细胞内蛋白质定位信号序列

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nls生物学含义-定义说明解析

nls生物学含义-定义说明解析

nls生物学含义-概述说明以及解释1.引言1.1 概述细胞核定位信号(nuclear localization signal, NLS)是一种生物学功能序列,其作用是将蛋白质定位到细胞核内。

NLS在细胞内的分布和调控对于细胞功能和活动具有重要意义。

对NLS的研究不仅有助于深化对于细胞功能的理解,还有望为相关疾病的治疗提供新的思路和方法。

本文将对NLS的定义、作用、在细胞功能中的重要性以及与疾病关联的研究进展进行探讨,并展望NLS在生物学研究中的应用前景。

文章结构中,我们将会首先对NLS进行定义和介绍其作用,接着我们将深入探讨NLS在细胞功能中的重要性,以及它与疾病关联的研究进展。

最后,我们将对NLS的生物学含义进行总结,展望NLS在生物学研究中的应用前景,并提出结论和建议。

通过以上结构,我们将全面深入地探讨NLS的生物学意义,为读者提供全面的了解和参考。

请编写文章1.2 文章结构部分的内容1.3 目的本文旨在探讨NLS(核定位信号)在生物学中的含义和作用,以及其在细胞功能和疾病发展中的重要性。

通过对NLS的定义、作用机制以及与疾病关联的研究进展进行深入分析,旨在总结NLS在生物学上的重要意义,并展望其在生物学研究中的应用前景。

最终目的是为了加深人们对NLS 的认识,为相关领域的研究提供参考和启发,为将来的生物医学研究和临床应用提供新的思路和可能性。

2.正文2.1 NLS的定义和作用NLS(核定位信号)是一种生物学上的重要信号序列,它负责将特定蛋白质运输到细胞核内。

通常情况下,细胞内的蛋白质需要在细胞核和细胞质之间进行频繁的往返运输,而NLS就扮演着决定蛋白质在何处发挥作用的重要角色。

NLS通常由一系列氨基酸组成,并且其序列和结构在不同的蛋白质中可能会有所不同。

NLS的作用主要体现在其能够和核孔蛋白相互作用,从而实现蛋白的进入细胞核的过程。

一旦蛋白质携带着NLS进入细胞核,它就能够在那里执行特定的功能,这些功能可能包括基因表达、DNA修复、细胞分裂等重要的生物过程。

细胞内蛋白质的定位信号序列

细胞内蛋白质的定位信号序列

细胞内蛋白质的定位信号序列1.内质网信号序列(ER signal sequence)2.驻留信号( retention signal):①ER驻留信号(包括KDEL即Lys-Asp-Glu-Leu和HDEI即His-Asp-Glu-Ile两个4肽信号序列);②ER回收信号(ER retrieval signal,可溶蛋白的KDEL和ER膜蛋白上的KKXX)3.核输入信号(nuclear import signal):也称NLS,常含Pro-Lys-Lys-Lys-Lys-Arg-Val4.核输出信号(nuclear export signal):核糖体蛋白上相间排列的疏水性氨基酸5.过氧化物酶体引导信号(peroxisomal targeting signal, PTS):C端的SKL即Ser-Lys-Leu6.转运肽(transit peptide):即导肽,进入线粒体蛋白的N端的带正电的氨基酸(Arg)和不带电的氨基酸(Ser)构成的信号序列一、内质网信号肽内质网蛋白定位信号总体可以分为返回信号和保持信号。

内质网逃逸的蛋白主要通过COPⅠ有被小泡将其返回内质网,因此区分保持信号与返回信号一个很重要的手段是研究信号片段与运输小泡COPⅠ各亚基的相互作用情况。

例如在研究甲硫蛋白(TPN)定位信号过程中,Paulsson 等通过Co-IP 发现具有“KKXX>”序列的TPN 能与COPI 相互作用,而C 端突变后的GFP-TPN-aa 不与COPI 发生相互作用,提示“KKXX>”为TPN 定位信号,且该信号通过COPI返回于内质网。

