早期信号假说(signal hypothesis)
1975年，Blobel等正式提出了信号假说: ◆合成始于游离核糖体;
◆N端信号序列靠自由碰撞与内质网膜接触，然 后靠N端信号序列的疏水区插入内质网的膜;
◆蛋白质继续合成，以袢环形式穿过内质网的膜;
？
？
◆蛋白的存在方式: ●若是分泌蛋白，信号肽被信号肽酶切除； ●若是膜蛋白，停止转移信号锚定在膜上。
N端规则 精氨酸和赖氨酸短；缬氨酸和甲硫氨酸长
蛋白酶体对泛素化的蛋白质进行降解
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RNA在胞内的其他功能
核酶：具有催化活性
的RNA。与蛋白质酶 相比，核酶的催化效 率较低，是一种较为 原始的催化酶。
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反义RNA
◆反义RNA：是指与mRNA互补的RNA分子。 可控制mRNA的翻译，一种基因表达调控方式。
9.2 蛋白质的合成与分选
核糖体与蛋白质合成 内质网与蛋白质分选
9.2.1 核糖体和蛋白质合成
◆核糖体(ribosome)是细白质的细胞器。
◆核糖体的主要成分是核糖体RNA(rRNA), 占60%,
蛋白质(r蛋白质), 占40%。
真核细胞由60S大亚基和40S小亚基组成；
SRP受体蛋白结合位点 翻译暂停结构域
◆停靠蛋白（Docking protein, DP）
●是SRP在内质网膜上的受体蛋白
●两个亚基:亲水的α亚基, 疏水的β亚基
◆蛋白质转运通道——易位子( translocon)
●易位子是分泌蛋白质的跨膜通道，高5～6 nm，
直径为 8.5 nm, 中央孔径为 2 nm
原核细胞由50S大亚基和30S小亚基组成；
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核糖体的化学组成
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核糖体的装配
核糖体是一种自我组装的结构。 原核生物核糖体亚基的装配在细胞质；真核
生物核糖体亚基的装配地点在细胞核核仁部位。
rRNA和蛋白质的装配关系:
组成核糖体的蛋白质和 rRNA 在大小亚基中 均有一定的空间排布和先后顺序。
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核糖体的合成与装配
●哺乳动物细胞中有三种类型的Sec61, 即α、β和γ ●Sec61α有10个跨膜α螺旋
补 充 的 信 号 假 说
1. ER蛋白质在游离核糖体起始合成； 2. 信号肽与SRP结合，蛋白合成中止； 3. SRP和停靠蛋白（DP）介导核糖体附着到ER上； 4. SRP释放，蛋白质转运通道（易位子）的打开； 5. 信号肽引导蛋白质进入ER，合成重新开始； 6. 信号肽酶切除信号肽； 7. 蛋白质合成结束。
信号假说的补充 ——信号识别颗粒与停靠蛋白
◆信号识别颗粒（signal recognition particle, SRP） ●SRP 核糖核蛋白复合体。
●一条300bp的7S RNA (scRNA)。
●六条多肽
信号肽识别结合位点
◆三个功能域:
▲翻译暂停结构域 ▲信号肽识别结合位点 ▲SRP受体蛋白结合位点
核仁 细胞核 细胞质
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中 心 法 则
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核糖体的功能——蛋白质合成
A位点：氨酰tRNA结合位点；
P位点：肽酰tRNA结合位点；
E位点：脱氨酰tRNA结合位点；
mRNA结合位点：SD序列。
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多聚核糖体
在蛋白质合成过程中，同一条mRNA
分子能够同多个核糖体结合，同时合
成若干条蛋白质多肽链。
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蛋白质的寿命和蛋白质降解
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叶 （绿 两体 个类 个囊 前体 导腔 肽蛋 序白 列的 ）转 运
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糙面内质网的功能 --信号肽与蛋白质运输
信号序列(signal sequence)
●1960s ,George Palade 示踪技术研究培养细
胞的蛋白合成分泌过程
●Redman和Sabatini用分离的RER小泡（微
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9.2.2蛋白质分选和内质网
◆蛋白质的两种运输方式
●翻译后转运(post-tranlational translocation) 在游离核糖体上进行蛋白质合成，完成后转运到胞质 溶胶、核、线粒体、叶绿体和过氧化物酶体。 ●共翻译转运(co-translational translocation) 在游离核糖体开始蛋白质合成，中止并转运到内质网 上形成膜旁核糖体继续合成，最终转运至内膜系统， 内质网、高尔基体、溶酶体、分泌蛋白和膜蛋白。 12
细胞内两套蛋白合成系统
游离核糖体(free ribosome)
膜旁核糖体 (membranous ribosomes)
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蛋白质定位细胞 器的运输方式： ◆核孔运输 ◆跨膜运输 ◆小泡运输
信号序列（signal sequence）
◆决定蛋白质沿正确方向运输，通常为1580个氨基酸，位于新生肽的N端。 ◆信号序列指导蛋白质运输和定位，对蛋
◆二次与多次跨膜蛋白 多次跨膜有多次跨膜信号与多个终止 信号。蛋白跨膜的次数是由其内部信号 序列和终止转移信号序列的数目决定的。
多个起始与终止跨膜信号
白质没有选择性。
●进入不同细胞器的蛋白质具有不同的定 位信号
▲入核信号
▲前导肽（leader peptide）：线粒体 叶绿体 ▲信号肽（signal peptide）：内膜系统或分泌
信号序列的定位作用和无选择性
前导肽介导线粒体和叶绿体蛋白转运
●前导肽通常长约 20-80 个氨基酸，通常带 正电荷的碱性氨基酸 (特别是精氨酸和赖氨 酸)含量较为丰富;
核糖体
信号识别颗粒 信号肽
停靠蛋白 易位子 信号肽酶
体外实验证明SRP和DP的作用
跨膜信号与膜蛋白的定向
◆单次跨膜蛋白
●起始转移信号(start transfer signal)
可切割的信号序列 (N-端) ●内部信号序列(internal signal sequence) 不可切割 ●终止转移序列(stop transfer sequence)
●RER小泡对产物的影响 ●蛋白水解酶实验 ●多聚核糖体的离体翻译
R E R 小 泡 实 验
蛋 白 水 解 酶 水 解 实 验
多聚核糖体离体 翻译实验
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信号肽的特性
◆序列特征
15-35个氨基酸残基，1个或多个带正电氨
基酸，其中含有4-12个疏水残基。
◆信号序列无特异性:
◆位置: ●N-端信号肽 ●内部信号肽
●有形成两性(既亲水又疏水)α螺旋的倾向。
●需要受体、从接触点进入、解折叠、能量、 需要转运酶、需要分子伴侣。 ●不同的前导肽没有序列同源性。
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线粒体基质蛋白转运
（单个前导肽）
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线粒体内/外膜蛋白的转运
（单个前导肽，停止转运序列）
与Tim（内膜转运酶）结合就成为内膜蛋白 与Tom（外膜转运酶）结合就成为外膜蛋白
粒体）研究膜结合核糖体合成的蛋白质去向
●1971年美国洛克菲勒大学的Blobel等提出了
信号序列(signal sequence)的概念。
同位素示踪实验
A.无微粒体
B.加微粒体
无微粒体体系合成蛋白
蛋白质入RER实验
◆信号肽的证实
Blobel 等用核糖体、微粒体无细胞蛋 白合成体系进行离体实验证实了信 号肽的存在: