不論是原核還是真核生物,在細(xì)胞漿內(nèi)合成的蛋白質(zhì)需定位于細(xì)胞特定的區(qū)域,有些蛋白質(zhì)合成后要分泌到細(xì)胞外,這些蛋白質(zhì)叫做分必蛋白。在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)起作用的蛋白質(zhì)一般靠擴(kuò)散作用而分布到它們的目的地。如內(nèi)膜含有參與能量代謝和營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的蛋白質(zhì);外膜含有促進(jìn)離子和營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的蛋白質(zhì);在內(nèi)膜與外膜之間的間隙稱為周質(zhì),其中含有各種水解酶以及營養(yǎng)物質(zhì)結(jié)合蛋白。
真核生物細(xì)胞結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜,而且有多種不同的細(xì)胞器,它們又具有各不相同的膜結(jié)構(gòu),因此合成好的蛋白質(zhì)還要面臨跨越不同的膜而到達(dá)細(xì)胞器械,有些蛋白質(zhì)在翻譯完成后還要經(jīng)過多種共價(jià)修飾,這個(gè)過程叫做翻譯后處理。
。ㄒ)細(xì)菌中蛋白質(zhì)的越膜
細(xì)胞的內(nèi)膜蛋白,外膜蛋白和周質(zhì)蛋白是怎樣越過內(nèi)膜而到其目的地的呢?絕大多數(shù)越膜蛋白的N端都具有大約15-30個(gè)以疏水氨基酸為主的N端信號(hào)序列或稱信號(hào)肽。信號(hào)肽的疏水段能形成一段α螺旋結(jié)構(gòu)。在信號(hào)序列之后的一段氨基酸殘基也能形成一段α螺旋,兩段α螺旋以反平行方式組成一個(gè)發(fā)夾結(jié)構(gòu),很容易進(jìn)入內(nèi)膜的脂雙層結(jié)構(gòu),一旦分泌蛋白質(zhì)的N端錨在膜內(nèi),后續(xù)合成的其它肽段部分將順利通過膜。疏水性信號(hào)肽對(duì)于新生肽鏈跨膜及把它固定的膜上起一個(gè)拐掍作用。之后位于內(nèi)膜外表面的信號(hào)肽酶將信號(hào)肽序列切除。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)全部翻譯出來后,羧端穿過內(nèi)膜,在周質(zhì)中折疊成蛋白質(zhì)的最終構(gòu)象(圖18-18)。
圖18-18 蛋白質(zhì)合成后的分泌過程
。ǘ)真核生物蛋白質(zhì)的分泌
真核生物不但有細(xì)胞核、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜,而且還有許多膜性結(jié)構(gòu)的細(xì)胞器,在細(xì)胞須內(nèi)合成的蛋白質(zhì)怎樣的到達(dá)細(xì)胞的不同部位呢?了解比較清楚的是分泌性蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)。醫(yī)學(xué) 全在.線提供
像原核細(xì)胞一要,真核細(xì)胞合成的蛋白質(zhì)N端也有信號(hào)肽也能形成兩個(gè)α螺旋的發(fā)夾結(jié)構(gòu),這個(gè)結(jié)構(gòu)可插入到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的膜中,將正在合成中的多肽鏈帶和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)腔。80年代中期在胞漿中發(fā)現(xiàn)一種由小分子RNA和蛋白質(zhì)共同組成的復(fù)合物,它能特異地與信號(hào)肽識(shí)別而命名為信號(hào)肽識(shí)別顆粒。它的作用是識(shí)別信號(hào)肽與核糖體結(jié)合并暫時(shí)阻斷多肽鏈的合成。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)外膜上的SRP受體,當(dāng)ARP與受體結(jié)合后,信號(hào)肽就可插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)入內(nèi)腔,被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)膜壁上的信號(hào)肽酶水解除去SRP與受體結(jié)合后,信號(hào)肽就可插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)入內(nèi)腔,被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)腔壁上的信號(hào)肽酶水解除去SRP與受體解離并進(jìn)入新的循環(huán),而信號(hào)肽后序肽段也進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)腔,并開始繼續(xù)合成多肽鏈(圖18-19)。
圖18-19 在蛋白質(zhì)越過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的轉(zhuǎn)運(yùn)過程中,SRP和船塢蛋白(或SRP受體)的作用
SRP對(duì)翻譯階段作用的重要生理意義在于:分泌性蛋白及早進(jìn)入細(xì)胞的膜性細(xì)胞,能夠正確的折疊、進(jìn)行必要的后期加工與修飾并順利分泌出細(xì)胞。
現(xiàn)以哺乳動(dòng)物的胰島素為例說明這種分泌過程。胰島素由51個(gè)氨基酸殘基組成,但胰島素mRNA的翻譯產(chǎn)和在兔網(wǎng)織紅細(xì)胞無細(xì)胞翻譯體系中為86個(gè)氨基酸殘基,稱為胰島素原,在麥胚無細(xì)胞翻譯系統(tǒng)中為110個(gè)氨基酸殘基組成的前胰島素原,后來證明,在前胰島素原的N末端有一段富含疏水氨基酸的肽段做為信號(hào)肽,使前胰島素原能穿越內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)腔,在內(nèi)腔壁上信號(hào)肽被水介。所以在哺乳動(dòng)物細(xì)胞內(nèi),當(dāng)多肽鏈合成完成時(shí),前胰島素原已成為胰島素原。然后胰島素原被運(yùn)到高爾基復(fù)合體,切去C肽成為成熟的胰島素,最終排出胞外。像真核細(xì)胞的前清蛋白,免疫球白輕鏈,催乳素等都有相似的分必方式。