蛋白转运到高尔基体后会被修饰,人们可以利用不同的糖基程度区分保持信号与返回信号。

例如在酵母[6]中,高尔基复合体有N-寡糖转移酶(OTase活性,并可将底物蛋白α-1,6-苷露糖基化,被α-1,6-苷露糖基化的蛋白则通过返回信号返回内质网。

而哺乳动物[7]中运出的内质网蛋白被N-已酰氨基半乳糖转移酶(GnT)修饰和十六烷基化,然后被岩藻糖转移酶修饰,因此可被N-乙酰氨基半乳糖(GalNAc)的亲合素识别并着色的蛋白为返回信号介导定位。

蛋白定位改变的原因

蛋白定位改变的原因

蛋白定位改变的原因
蛋白定位是指蛋白质在细胞内或细胞外的位置。

蛋白定位的改变可能会影响蛋白的功能和细胞的生理过程。

蛋白定位改变的原因可以是多种多样的,以下是其中的一些常见原因:
1. 突变:基因突变可能导致蛋白定位改变。

例如,一个突变可能导致蛋白质无法正确折叠,从而无法到达其正常的位置。

2. 转录后修饰:蛋白质在被合成后,可能会发生各种转录后修饰。

这些修饰包括磷酸化、甲基化、乙酰化等等。

这些修饰可能会影响蛋白质的定位。

3. 信号序列变化:蛋白质通常会含有一些信号序列,这些序列可以指导蛋白质到达特定位置。

如果信号序列发生变化,蛋白质的定位可能会受到影响。

4. 环境变化:蛋白质的定位也可能受到细胞内外环境的影响。

例如,细胞内的温度、pH值、离子浓度等等都可能影响蛋白质的定位。

总之,蛋白定位改变的原因是非常多样的,这些原因可能单独作用,也可能相互作用。

研究这些原因可以帮助我们更好地理解蛋白质的功能和细胞生理过程。

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核定位序列nls原理

核定位序列nls原理

核定位信号(Nuclear Localization Signal,NLS)是一种存在于蛋白质分子中的特殊序列,它能够导致蛋白质在细胞质和细胞核之间进行定向运输,并最终在细胞核内定位。

NLS 的存在使得细胞能够精准地将特定的蛋白质运输到细胞核内参与核内事件,如基因转录、RNA 加工等。

NLS 的典型序列通常包括富含亮氨酸(Lysine,K)和精氨酸(Arginine,R)的部分,这些残基通常以KK(R)X(K/R)或者类似的形式出现,其中X 代表任意氨基酸。

这种序列使得蛋白质能够与核孔复合物相互作用,并被主动转运进入细胞核。

核定位信号的原理主要涉及两个重要的过程:
1.蛋白质识别:核定位信号通常由核糖体蛋白(nucleoporins)识别,这些蛋白质构成
了核孔复合物的一部分。

核定位信号与核孔复合物中的特定结构发生相互作用,促使蛋白质被识别并结合到核孔复合物上。

2.核转运:一旦蛋白质与核孔复合物结合,核孔复合物会通过主动转运的方式将蛋白
质运输进入细胞核。

这一过程涉及核孔复合物的动态改变,使得蛋白质能够顺利地穿过核孔并进入细胞核。

总之,核定位信号通过与核孔复合物相互作用,并利用细胞的转运机制,实现了蛋白质在细胞质和细胞核之间的定向运输和定位,从而参与调控细胞核内的生物学过程。

核定位信号的名词解释

核定位信号的名词解释

核定位信号的名词解释核定位信号的名词解释核定位信号(Nuclear Localization Signal,NLS)•定义:核定位信号(Nuclear Localization Signal,NLS)是一段蛋白质序列,能够指导蛋白质在细胞中定位到细胞核。

•例子:经典的核定位信号包括monopartite NLS和bipartite NLS。

例如,一些转录因子中含有monopartite NLS,如辅转录因子p53,它的核定位信号是一个简单的short peptide序列。

另外,一些病毒蛋白质也含有核定位信号,可以帮助它们定位到细胞核内进行复制。

核排除信号(Nuclear Export Signal,NES)•定义:核排除信号(Nuclear Export Signal,NES)是一段蛋白质序列,可引导蛋白质从细胞核转运到胞质中。

