蛋白质合成后的靶向输送

蛋白质合成后，定向地被输送到其执行功能的场所称为靶向输送。作为蛋白质合成场所的核糖体，也可以与内质网结合存在，可以游离存在，结果导致蛋白质的靶向输送有两个途径：共翻译易位输送和蛋白质翻译后的靶向输送。

（一）共翻译易位输送

在核糖体合成的新生多肽的N－端都含一段保守性很强的序列，有13～36个的氨基酸残基，称为信号肽（signal peptide）。信号肽具有以下共性：①N－端有带正电荷的碱性氨基酸残基；②中段为疏水核心区，主要含疏水的中性氨基酸；③C－端由一些极性相对较大、侧链较短的氨基酸残基组成。信号肽被信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP）识别。SRP是由7SL－RNA和6种不同的多肽链组成的RNA－蛋白质复合体。SRP与携带新生多肽链的核糖体相互作用，使翻译暂时终止。新生肽链在合成过程中（即共翻译）插入到与核糖体结合的内质网膜上的特殊通道，然后转移入其内腔。信号肽由内质网内的信号肽酶切除掉。蛋白质在内质网内进行有效的加工与修饰后，蛋白质进入高尔基复合体，然后被分别运送至不同的目的地，如溶酶体、质膜或分泌出细胞外。

1．分泌型蛋白质的加工 细胞分泌型蛋白质的合成与转运同时发生。它们的N－端都有信号肽结构。分泌型蛋白质的定向输送，就是靠信号肽与胞质中的SRP识别并特异结合，然后通过SRP与膜上的SRP受体识别并结合后，将所携带的蛋白质送出细胞。含有信号肽的多肽翻译转运如图11－17。

2．质膜蛋白质的靶向输送 定位于细胞质膜的蛋白质靶向跨膜机制与分泌型蛋白质相似。不过，质膜蛋白质的肽链并不完全进入内质网腔，而是锚定在内质网膜上，通过内质网膜“出芽”而形成囊泡。随后，跨膜蛋白质随囊泡转移到高尔基复合体加工，再随囊泡转运至细胞膜，最终与细胞膜融合而构成新的质膜（图11－18）。

图11－17 分泌型蛋白质的加工与转运

①蛋白质在核糖体上合成时，信号肽部分位于N－端首先被合成；②信号肽被SRP所捕捉，SRP随即结合到核糖体上；③SRP引导核糖体结合粗面内质网膜；④SRP识别、结合内质网膜上的SRP受体，信号肽引导延长多肽进入内质网腔后，经信号肽酶切除；⑤水解GTP使SRP分离，分泌蛋白在高尔基复合体包装成分泌颗粒出胞。

图11－18 质膜蛋白质由囊泡靶向转运至细胞膜

①锚定在内质网膜上的质膜蛋白质形成粗面内质网出芽的小泡成分；②从穿梭小泡把质膜蛋白质运输到高尔基复合体；③囊泡在高尔基复合体中间膜囊加工和运输；④质膜蛋白质随高尔基复合体外侧膜囊形成的分泌小泡离开高尔基复合体；⑤随囊泡转运至细胞膜并与细胞膜融合而构成新的质膜

（二）蛋白质翻译后的靶向输送

细胞器如线粒体、叶绿体、细胞核、过氧物酶体的许多组成蛋白质是由游离核糖体合成的，并作为前体释放到细胞质中，随后为细胞器接受。与跨内质网转运不同，跨细胞器膜的蛋白质是在肽链合成后转运的，因此又称为翻译后转运。

1．线粒体蛋白质的靶向输送 蛋白质前体首先在线粒体外膜上与受体蛋白结合，通过跨膜通道进入线粒体。跨膜通道由膜的整合蛋白组成，具有亲水性。此过程中，ATP水解释能和跨膜电化学梯度为肽链进入线粒体提供了动力。

2．细胞核蛋白质的靶向输送 需要转运入核的蛋白质主要是参与基因复制、转录的蛋白质因子和各种酶。在细胞核的核膜上有核孔，是细胞核与细胞质交换大分子的通道。大分子蛋白质进入细胞核是一个主动过程，而且要求有信号指引和GTP供能。

所有被靶向输送的细胞核蛋白质其肽链内都含有特异的核定位序列（nuclear localization signal，NLS）。NLS一般含有4～8个氨基酸，作用是帮助亲核蛋白进入细胞核。入核信号是蛋白质的永久性部分，在引导入核过程中并不被切除，可以反复使用，有利于细胞分裂后核蛋白重新入核。

蛋白质的核定位是通过多个蛋白的共同作用来实现的。细胞核蛋白质的靶向输送需要核输入因子（nuclear importin）αβ异二聚体和低分子量G蛋白RAN。核输入因子αβ异二聚体可作为细胞核蛋白质的受体，识别并结合NLS序列。NLS蛋白－Importin复合物停留在核孔上，并在Ran－GTPase的作用下通过核孔。Ran水解GTP释能，细胞核蛋白质－核输入因子复合物通过耗能机制经核孔进入细胞核基质。核输入因子β和α先后从上述复合物中解离，移出核孔而被再利用。细胞核蛋白质定位于细胞核内过程见图11－19。

图11－19 细胞核蛋白质的靶向输送