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分泌蛋白
從細胞內(nèi)分泌到細胞外的蛋白質(zhì)
組成生物體的“蛋白質(zhì)”大多數(shù)是在細胞質(zhì)中的核糖體上合成的，各種蛋白質(zhì)合成之后要分別運送到細胞中的不同部位，以保證細胞生命活動的正常進行。有的蛋白質(zhì)要通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)，成為分泌蛋白；有的蛋白質(zhì)則需穿過各種細胞器的膜，進入細胞器內(nèi)，構(gòu)成細胞器蛋白。
基本信息
| 中文名 | 分泌蛋白 |
| 外文名 | secreted protein |
| 類型 | 唾液淀粉酶，胃蛋白酶，消化酶 |
| 主要成分 | 酶，抗體，激素 |
| 二級學(xué)科 | 生物化學(xué)，分子生物學(xué) |
| 一級學(xué)科 | 生物學(xué) |
收起
定義
進一步的研究表明，在核糖體上分泌出的蛋白質(zhì)，進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔后，還要經(jīng)過一些加工，如折疊、組裝、加上一些糖基團等，才能成為比較成熟的蛋白質(zhì)。然后，由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔膨大、出芽形成具膜的小泡，包裹著蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移到高爾基體，把蛋白質(zhì)輸送到高爾基體腔內(nèi)，做進一步的加工。接著，高爾基體邊緣突起形成小泡，把蛋白質(zhì)包裹在小泡里，運輸?shù)郊毎ぃ∨菖c細胞膜融合，把蛋白質(zhì)釋放到細胞外。
作用機制
70年代初期，許多研究發(fā)現(xiàn)，在編碼分泌蛋白的基因中，許多基因的5'端都有一段DNA編碼的15～35個氨基酸的疏水性肽片段，這一位于蛋白質(zhì)N——末端的肽段在成熟的分泌蛋白中并不存在，其功能在于引導(dǎo)隨后產(chǎn)生的蛋白質(zhì)多肽鏈穿過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜進入腔內(nèi)。這一段疏水性短肽在蛋白質(zhì)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)——高爾基體——質(zhì)膜分泌途徑中具有重要作用，并被稱之為信號肽。
學(xué)術(shù)觀點
1975年，布洛貝爾提出了信號肽假說。根據(jù)這一假說，在細胞質(zhì)中，編碼分泌蛋白的信使核糖核酸（mRNA）與游離的核糖體大小亞基結(jié)合而形成翻譯復(fù)合體。從起始密碼子開始，首先翻譯產(chǎn)生信號肽，當(dāng)轉(zhuǎn)譯進行到大約50～70個氨基酸之后，信號肽開始從核糖體的大亞基上露出，露出的信號肽立即被細胞質(zhì)中的信號肽識別體（SRP）識別并與之相結(jié)合。此時，轉(zhuǎn)譯暫時停止，SRP牽引這條帶核糖體的mRNA到達粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的表面，并與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面上的信號肽識別體受體（或稱停泊蛋白）作用，這時，暫時被抑制的轉(zhuǎn)譯過程恢復(fù)進行，同時，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上某種特定的核糖體受體蛋白聚集，使膜雙脂層產(chǎn)生孔道，帶mRNA的核糖體與其受體蛋白結(jié)合，轉(zhuǎn)譯出的肽鏈便通過孔道進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)。
原理
信號肽在穿越膜后即被內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的信號肽酶水解切除。當(dāng)核糖體與其受體蛋白結(jié)合后，SRP與停泊蛋白便解離，各自進入新的識別、結(jié)合循環(huán)。當(dāng)轉(zhuǎn)譯進行到mRNA的終止密碼子時，蛋白質(zhì)的合成結(jié)束，核糖體的大小亞基解聚，大亞基與核糖體受體的相互作用消失，核糖體受體解聚，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的蛋白孔道消失，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)恢復(fù)成完整的脂雙層結(jié)構(gòu)。進入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)的多肽鏈在信號肽被水解切除后即進行折疊及其他一系列修飾過程，最終形成成熟的分泌蛋白。
概述