•例子:核排除信号通常与核运输蛋白结合,并促使蛋白质从细胞核转移至胞质。

一个常见的核排除信号是leucine-rich NES,它包含多个亮氨酸(leucine)残基。

一个例子是Rev蛋白,它是HIV-1病毒的转录调节蛋白,并含有一个NES序列,可以将Rev蛋白从细胞核导出到胞质中。

细胞定位•定义:细胞定位指的是蛋白质在细胞内的位置分布,包括细胞核内、细胞质中或其他亚细胞结构中。

•例子:许多蛋白质的定位对于其功能至关重要。

例如,转录因子通常需要定位到细胞核才能调控基因表达。

细胞定位可以通过核定位信号和核排除信号等序列来实现。

与此同时,一些蛋白质可能在细胞质中发挥功能,如细胞质骨架蛋白。

因此,蛋白质的细胞定位对于理解其功能和相互作用至关重要。

核转运蛋白•定义:核转运蛋白(Nuclear Transport Protein)是一类帮助蛋白质在细胞核与胞质之间进行转运的蛋白质。

•例子:核转运蛋白参与调节细胞核与胞质之间的物质传输。

其中,核孔复合体(Nuclear Pore Complex,NPC)是一个复杂的蛋白质结构,包含多种核转运蛋白,它们负责调控细胞核-胞质转运。

蛋白质定位及转运的分子机制

蛋白质定位及转运的分子机制

蛋白质定位及转运的分子机制蛋白质是细胞的重要组成成分,扮演着许多生物学过程中的关键角色。

然而,蛋白质功能的实现需要准确的蛋白质定位和转运。

蛋白质定位及转运的分子机制是一个广泛的研究领域,理解这些机制有助于提高对一系列疾病的理解,并为治疗这些疾病提供新的方法。

1. 蛋白质在细胞内的定位蛋白质在细胞内按照特定的方式定位到各种不同的细胞器或亚细胞结构中。

蛋白质定位的机制通常分为两类:信号顺藤摸瓜法(signal-lipid-anchor pathway)和信号肽法(signal-peptide pathway)。

