 12-19C）。SRP包含信号肽结合口袋的末端位于核糖体的通道附近，新合成的多肽穿过该“隧道”。这使得 SRP 能够在信号肽露出核糖体时就结合上去。'''一旦 SRP 与信号肽结合，SRP 的另一端就可以结合在核糖体大亚基和小亚基的交界处（图 12-19D）。因为和翻译延伸因子共用了同一结合位点，所以SRP 参与的核糖体翻译速度会比正常情况慢一些。'''较慢的翻译可能使核糖体有充裕的时间在多肽合成完工之前与 ER 膜结合，从而确保蛋白质不会释放到胞质基质中去。这种安全机制对于分泌型和溶酶体内的水解酶可能尤其重要，因为它们可能会对胞质基质造成严重破坏;然而，分泌大量水解酶的细胞需要额外的预防措施，即其胞质中含有高浓度的水解酶抑制剂。		'''在真核细胞中，SRP 是一种铰链棒状结构，可以包裹在大核糖体亚基上（图''' 12-19C）。SRP包含信号肽结合口袋的末端位于核糖体的通道附近，新合成的多肽穿过该“隧道”。这使得 SRP 能够在信号肽露出核糖体时就结合上去。'''一旦 SRP 与信号肽结合，SRP 的另一端就可以结合在核糖体大亚基和小亚基的交界处（图 12-19D）。因为和翻译延伸因子共用了同一结合位点，所以SRP 参与的核糖体翻译速度会比正常情况慢一些。'''较慢的翻译可能使核糖体有充裕的时间在多肽合成完工之前与 ER 膜结合，从而确保蛋白质不会释放到胞质基质中去。这种安全机制对于分泌型和溶酶体内的水解酶可能尤其重要，因为它们可能会对胞质基质造成严重破坏;然而，分泌大量水解酶的细胞需要额外的预防措施，即其胞质中含有高浓度的水解酶抑制剂。

	当与信号肽结合时，SRP 暴露了 SRP 受体的结合位点（参见图 12–19D），该受体是粗面 ER 膜上的跨膜蛋白复合体。SRP 与其受体的结合使 SRP-核糖体复合体转移到ER 膜上未被占据的'''蛋白质移位子（protein translocator''' ）。在核糖体通道附近结合的 SRP 移动到其他不同的部位，并允许移位子占据当前这个位置。而后SRP 和 SRP 受体解离，蛋白质合成全速恢复。与此同时和核糖体紧密结合的移位子将延长的多肽链跨膜转运进腔中（图 12-~~20）~~		当与信号肽结合时，SRP 暴露了 SRP 受体的结合位点（参见图 12–19D），该受体是粗面 ER 膜上的跨膜蛋白复合体。SRP 与其受体的结合使 SRP-核糖体复合体转移到ER 膜上未被占据的'''蛋白质移位子（protein translocator''' ）。在核糖体通道附近结合的 SRP 移动到其他不同的部位，并允许移位子占据当前这个位置。而后SRP 和 SRP 受体解离，蛋白质合成全速恢复。与此同时和核糖体紧密结合的移位子将延长的多肽链跨膜转运进腔中（图 12-20）。
			[[文件:MBoC12.20.png\|居中\|缩略图\|531x531像素\|图 12-20 ER 信号序列和 SRP 如何将核糖体直接引导到 ER 膜。SRP 及其受体协同作用。SRP 与暴露的 ER 信号序列和核糖体结合，从而导致翻译减慢。ER 膜中的 SRP 受体在动物细胞中由两条不同的多肽链组成，结合 SRP-核糖体复合物并将其引导至转运体。然后 SRP（与 SRP 受体复合）从核糖体上的结合位点移开，然后被 ER 膜中的转运位点占据。然后 SRP 释放信号序列，该序列插入转运蛋白中以启动跨脂质双层的多肽链转移。SRP 和 SRP 受体彼此解离并被回收用于下一轮蛋白质靶向。虽然图中未显示，但其中一种 SRP 蛋白和 SRP 受体的两条链都包含 GTP 结合结构域。在 GTP 结合和水解循环期间发生的构象变化（在第 15 章中讨论）确保 SRP 优先结合胞质溶胶中的信号序列，并且只有在 SRP 成功结合 ER 膜上的 SRP 受体后才会释放它。因此，GTP 水解的能量用于赋予 SRP 介导的蛋白质靶向循环方向性。]]
	这个共翻译转运过程产生了两个空间上独立的核糖体库。附着在 ER 膜胞质侧的膜结合核糖体参与当下跨 ER 膜移位的蛋白质的合成。未附着在任何膜上的游离核糖体合成由核基因组编码的所有其他蛋白质。膜结合核糖体和游离核糖体在结构和功能上相同。它们的区别仅仅在于给定的任意时间里合成的蛋白质。		这个共翻译转运过程产生了两个空间上独立的核糖体库。附着在 ER 膜胞质侧的膜结合核糖体参与当下跨 ER 膜移位的蛋白质的合成。未附着在任何膜上的游离核糖体合成由核基因组编码的所有其他蛋白质。膜结合核糖体和游离核糖体在结构和功能上相同。它们的区别仅仅在于给定的任意时间里合成的蛋白质。

