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结构生物化学/膜运输

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膜运输

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许多方法,如生物化学和遗传学方法,已被用于确定蛋白质分泌和胞吞的过程。这些过程很重要,因为它探索了许多涉及细胞生物学和人体生理学的新问题。

高尔基体

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高尔基体由微管组成,微管产生分散的微堆,用于蛋白质分泌。高尔基体包含细胞隔室堆叠、扁平的池。这些细胞隔室定义了高尔基体网络隔室的顺面、中面和反面。细胞隔室,顺面高尔基体 SNAREs 比反面高尔基体 SNAREs 表现出更少的活跃运输。不幸的是,高尔基体内部和周围的蛋白质定位不能揭示囊泡的运输方向,以及它们即将离开还是到达。

已鉴定出两种类型的 COPI 包被囊泡。一种类型包含 KDEL 受体,它们充当从高尔基体到内质网 (ER) 的逆向载体。另一种类型携带高尔基体限制的 GS28 SNARE 蛋白以及顺向货物。一项使用高尔基体系绳分离不同类型高尔基体衍生运输囊泡的实验进行了。在体外产生了 COPI 囊泡,发现它们富含 Golgin-84。CASP,一种 Golgin 可以结合 Golgin-84 并定位于池膜。CASP 囊泡缺乏 p24 家族成员,但被高尔基体酶和甘露糖苷酶 I 和 II 取代。这种取代证明这些囊泡是用于运输的逆向载体。相反,p115 蛋白囊泡富含 p24 家族成员、货物蛋白和 Ig 受体,但不包含甘露糖苷酶 I 和 II。这表明后一种囊泡是来自早期高尔基体内部的顺向载体。囊泡标记物已被用于囊泡分离和表征。

囊泡上的其他蛋白质,如 ArfGAP,充当结构外套成分。另一个重要的蛋白质是 COG(保守的寡聚高尔基体复合体),已发现该亚基的缺失会导致多种蛋白质的低糖基化,这是由于某些糖基转移酶的错误定位造成的。

由于高尔基体在结构上由侧向融合形成堆叠,因此它适合同型融合。当微管解聚时,它也会经历裂变反应。

囊泡分裂

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膜表面的外套蛋白创造了稳定性和新一代的膜曲率。BAR 结构域呈香蕉形,最适合与酸性、弯曲的脂质膜相互作用。ArtGAP1 浓缩在有希望的芽的边缘,并影响那里的 Art-GTP 的数量。GTPase,特别是 Dynamin 在细胞膜夹紧中起着至关重要的作用。

研究表明一个令人满意的框架,有助于解释囊泡和从隔室的出芽。但更多研究仍在进行中,因为仍然需要对膜运输进行详细的解释。

SNARE 蛋白

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分泌的蛋白质在内质网 (ER) 处进行翻译,在那里它们被折叠、修饰,然后在囊泡中运输到高尔基体。到达高尔基体后,蛋白质再次进行修饰,然后被运送到细胞表面、内吞隔室或返回 ER。SNARE 蛋白。运输中间体囊泡包含促进靶蛋白中膜融合的 SNARE 蛋白。系绳因子和 SNARE 蛋白协同工作以促进细胞运输的对接和融合过程。系绳因子与 SNARE 相互作用,并有助于 SNARE 组装。为了启动双层融合,需要多个 SNARE 拷贝。这些 SNARE 复合体在膜输血完成后被回收。SNARE 蛋白为膜运输提供了特异性,因为它们不允许与细胞外部的其他成分接触。

Ras GTPase 超家族的 Rab 和 Arf 支系的成员存在于细胞内膜运输的每个步骤中。它们通过各种机制与彼此建立网络来调节这些步骤,这些机制协调一个阶段的独立事件以及整个运输途径的其他阶段。这些机制包括许多不同的变量

  • GEFs 级联
  • GAPs 级联
  • 结合许多 GTPases 的效应子
  • 源自交换因子-效应子相互作用的正反馈环路。

当这些机制汇集在一起时,可以发生从一个 GTPase 到下一个 GTPase 的有序系列转变。由于每个 GTPase 都有一组独特的效应子,因此发生的转变可以帮助定义它们所关联的膜隔室功能的差异。

Dynamin 被认为是大型 GTPases 的模型。它负责内吞作用,这是一个细胞通过吞噬吸收分子的过程。具体来说,它参与了新形成的囊泡从一个隔室的膜分裂到与另一个隔室融合的过程——无论是细胞表面还是高尔基体。除了囊泡分裂之外,Dynamin 还参与了细胞器分裂、胞质分裂和病原体抗性(微生物)。在哺乳动物中,有 3 种不同的基因类型

参考文献

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1. Pfeffer,Suzanne。“膜运输中蛋白质未解之谜。生物化学年度回顾。第 76 卷:629-645(卷出版日期 2007 年 7 月)DOI:10.1146/annurev.biochem. 76.061705.130002。

2. Mizuno-Yamasaki,E.,F. Rivera-Molina 等。“膜运输中的 GTPase 网络.. ”PubMed。N.p.,29 2012。Web。2012 年 12 月 7 日。<http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22463690>。

3. “Dynamin”。维基百科。维基媒体基金会,Inc. 2012 年 4 月 2 日。Web。2012 年 12 月 7 日。<https://en.wikipedia.org/wiki/Dynamin>

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