在信号顺藤摸瓜法中,蛋白质含有一种特殊的脂质锚,这些脂质锚可以将蛋白质定位到细胞膜、内质网、高尔基体或线粒体等细胞器中。

脂质锚的类型和蛋白质的细胞位置有关,例如酰基化的辅酶A会将一类细胞质向蛋白质定位到内质网上的特定区域。

在信号肽法中,蛋白质在翻译过程中含有特定的氨基酸序列,称为信号肽。

这些信号肽可以通过信号粒的蛋白复合物的媒介将蛋白质定位到内质网、高尔基体和细胞膜等细胞器中。

通过不同的信号肽,蛋白质可进一步定位到其他的位置。

信号肽法是主流的蛋白质定位方式。

2. 蛋白质转运机制对于需要在不同位置发挥功能的蛋白质,需要跨过膜结构,比如由核糖体翻译的蛋白尤其需要借助机制来完成这一步骤。

蛋白质跨膜转运机制主要有三类:多肽转运机制、膜蛋白转运机制和全膜转运机制。

多肽转运机制是膜转运的最简单机制。

在翻译过程中,存在转运蛋白将胞内合成并折叠的膜蛋白分泌到胞外。

分泌的多肽序列通常很短,因此无需借助跨膜氨基酸的能量来完成转运。

膜蛋白转运机制是蛋白跨过膜结构的复杂机制。

这种机制需要包括膜蛋白、转运体具有多样性和可塑性。

这些结构的转运是依靠其一特定区域跨越膜,通过多个跨膜蛋白复合物完成。

这些蛋白质通常是由细胞表达的膜蛋白结构组成,可将蛋白质定位到细胞膜或细胞内各个位置。

全膜转运机制是蛋白质跨过膜结构的最复杂机制。

细胞内蛋白质定位与运输机制

细胞内蛋白质定位与运输机制

细胞内蛋白质定位与运输机制随着细胞学和分子生物学的发展,研究细胞内蛋白质定位与运输机制已成为生物学领域的重要课题之一。

在细胞内,大量的蛋白质需要被定位到特定的亚细胞结构或器官内,以执行其特定的功能。

然而,这些蛋白质大小和复杂性各异,如何正确地定位和运输它们成了一个有挑战的问题。

核糖体合成的蛋白质最初被合成成为肽链。

然后,在细胞内,肽链需要被定位和运输到正确的位置,并被修饰为成熟功能蛋白质。

这个过程需要细胞内的一系列细胞器负责不同的任务。

蛋白定位的类型蛋白定位的类型有两种:一种是针对细胞内浆膜系统进行的,可以形成包括高尔基体、内质网、粒体、叶绿体等各种各样的细胞器中。

另一种是针对胞外进行的,可以形成分泌蛋白、细胞膜蛋白、细胞骨架蛋白等。

细胞内的蛋白定位和运输主要依赖于信号序列。

在蛋白质的氨基酸序列中,存在一些称为信号肽的特殊序列,这些信号肽标记了蛋白质的特定定位及其需要的后续运输路径。

信号肽可分为核序列、线性无序序列、表面结构与磷酸化序列等。

核序列是存在于交运运输蛋白及核糖体合成蛋白中的;线性无序序列是存在于亚细胞局部翻译的多肽中,它的特点是这些多肽的氨基酸序列长短不一,不成模式。

表面结构与磷酸化序列指的是蛋白质表面的结构或存在磷酸化位点等。

在自发性分泌的细胞因子中,它的N端序列是它的信号肽。

例如,组成胰岛素的多肽含有一个位于N端的氨基酸序列 M K D V H F R K, 必须保持完好的3D 结构并搬运至胰腺细胞外分泌域。

当多肽通过高尔基体进入到粘液泡时,由泡膜内的蛋白酶酶剪,这样粘液泡就可以并入质膜从而实现胰岛素的分泌。

蛋白质运输的方式分划不同的细胞:蛋白质运输可以通过多种方式进行,例如可利用粘着蛋白与支架骨架的直接运输交互、磷脂双层囊泡间的融合贡献、通过细管法进行的分泌。

细管法允许高特异性的分泌,且可进行微分部分分泌2且分泌控制不受胞质环境的影响被注射至超宿主细胞或消化液中其交运过程的分泌和运输途径是跨细胞膜或内膜运到目的地,对于每一种蛋白质其运输的机制还可能存在多种,比如动力学、分子核算和细胞学等三个层次。

细胞核蛋白质定位的机制及其应用研究

细胞核蛋白质定位的机制及其应用研究

细胞核蛋白质定位的机制及其应用研究随着细胞生物学领域的不断发展,对于细胞内蛋白质定位的研究也日益深入。

其中,核蛋白质定位是近年来备受关注的一个领域。

本文将围绕核蛋白质定位的机制及其应用研究展开讨论。

一、核蛋白质定位的机制核蛋白质定位是指蛋白质向细胞核内转移的过程。

这个过程是非常复杂的,涉及到多个因素的协同作用,其中涉及到的因素主要有以下三个方面。

1.核定位信号核定位信号也称为核定位序列(NLS),是蛋白质分子中识别细胞核内环境并定位进入细胞核的部分结构域。

NLS通常由一段富含基础氨基酸残基的多肽序列组成,例如,大部分NLS包括碱性氨基酸链和亲疏水性较强区域。

其作用是与核孔复合物中的一些核孔蛋白质结合,从而保证蛋白质分子穿过核孔进入到细胞核内部。

2.核孔复合物核孔复合物是组成核膜孔的分子复合体。

它们负责调节核与细胞质之间的分子转移。

每个核孔复合物尺寸巨大,由超过30个蛋白质分子组成。

核孔复合物的核心部分是一些可移动的核脏区域,通常包裹在核孔复合物的周围。

核孔蛋白中的一些被称为核孔复合物减数,其分布在核孔和细胞质两侧的核孔环上。

3.细胞质蛋白分解在核蛋白质定位的过程中,细胞质蛋白的分解是一个非常重要的环节。

事实上,如果不对细胞质中的蛋白质进行修饰,核蛋白定位的过程就不可能正常地发生。

二、核蛋白质定位的应用研究1.生物技术研究核定位信号被广泛应用于生物技术中,例如,可以结合GFP标记的核定位信号,将荧光蛋白转移到宿主蛋白中。

这种方法可以用于检测荧光蛋白在全细胞内的分布情况,进而研究蛋白质的动态分布等问题。

2.生物学研究对于生物学研究来说,细胞核蛋白质的定位情况可以指示蛋白质在细胞中的功能、作用和调节等方面,这对于进一步研究相关的生物学问题具有重要意义。

例如,在调节细胞周期和分化过程中,一些转录因子的核定位对于基因表达的调节有着重要作用。

3.疾病研究一些常见的疾病,例如癌症、心血管疾病和神经退行性疾病等都可能受到细胞核蛋白质定位的影响。

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细胞内蛋白质的定位信号序列1.内质网信号序列(ER signal sequence)2.驻留信号( retention signal):①ER驻留信号(包括KDEL即Lys-Asp-Glu-Leu和HDEI即His-Asp-Glu-Ile两个4肽信号序列);②ER回收信号(ER retrieval signal,可溶蛋白的KDEL和ER膜蛋白上的KKXX)3.核输入信号(nuclear import signal):也称NLS,常含Pro-Lys-Lys-Lys-Lys-Arg-Val4.核输出信号(nuclear export signal):核糖体蛋白上相间排列的疏水性氨基酸5.过氧化物酶体引导信号(peroxisomal targeting signal, PTS):C端的SKL即Ser-Lys-Leu6.转运肽(transit peptide):即导肽,进入线粒体蛋白的N端的带正电的氨基酸(Arg)和不带电的氨基酸(Ser)构成的信号序列一、内质网信号肽内质网蛋白定位信号总体可以分为返回信号和保持信号。

内质网逃逸的蛋白主要通过COPⅠ有被小泡将其返回内质网,因此区分保持信号与返回信号一个很重要的手段是研究信号片段与运输小泡COPⅠ各亚基的相互作用情况。

例如在研究甲硫蛋白(TPN)定位信号过程中,Paulsson 等通过Co-IP 发现具有“KKXX>”序列的TPN 能与COPI 相互作用,而C 端突变后的GFP-TPN-aa 不与COPI 发生相互作用,提示“KKXX>”为TPN 定位信号,且该信号通过COPI返回于内质网。

蛋白转运到高尔基体后会被修饰,人们可以利用不同的糖基程度区分保持信号与返回信号。

例如在酵母[6]中,高尔基复合体有N-寡糖转移酶(OTase活性,并可将底物蛋白α-1,6-苷露糖基化,被α-1,6-苷露糖基化的蛋白则通过返回信号返回内质网。

而哺乳动物[7]中运出的内质网蛋白被N-已酰氨基半乳糖转移酶(GnT)修饰和十六烷基化,然后被岩藻糖转移酶修饰,因此可被N-乙酰氨基半乳糖(GalNAc)的亲合素识别并着色的蛋白为返回信号介导定位。

此外,经过高尔基体修饰的蛋白能抵抗内切糖苷酶H(endo H)的酶切效应,因此这些蛋白的定位也依赖返回信号。

1、内质网定位信号如前所述,内质网蛋白定位信号可分为保持信号和返回信号。

保持信号中研究较多的是适用于Ⅱ型内质网膜蛋白的双精氨酸信号[<X(2,3)-RR],返回蛋白研究较多的为适用于内质网腔蛋白的“H/KDEL>”信号及适用于Ⅰ型内质网膜蛋白的双赖氨酸信号(UUUX>,其中3 个U 中至少2 个为赖氨酸,X 为任意氨基酸)。

1.1内质网保持信号双精氨酸信号[<X(2,3)-RR]最早发现于组织相容性复合体Ⅱ(MHCⅡ),Zerangue 进一步确定了双精氨酸信号的有效信息,此外该信号一般与双亮氨酸信号并存,并在复合体的形成及转运中起调节作用。

双精氨酸信号存在于大多数膜表面功能复合体的亚基(多为Ⅱ型跨膜蛋白)中。

如G-蛋白偶联γ-氨基异丁酸受体亚基(GABAB1)利用双精氨酸信号定位于内质网,当GABAB1 与GABAB2 结合后双精氨酸信号被掩盖或被去除,复合体被运出内质网并在膜表面形成功能复合体。

此外TRAM、钾离子通道亚基Kir1.1等都通过双精氨酸信号调节膜表面功能复合体的运出。

既然双精氨酸信号主要存在于细胞膜表面功能复合体中,必然存在信号失活机制,以调节膜表面复合体的量[20]。

双精氨酸信号的失活机制可总结为5 种:①与复合体其他亚基形成功能复合体掩盖双精氨酸信号,如MHCⅡβ链;②通过与14-3-3家族蛋白结合,如ADAM22 蛋白;③通过选择性剪接形成能与信号区相互作用的PDZ 结合结构域,如N-甲基-D-门冬氨酸受体亚基NR1-1(NMDAR)和红藻氨酸/海藻酸受体(KAR);④通过蛋白激酶A(PKA)和蛋白激酶C(PKC)的磷酸化,如NMDA受体NR1 亚基;⑤通过双亮氨酸信号或溶酶体定位信号抵消双精氨酸信号。

由于COPⅠ在“K(X)KXX>”信号的识别与返回中起重要作用,同时α与β'亚基中的WD40结构域在识别中起重要作用,那么COPⅠ在双精氨酸信号识别中是否具有作用呢?研究表明COPⅠ复合体在某些带有双精氨酸信号蛋白的返回中起一定作用,但是作用并不明显,且涉及的蛋白数量有限。

Hardt 等通过研究双精氨酸信号蛋白糖基化修饰情况,发现仅有极少数的蛋白有糖基化修饰,证明该信号为保持信号而非返回信号。

是什么机制将具有双精氨酸信号的蛋白保留在内质网中,还有待进一步研究。

1.2返回信号逃逸的内质网蛋白进入运输小泡并在膜囊结构中被修饰后,能介导其重新运回内质网的信号称为返回信号。

内质网腔蛋白返回信号的主要代表是“H/KDEL>”,在哺乳动物中为“KDEL>”,而在酵母中则为“HDEL>”。

内质网中许多蛋白依靠此类信号返回定位于内质网,比如“HDEL>”介导蛋白二硫键异构酶(PDI)的返回,“ADEL /DDEL /HDEL>”介导免疫球蛋白重链结合蛋白(BiP)的返回,“HIEL /KDEL>”介导甘油三酯水解酶(TGH)返回等。

此外,也有人报道“KDEL>”信号存在于Ⅱ型跨膜蛋白中,但此类蛋白数量较少。

此类蛋白可能通过“H/KDEL>”信号与COPⅠ的间接相互作用返回内质网腔。

如相对分子质量为39 000 的受体相关蛋白(RAP)是一种定位于内质网的分子伴侣,可保证低密度脂蛋白受体(LDLR)正确折叠,其C 端的“HNEL /KDEL”能保证RAP 返回内质网。

由于高尔基体和内质网腔中具有不同的pH 值,ERD2p 在高尔基体中结合RAP 的“H/KDEL”基序[39],并在内质网中将蛋白释放。

此外,对蛋白ERD2.1、ERD2.2 的表达进行干扰后,RAP 的定位明显受到影响。

这表明含有“H/KDEL>”信号的蛋白可通过ERD 蛋白介导,并与COPⅠ发生相互作用,从而返回内质网腔。

双赖氨酸信号(UUUX>,其中3 个U 中至少2 个为赖氨酸,X 为任意氨基酸)是Nilsson 等在腺病毒3 中发现的,主要存在于Ⅰ型内质网膜蛋白中,该信号在不同种属间具有一定的保守性。

研究表明,该信号中的-4 位赖氨酸可以转移到-5 位,但精氨酸和组氨酸不能取代-4 位的赖氨酸。

事实上赖氨酸附近的氨基酸也会影响定位效率,如果两侧氨基酸为丝氨酸或丙氨酸时能介导蛋白定位,但如果是氨基乙酸或脯氨酸时则介导定位效率较弱,此外该信号靠近跨膜结构域时介导定位效率较高。

许多内质网蛋白通过此信号定位于内质网,如TPN C 端“KKXX”序列可保证其定位于内质网,将双赖氨酸突变为双丙氨酸后,则TPN 不定位于内质网中,提示“KKXX>”是TPN 的定位信号。

双赖氨酸信号主要通过直接与运输囊泡COPⅠ亚基作用使蛋白质返回内质网。

COPⅠ是一个蛋白复合体,由α、β、β'、ε、γ、ζ、δ等7 个亚基组成,Crosslinking 交联实验证明双赖氨酸信号与γ亚基作用,酵母双杂实验证明信号与α亚基作用,遗传突变证明α、β'、γ、δ和ζ等5 个亚基与双赖氨酸信号作用。