N·CHEN·Y：/* 信号识别颗粒SRP将 ER 信号序列引导至 ER处的特定受体 */

2025-03-02T16:55:13Z

信号识别颗粒SRP将 ER 信号序列引导至 ER处的特定受体

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第31行：		第31行：
	'''ER 信号序列的氨基酸序列差异很大，但每个序列的中心都有 8 个或更多的疏水氨基酸（参见图 12-13）'''。SRP 如何特异性结合这么多不同的氨基酸序列？答案来自SRP 蛋白的构造，'''它表明信号序列结合位点是一个富含甲硫氨酸的大疏水口袋'''（图 12-19B）。'''由于甲硫氨酸具有不分支的柔性侧链，因此该口袋具有很强的可塑性，可以容纳各种大小和形状的疏水信号序列。'''		'''ER 信号序列的氨基酸序列差异很大，但每个序列的中心都有 8 个或更多的疏水氨基酸（参见图 12-13）'''。SRP 如何特异性结合这么多不同的氨基酸序列？答案来自SRP 蛋白的构造，'''它表明信号序列结合位点是一个富含甲硫氨酸的大疏水口袋'''（图 12-19B）。'''由于甲硫氨酸具有不分支的柔性侧链，因此该口袋具有很强的可塑性，可以容纳各种大小和形状的疏水信号序列。'''

	'''在真核细胞中，SRP 是一种铰链棒状结构，可以包裹在大核糖体亚基上（图''' 12-~~19C）。SRP包含信号肽结合口袋的末端位于核糖体的通道附近，新合成的多肽穿过该“隧道”现身。这使得~~ SRP 能够在信号肽露出核糖体时就结合上去。'''一旦 SRP 与信号肽结合，SRP 的另一端就可以结合在核糖体大亚基和小亚基的交界处（图 12-19D）。因为和翻译延伸因子共用了同一结合位点，所以SRP 参与的核糖体翻译速度会比正常情况慢一些。'''较慢的翻译可能使核糖体有充裕的时间在多肽合成完工之前与 ER 膜结合，从而确保蛋白质不会释放到胞质基质中去。这种安全机制对于分泌型和溶酶体内的水解酶可能尤其重要，因为它们可能会对胞质基质造成严重破坏;然而，分泌大量水解酶的细胞需要额外的预防措施，即其胞质中含有高浓度的水解酶抑制剂。		'''在真核细胞中，SRP 是一种铰链棒状结构，可以包裹在大核糖体亚基上（图''' 12-19C）。SRP包含信号肽结合口袋的末端位于核糖体的通道附近，新合成的多肽穿过该“隧道”。这使得 SRP 能够在信号肽露出核糖体时就结合上去。'''一旦 SRP 与信号肽结合，SRP 的另一端就可以结合在核糖体大亚基和小亚基的交界处（图 12-19D）。因为和翻译延伸因子共用了同一结合位点，所以SRP 参与的核糖体翻译速度会比正常情况慢一些。'''较慢的翻译可能使核糖体有充裕的时间在多肽合成完工之前与 ER 膜结合，从而确保蛋白质不会释放到胞质基质中去。这种安全机制对于分泌型和溶酶体内的水解酶可能尤其重要，因为它们可能会对胞质基质造成严重破坏;然而，分泌大量水解酶的细胞需要额外的预防措施，即其胞质中含有高浓度的水解酶抑制剂。

	当与信号肽结合时，SRP 暴露了 SRP 受体的结合位点（参见图 12–19D），该受体是粗面 ER 膜上的跨膜蛋白复合体。SRP 与其受体的结合使 SRP-核糖体复合体转移到ER 膜上未被占据的'''蛋白质移位子（protein translocator''' ）。在核糖体通道附近结合的 SRP 移动到其他不同的部位，并允许移位子占据当前这个位置。而后SRP 和 SRP 受体解离，蛋白质合成全速恢复。与此同时和核糖体紧密结合的移位子将延长的多肽链跨膜转运进腔中（图 12-20）		当与信号肽结合时，SRP 暴露了 SRP 受体的结合位点（参见图 12–19D），该受体是粗面 ER 膜上的跨膜蛋白复合体。SRP 与其受体的结合使 SRP-核糖体复合体转移到ER 膜上未被占据的'''蛋白质移位子（protein translocator''' ）。在核糖体通道附近结合的 SRP 移动到其他不同的部位，并允许移位子占据当前这个位置。而后SRP 和 SRP 受体解离，蛋白质合成全速恢复。与此同时和核糖体紧密结合的移位子将延长的多肽链跨膜转运进腔中（图 12-20）

N·CHEN·Y：/* 多肽链通过一个信号序列门控的亲水性通道 */

2025-03-02T04:11:59Z

多肽链通过一个信号序列门控的亲水性通道

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第40行：		第40行：

	=== 多肽链通过一个信号序列门控的亲水性通道 ===		=== 多肽链通过一个信号序列门控的亲水性通道 ===
	长期以来，人们一直争论多肽链是通过与脂质双层直接接触还是通过蛋白质转运蛋白中的通道穿过 ER 膜转移。争论以鉴定出易位蛋白而告终，该转运蛋白被证明在多肽链通过的膜上形成一个充满水的通道。'''~~易位蛋白的核心称为~~ Sec61 复合物'''~~，由三个亚基构建，细菌到真核细胞都是高度保守的。Sec61~~ 转运蛋白的结构显示，'''10个 α螺旋围绕着一个中央通道'''（图 12-~~22）。通道由一个短的 α 螺旋插入，该螺旋在空闲时保持 translocator 关闭。保持通道关闭以防止离子（如~~ Ca2+）从 ER ~~中泄漏出来非常重要。在易位过程中，栓子移开，以便多肽可以通过通道。~~		长期以来，多肽链是通过与脂双层直接接触还是通过转运蛋白的通道跨ER 膜转移一直是备受争议。这场争论以分离出移位蛋白告终，该移位蛋白被证明在多肽链通过的膜上形成一个充满水的通道。'''移位蛋白的核心称为 Sec61 复合物'''，由三个亚基构成，从细菌到真核细胞都是高度保守的。Sec61 转运蛋白的结构显示，'''10个 α螺旋围绕着一个中央通道'''（图 12-22）。通道中插入一个短的α 螺旋，该螺旋在正常状态下保持移位子的关闭。保持通道关闭以防离子（如 Ca2+）从 ER 中泄漏出来非常重要。当蛋白质移位时，这个”栓塞“就会移开，以便多肽可以顺利穿过通道。

	Sec61 ~~转位蛋白仅对包含信号序列的蛋白质开放。Sec61 转位器识别信号序列的能力提供了一个校对步骤，以确保只有真正用于~~ ER ~~的蛋白质可以进入。信号序列识别前后~~ Sec61 ~~易位点的冷冻电子显微镜结构显示，信号序列楔入~~ Sec61 中的侧门或接缝，'''其 ~~N末端面向细胞溶胶（图~~ 12-23A'''）。在这个侧向门上插入信号序列会加宽中央通道并释放塞子。然后，开放的转位器很容易容纳通道内信号序列后面的多肽片段。'''信号序列是疏水性的，横向离开门进入膜，在那里它被信号肽酶切割掉，'''然后被 ER 膜和胞质溶胶中的其他蛋白酶迅速降解为氨基酸。正如这种机制所示，'''Sec61 转运器中的侧门提供了从 Sec61 的中央通道到细胞膜的疏水核心的入口路线'''。除了在识别信号序列中的作用外，侧门还指导跨膜蛋白整合到 ER 中，我们将在后面讨论。		Sec61 移位蛋白仅对含有信号肽的蛋白质开放。Sec61p识别信号肽的能力为移位提供了一个校对的步骤，以确保只有真正用于 ER 的蛋白质才可以进入。在冷冻电镜下观察信号肽识别前后 Sec61 移位点，结果显示信号肽楔入 Sec61 中的侧门或接缝，'''其 N端朝向细胞质基质（图 12-23A'''）。在这个侧向门上插入信号序列会加宽中央通道并释放塞子。然后，开放的转位器很容易容纳通道内信号序列后面的多肽片段。'''信号序列是疏水性的，横向离开门进入膜，在那里它被信号肽酶切割掉，'''然后被 ER 膜和胞质溶胶中的其他蛋白酶迅速降解为氨基酸。正如这种机制所示，'''Sec61 转运器中的侧门提供了从 Sec61 的中央通道到细胞膜的疏水核心的入口路线'''。除了在识别信号序列中的作用外，侧门还指导跨膜蛋白整合到 ER 中，我们将在后面讨论。

	一旦信号序列打开 Sec61 转位器并将随后的多肽穿入通道，转位与继续翻译同时发生。在易位过程中，核糖体大亚基内的多肽隧道'''747-785'''与 Sec61 转运体内的通道对齐（图 12-23B）。这种配置为多肽从核糖体中的肽基转移酶中心（其中新氨基酸被添加到生长的蛋白质链中）到 15 nm 外的 ER 腔提供了一条连续的路径。通过这种方式，'''用于多肽延伸的能量也被间接利用来驱动跨 ER 膜的易位。'''		一旦信号序列打开 Sec61 转位器并将随后的多肽穿入通道，转位与继续翻译同时发生。在易位过程中，核糖体大亚基内的多肽隧道'''747-785'''与 Sec61 转运体内的通道对齐（图 12-23B）。这种配置为多肽从核糖体中的肽基转移酶中心（其中新氨基酸被添加到生长的蛋白质链中）到 15 nm 外的 ER 腔提供了一条连续的路径。通过这种方式，'''用于多肽延伸的能量也被间接利用来驱动跨 ER 膜的易位。'''

N·CHEN·Y：/* ER 在结构和功能上是多种多样的 */

2025-03-01T17:07:52Z

ER 在结构和功能上是多种多样的

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	最后，'''光滑ER 可以特化出与其他细胞器密切相联系的区域'''，'''尤其是与线粒体、质体、内体和质膜'''（图 12-16）。这些细胞器接触位点富含参与相邻膜之间关键代谢物联系或运输的蛋白质。例如，'''脂质从 ER 中的合成位点到线粒体的转运被认为发生在 ER -线粒体接触位点。ER与质膜的接触调节质膜中磷脂酰肌醇的水平'''，磷脂酰肌醇是参与许多信号通路的脂质（在第 13 章和第 15 章中讨论）。人们还观察到其他细胞器之间的接触，这些很可能也参与脂质和其他代谢物的选择性转移。		最后，'''光滑ER 可以特化出与其他细胞器密切相联系的区域'''，'''尤其是与线粒体、质体、内体和质膜'''（图 12-16）。这些细胞器接触位点富含参与相邻膜之间关键代谢物联系或运输的蛋白质。例如，'''脂质从 ER 中的合成位点到线粒体的转运被认为发生在 ER -线粒体接触位点。ER与质膜的接触调节质膜中磷脂酰肌醇的水平'''，磷脂酰肌醇是参与许多信号通路的脂质（在第 13 章和第 15 章中讨论）。人们还观察到其他细胞器之间的接触，这些很可能也参与脂质和其他代谢物的选择性转移。

	为了研究 ER ~~的功能和生化性质，有必要将其分离。这似乎是一项无望的任务，因为~~ ER ~~与细胞质的其他成分错综复杂地交错。幸运的是，当组织或细胞被匀浆破坏时，ER~~ 会分解成片段，这些片段重新密封形成小的（直径为 ∼100-200 nm）封闭囊泡，称为微粒体（图 12-17）。对于生物化学家来说，微粒体代表 ER ~~的小真实版本，仍然能够进行蛋白质易位、蛋白质糖基化（稍后讨论）、Ca2~~+ ~~摄取和释放以及脂质合成。粗糙的微粒体，来源于粗糙的 ER，在其外表面包含核糖体，并包围了~~ ER ~~管腔的一小部分。缺乏核糖体的光滑微粒体来源于~~'''光滑 ER、质膜、高尔基体、内体和线粒体的囊泡化片段。附着在粗糙微粒体上的核糖体使它们比光滑的微粒体更致密。因此，科学家们使用平衡密度离心来分离粗糙和光滑的微粒（图 12-17）。'''~~来自不同细胞器的光滑微粒体可以依据内含蛋白的不同进一步分离。~~		为了研究 ER 的功能和生化性质，我们有必要将其分离。这似乎是一项无望的任务，因为 ER 与细胞质的其他成分的关系错综复杂。幸运的是，当组织或细胞被匀浆破坏时，ER 会分解成片段，这些片段重新密封形成小的（直径为 ∼100-200 nm）封闭囊泡，称为微粒体（图 12-17）。对于生物化学家来说，微粒体代表 ER 的真实缩小版，仍然能够进行蛋白质移位、蛋白质糖基化（稍后讨论）、Ca2+ 摄取和释放以及脂质合成。粗糙的微粒体，来源于粗面 ER，其外表面含核糖体，并包围了 ER 管腔的一小部分。缺乏核糖体的光面微粒体来源于滑面'''ER、质膜、高尔基体、内体和线粒体的囊泡化片段。附着在粗面微粒体上的核糖体使它们比光面微粒体更致密。因此，科学家们使用平衡密度梯度离心来分离粗面微粒体和光面微粒体（图 12-17）。'''来自不同细胞器的光面微粒体可以依据内含蛋白的不同进一步分离开。

	=== ~~信号序列首先在输入粗糙ER的蛋白质中发现~~ ===		=== 信号序列首先在转入粗面ER的蛋白质中发现 ===
	ER ~~在合成时从胞质溶胶中捕获选定的蛋白质。T 蛋白有两种类型：跨膜蛋白，嵌入~~ ER ~~膜中，和水溶性蛋白，它们完全穿过~~ ER 膜转位到 ER ~~腔。其中一些蛋白质在~~ ER ~~中起作用，但许多蛋白质注定要驻留在另一个细胞器中，驻留在质膜中，或分泌到细胞外。所有这些蛋白质，无论其随后的命运如何，最初都通过~~ ER 信号序列定向到 ER 膜。		ER 在合成时从胞质中捕获选定的蛋白质。这些蛋白有两种类型：嵌入 ER 膜中的跨膜蛋白，和完全穿过 ER 膜转位到 ER 腔的水溶性蛋白。其中一些蛋白在 ER 中起作用，但许多蛋白质的归宿注定在另一个细胞器中：驻留在质膜中，或分泌到细胞外。所有这些蛋白质，无论其随后的命运如何，最初都通过 ER 信号序列定向到 ER 膜上。

	信号序列（以及蛋白质分选的信号序列策略）是在分泌的水溶性蛋白质中发现的，这些蛋白质首先跨 ER 膜易位。在关键实验中，将编码分泌蛋白的 mRNA ~~添加到从细胞中提取的胞质溶胶中。在这种无细胞反应中，胞质溶胶中的核糖体将~~ mRNA 翻译成比正常分泌蛋白略大的蛋白质（图 12-~~18）。当在来自粗 ER 的微粒体存在下重复反应时，产生正确大小的蛋白质并位于微粒体内部（图~~ 12-~~18）。相比之下，编码胞质蛋白的~~ mRNA ~~产生正确大小的产物，无论是否存在粗糙的微粒体。信号假说被提出来解释这些观察结果。根据这个模型，分泌蛋白的~~ mRNA ~~编码的蛋白质最终比分泌的蛋白质大。有人提出，额外的多肽是将分泌的蛋白质引导到~~ ER ~~膜的信号序列。信号序列发挥其功能后，在多肽链完成之前，它被~~ ER ~~膜中的信号肽酶切割掉。~~		信号序列（以及蛋白质分选的信号序列策略）是在分泌的水溶性蛋白质中发现的，这些蛋白质首先跨 ER 膜易位。在关键实验中，将编码分泌蛋白的 mRNA 添加到从细胞中提取的胞质溶胶中。在这种体外实验中，胞质溶胶中的核糖体将 mRNA 翻译成比正常分泌蛋白略大的蛋白质（图 12-18）。在来自粗面ER的微粒体存在时重复实验，核糖体产生正确大小并最终定位于微粒体内部的蛋白质（图 12-18）。相比之下，无论是否存在粗糙的微粒体，编码胞质蛋白的 mRNA 都产生正确大小的产物。为了解释这些观察到的结果，人们提出了信号假说。根据这个假说，分泌蛋白的 mRNA 编码出来的蛋白质会比最终的分泌蛋白大。有人提出，额外的多肽是将分泌蛋白引导到 ER 膜上的信号序列。信号序列发挥其功能后，在多肽链的合成完工之前，它就被 ER 膜中的信号肽酶切掉了。

	这些实验强调了如何通过将必要的细胞成分（如 mRNA、胞质溶胶和微粒体）混合在一起，在无细胞系统中重构复杂的细胞过程（如 ER 输入）。通过以不同的方式组合组成部分，早在可以直接对其 mRNA 进行测序之前，就推断出分泌蛋白上信号序列的存在。事实证明，这种无细胞系统易于操作对于识别、纯化和研究负责 ER ~~输入的分子机制的各种成分是必不可少的。后来建立了类似的系统来解剖蛋白质进出细胞核的运输、蛋白质输入线粒体和叶绿体以及囊泡运输。~~		这些实验强调了如何通过将必要的细胞成分（如 mRNA、胞质溶胶和微粒体）混合在一起，在无细胞系统中重构复杂的细胞过程（如 ER 蛋白转入）。通过不同的方式将细胞成分组合，就可以在直接对编码的mRNA测序之前推断出分泌蛋白上信号序列的存在。事实证明，这种无细胞系统易于操作对于识别、纯化和研究负责 ER 输入的分子机制的各种成分是必不可少的。后来建立了类似的系统来剖析蛋白质进出细胞核的运输、蛋白质输入线粒体和叶绿体以及囊泡运输。

	=== ~~信号识别粒子SRP将~~ ER 信号序列引导至 ER处的特定受体 ===		=== 信号识别颗粒SRP将 ER 信号序列引导至 ER处的特定受体 ===
	ER 信号序列由至少两个成分引导至 ER ~~膜：与信号序列结合的信号识别粒子~~ （SRP）和 ER ~~膜中的~~ SRP 受体。SRP ~~是一个大型综合体~~;在动物细胞中，它由与单个 RNA 分子结合的六条不同的多肽链组成（图 12-~~19A）。这个蛋白质靶向机制出现在进化的早期并且一直被保守。~~		ER 信号序列由至少两个成分引导至 ER 膜：与信号序列结合的信号识别颗粒（SRP）和 ER 膜上的 SRP 受体。SRP 是一个大型复合体;在动物细胞中，它由与单个 RNA 分子结合的六条不同的多肽链组成（图 12-19A）。这个蛋白质靶向机制在进化的早期就已经出现并一直高度保守。

	'''ER 信号序列的氨基酸序列差异很大，但每个序列的中心都有 8 ~~个或更多非极性氨基酸（参见图~~ 12-13）'''。SRP ~~如何特异性结合这么多不同的序列？答案来自一种 SRP 蛋白的结构，~~'''~~它表明信号序列结合位点是一个富含蛋氨酸的大疏水口袋~~'''（图 12-19B）。'''~~由于蛋氨酸具有未支链的柔性侧链，因此该口袋具有足够的可塑性，可以容纳各种大小和形状的不同疏水信号序列。~~'''		'''ER 信号序列的氨基酸序列差异很大，但每个序列的中心都有 8 个或更多的疏水氨基酸（参见图 12-13）'''。SRP 如何特异性结合这么多不同的氨基酸序列？答案来自SRP 蛋白的构造，'''它表明信号序列结合位点是一个富含甲硫氨酸的大疏水口袋'''（图 12-19B）。'''由于甲硫氨酸具有不分支的柔性侧链，因此该口袋具有很强的可塑性，可以容纳各种大小和形状的疏水信号序列。'''

	'''在真核细胞中，SRP 是一种铰链棒状结构，可以包裹在大核糖体亚基上（图''' 12-~~19C）。SRP包含信号肽结合口袋的末端位于核糖体隧道附近，新制造的多肽通过该隧道出现。这使得~~ SRP ~~能够在信号序列从核糖体中出现时参与信号序列。~~'''一旦 SRP ~~与信号序列结合，SRP 的另一端就可以在大核糖体亚基和小核糖体亚基之间的界面处结合（图~~ 12-~~19D）。这是翻译延伸因子结合的同一位点，因此 SRP 参与的核糖体翻译蛋白质的速度会比正常情况慢。~~'''~~较慢的翻译可能使核糖体有足够的时间在多肽完成之前与~~ ER ~~膜结合，从而确保蛋白质不会释放到胞质溶胶中。这种安全装置对于分泌型和溶酶体水解酶可能特别重要，它们可能会对胞质溶胶造成严重破坏~~;~~然而，分泌大量水解酶的细胞需要额外的预防措施，即其胞质溶胶中含有高浓度的水解酶抑制剂。~~		'''在真核细胞中，SRP 是一种铰链棒状结构，可以包裹在大核糖体亚基上（图''' 12-19C）。SRP包含信号肽结合口袋的末端位于核糖体的通道附近，新合成的多肽穿过该“隧道”现身。这使得 SRP 能够在信号肽露出核糖体时就结合上去。'''一旦 SRP 与信号肽结合，SRP 的另一端就可以结合在核糖体大亚基和小亚基的交界处（图 12-19D）。因为和翻译延伸因子共用了同一结合位点，所以SRP 参与的核糖体翻译速度会比正常情况慢一些。'''较慢的翻译可能使核糖体有充裕的时间在多肽合成完工之前与 ER 膜结合，从而确保蛋白质不会释放到胞质基质中去。这种安全机制对于分泌型和溶酶体内的水解酶可能尤其重要，因为它们可能会对胞质基质造成严重破坏;然而，分泌大量水解酶的细胞需要额外的预防措施，即其胞质中含有高浓度的水解酶抑制剂。