在真核細胞中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是最大的膜狀結(jié)構(gòu)的細胞器，其表面積可以是質(zhì)膜面積的幾倍。大部分的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與核糖體相結(jié)合形成糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，在糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體是膜蛋白和分泌蛋白合成的地方，也是蛋白質(zhì)分泌途徑的起點。多肽經(jīng)移位后，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的小腔中被修飾，通過短時間的加工后，分泌蛋白形成被膜包裹的小泡，轉(zhuǎn)運到高爾基體，然后再轉(zhuǎn)運到細胞表面或溶酶體。
修飾加工
這些修飾包括糖基化、羥基化、酰基化、二硫鍵形成等，其中最主要的是糖基化，幾乎所有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)最終被糖基化。糖基化的作用是： ①使蛋白質(zhì)能夠抵抗消化酶的作用；②賦予蛋白質(zhì)傳導(dǎo)信號的功能；③某些蛋白只有在糖基化之后才能正確折疊。
糖基化有兩種類型：（1）糖蛋白是由寡糖連接在Asp的氨基的形成的，連接的鏈叫N-糖苷鍵。（2）寡糖連接在Ser、Thr或羥基-lys的羥基上（O-糖苷鍵）。N-糖苷鍵是在ER開始，而在高爾基體中進一步完成；O-糖苷鍵的形成僅發(fā)生在高爾基體中。
N-糖基化可分為3步，各種N-連接的寡糖都是在ER中開始加上的，途徑也相同。一個寡糖含有2個N-乙酰-糖胺，9個苷露糖和3個葡萄糖，在一種特異的脂一多萜醇上形成，多萜醇磷酸酯即是攜帶糖的載體。多萜醇是一種高度疏水的酯，位于ER膜中，其活性基團面向著ER腔，寡糖是由單個的糖連接而構(gòu)成，它通過焦磷酸和多萜醇連接。寡糖作為一個單位在與膜結(jié)合的糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下從多萜醇上轉(zhuǎn)移到靶蛋白上。酶的活性位點也是露在ER腔中。受體基團是位于Asn-X-Ser或Asn-X-Thr（X是除Pro以外的任何氨基酸）中的Asn，當(dāng)新生肽進入ER時，它一旦被識別后立即作為靶順序暴露在腔中。有些寡糖的修整是在ER中進行，修整后再進入高爾基體。寡糖結(jié)構(gòu)完成是分為兩類，一類在轉(zhuǎn)運到ER時，另一類是在越膜轉(zhuǎn)運到高爾基體。究竟屬于何種類型這要取決于苷露糖。苷露糖只是在ER中加上，隨后可能還要被修整。在ER中被切去的單糖的數(shù)目是不同的。ER中的苷露糖苷酶很快地附著到第一個苷露糖上，附著下三個較慢。
新生肽鏈
在ER腔中折選和修飾是有關(guān)的，糖的連接對于正確的折疊是十分必要的。蛋白二硫異構(gòu)酶可以改變二硫鍵，影響到折疊，它和特殊的ER蛋白的結(jié)合是必須的，此酶的某些活性或全部的活性可能是酶作為ER中的一種復(fù)合體的形式來實現(xiàn)的。即在越膜位點和蛋白結(jié)合才能發(fā)揮它的功能。
多肽經(jīng)過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的加工、修飾、折疊后被膜包裹形成小泡轉(zhuǎn)運到高爾基體在高爾基體進行進一步的加工。
加工
高爾基體的主要有兩方面的功能：一是對糖蛋白上的寡糖核作進一步的修飾與調(diào)整，二是將各種多肽進行分類并送往溶酶體、分泌粒和質(zhì)膜的功能目的地。但蛋白質(zhì)應(yīng)送往哪里是由蛋白質(zhì)本身的空間結(jié)構(gòu)決定的。
高爾基體是由許多層袋狀的膜結(jié)構(gòu)組成的。糖蛋白的進一步糖基化修飾就是在這種膜結(jié)構(gòu)中完成的，如復(fù)合寡聚糖就是在高爾基體中進一步修整和加上糖的殘基。第一步是通過高爾基體的甘露糖苷酶Ⅰ修整甘露糖殘基。然后單個的糖基由N-乙酰-葡萄糖胺轉(zhuǎn)移加上，按著由高爾基體苷露糖苷酶Ⅱ繼續(xù)切除苷露糖殘基。
在高爾基體的修飾中都會產(chǎn)生內(nèi)部核心，它是由NAc-Glc·NAc-GLc.Man3構(gòu)成，最后要被剝?nèi)ァＤ┒藚^(qū)域加在內(nèi)部核心下。末端區(qū)域的殘基包括NAc-GLc，Gal和唾液酸（N-乙酰-神經(jīng)氨[糖]酸。此加工的路徑和糖基化是高度有序的，而且有兩種類型的反應(yīng)。一種糖殘基的加入對于另一種糖基的剪切可能是必要的。如在最終剪除甘露糖之前要加上NAc-Glc。
還不知道加工過程中各種蛋白的降解，加工的模式及糖基化的信號是什么。據(jù)推測此信號在肽鏈的結(jié)構(gòu)中，而不可能在寡糖中，因為N-糖苷鍵開始形成都是加上相同的寡糖。
經(jīng)過高爾基體的進一步加工和分裝，成熟的蛋白質(zhì)通過小泡運到細胞表面或者是溶酶體。伴隨各種具膜小泡的運輸過程，細胞內(nèi)形成了復(fù)雜的膜流，高爾基體在在膜流的調(diào)控中起樞紐的作用。
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