2.其他定位信号内质网蛋白中,有许多具有不明确序列特点的定位信号或多种定位信号,总体来说这些定位信号不具有明确性和广泛性。

内质网定位信号中一类重要的信号为跨膜结构域,根据蛋白的不同要求可分别利用跨膜的二级结构、跨膜的长度或疏水性等作为定位信号。

如Ryanodine 受体(RyR)通过其第4 个跨膜区与第1 个跨膜结构域定位于内质网。

跨膜结构被Rer1p识别而返回内质网,Rer1p 由188 个氨基酸残基组成,定位于高尔基体,包含4 个跨膜结构域。

如Rer1 蛋白识别Sec12p、γ-分泌酶等跨膜结构域,并辅助COPⅠ将其返回内质网。

也有少数蛋白通过特异的二级结构定位。

如成熟的T-细胞抗原受体(TCR)由6 个不同的多肽亚基组成,即α、β、γ、ε、δ和ζ,一般情况下ε、ζ稳定存在于内质网。

Mallabiabarrena 等利用点突变的方式发现Lyr177、Leu180 和Arg183 在CD3-ε的定位中具有保守性,同时核磁共振显示以Lyr177 及其下游Leu180 为基础形成的α螺旋使Lyr177 和Leu180 并列靠近,紧接着为β转角,使Arg183靠近Leu180,此二级结构可能是保证蛋白内质网定位的真正原因。

有些蛋白同时存在2 种定位信号。

如C 端的“KDEL”与N 端的疏水区共同帮助钙网蛋白(CRT)实现定位;N 端信号区和C端疏水区都能单独完成Secl2p 的内质网定位;C 端定位信号和疏水区的长度保证细胞色素b5 定位于内质网;CLN6 通过C端疏水区和N 端胞质区定位于内质网等。

此外,有些蛋白通过与其他内质网蛋白作用而定位于内质网。

如BAP31 在很多内质网膜蛋白的定位中起作用,Szczesna-Skorupa 等发现,CYP2C2 前29 个氨基酸的膜结构通过与BAP31 作用而定位于内质网;C-反应蛋白(CRP)与具有“HIEL /HTEL>”信号的羧酸酯酶(CE)相互作用而定位于内质网;UGT通过与神经酰胺半乳糖转移酶(cer-GalT)相互作用而定位于内质网等。

二.线粒体信号肽线粒体蛋白的转运指导前体蛋白进入线粒体的信号肽是目前被研究的最多和相对最清楚的(Alberts 等2007)。

绝大多数线粒体定位的前体蛋白在其N端存在一段可以被剪切的信号序列, 称为前导序列(presequence)或前导肽(prepeptide)。

它们一般是由10~80个氨基酸组成的带有一段疏水序列和一段正电荷序列(表面)的两亲多肽螺旋。

研究表明, 不仅N端前导肽本身对线粒体前体蛋白的转运是必需的, 其所处的位置也至关重要。

将前导肽从N端转移到C端之后, 虽然蛋白还可以转运至线粒体中, 但是蛋白在转运时C端与N端的方向却颠倒了(Fölsch 等1998)。

线粒体基质蛋白的转运是由位于外膜的TOM蛋白复合体[translocase of the outer mitochondrialmembrane (TOM) complex]和位于内膜上的TIM23蛋白复合体(translocase of the inner mitochondrialmembrane 23 complex)共同完成的。

TOM 蛋白复合体能够识别胞质中的前体蛋白并使其与伴侣分子解离, 使前体蛋白通过TOM 复合体自身形成的通道而进入线粒体膜间隙(intermembrane space, IMS),或者介导一些外膜定位的蛋白的跨膜。

它由7 亚基构成, 其中Tom20 亚基和Tom70 亚基是识别前体蛋白的主要受体, 并与伴侣分子Hsp70 或者Hsp90 相互作用, 在ATP 提供能量的前提下, 使前体蛋白与伴侣分子解离并使其进入TOM 复合体形成的跨膜通道(Young 等2003)。

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