	~~当信号序列结合时，SRP~~ 暴露了 SRP ~~接收的结合位点（参见图~~ 12–19D），该受体是粗面 ER ~~膜中的跨膜蛋白复合物。SRP~~ 与其受体的结合使 SRP-~~核糖体复合体到 ER 膜中未占据的~~'''~~蛋白质易位子protein~~ translocator''' ~~。在核糖体隧道附近结合的 SRP 部分移动到不同的部位，允许易位子占据这个位置。然后释放~~ SRP 和 SRP ~~受体，蛋白质合成全速恢复。现在与翻译核糖体紧密结合的转运体将生长的多肽链转移过膜（图~~ 12-20）		当与信号肽结合时，SRP 暴露了 SRP 受体的结合位点（参见图 12–19D），该受体是粗面 ER 膜上的跨膜蛋白复合体。SRP 与其受体的结合使 SRP-核糖体复合体转移到ER 膜上未被占据的'''蛋白质移位子（protein translocator''' ）。在核糖体通道附近结合的 SRP 移动到其他不同的部位，并允许移位子占据当前这个位置。而后SRP 和 SRP 受体解离，蛋白质合成全速恢复。与此同时和核糖体紧密结合的移位子将延长的多肽链跨膜转运进腔中（图 12-20）

	~~这个共翻译转移过程产生了两个空间上独立的核糖体种群。附着在~~ ER ~~膜胞质侧的膜结合核糖体参与当前跨~~ ER 膜易位的蛋白质的合成。未附着在任何膜上的游离核糖体合成由核基因组编码的所有其他蛋白质。膜结合核糖体和游离核糖体在结构和功能上相同。T hey 的区别仅在于它们在任何给定时间制造的蛋白质。		这个共翻译转运过程产生了两个空间上独立的核糖体库。附着在 ER 膜胞质侧的膜结合核糖体参与当下跨 ER 膜移位的蛋白质的合成。未附着在任何膜上的游离核糖体合成由核基因组编码的所有其他蛋白质。膜结合核糖体和游离核糖体在结构和功能上相同。它们的区别仅仅在于给定的任意时间里合成的蛋白质。

	由于许多核糖体可以与单个 mRNA 分子结合，因此通常会形成多核糖体。如果 mRNA 编码具有 ER 信号序列的蛋白质，则多核糖体会附着在 ER 膜上，由多个生长的多肽链上的信号序列引导。与这种 mRNA ~~分子相关的单个核糖体在完成翻译并与游离核糖体库混合时可以返回胞质溶胶。然而，mRNA 本身仍然通过不同的核糖体附着在内质网上。~~		由于许多核糖体可以与单个 mRNA 分子结合，因此通常会形成多核糖体。如果 mRNA 编码具有 ER 信号序列的蛋白质，则多核糖体会附着在 ER 膜上，由多个生长的多肽链上的信号序列引导。与这种 mRNA 分子相关的单个核糖体在完成翻译并与游离核糖体库混合时可以返回胞质。然而，mRNA 本身仍然通过不同的核糖体附着在内质网膜上。

	=== 多肽链通过一个信号序列门控的亲水性通道 ===		=== 多肽链通过一个信号序列门控的亲水性通道 ===

第十二章 细胞内组织和蛋白质分选 - 版本历史

2026年4月7日 (二) 13:33 啊？

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长河：​/* 一些蛋白质通过翻译后机制整合到内质网膜中 */

长河：​/* 穿过ER膜的移位不总是需要肽链延长正在发生 */

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2025年7月3日 (四) 15:06 长河

N·CHEN·Y：​/* 信号识别颗粒SRP将 ER 信号序列引导至 ER处的特定受体 */

N·CHEN·Y：​/* 多肽链通过一个信号序列门控的亲水性通道 */

N·CHEN·Y：​/* ER 在结构和功能上是多种多样的 */

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