跨膜蛋白在RER和合成及膜轉(zhuǎn)移機(jī)制

日期：2023-06-06 13:10:36

跨膜蛋白是一類膜蛋白，其在細(xì)胞膜上同時(shí)存在于胞內(nèi)和胞外兩個(gè)不同的環(huán)境中?？缒さ鞍讖V泛存在于生物膜系統(tǒng)中，包括細(xì)胞膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum，ER）和高爾基體等細(xì)胞器膜。跨膜蛋白的結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，由不同數(shù)量的跨膜區(qū)域組成，因此其合成和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制也多種多樣。本文將著重介紹跨膜蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的合成及膜轉(zhuǎn)移機(jī)制。

一、跨膜蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的合成

細(xì)胞內(nèi)的跨膜蛋白通常是由多肽鏈在匯合處形成的，并經(jīng)過翻譯后質(zhì)量控制（quality control）檢查，之后成功折疊成為穩(wěn)定的構(gòu)象。正常情況下，跨膜蛋白的水溶性區(qū)域（如N末端、C末端和內(nèi)部環(huán)區(qū)）與胞質(zhì)液相互作用弱，而其跨膜區(qū)域則嵌入到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。

在跨膜蛋白N末端的信號(hào)肽中含有識(shí)別靶向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的信號(hào)序列。細(xì)胞在合成跨膜蛋白的時(shí)候，信號(hào)肽被蛋白酶切除后，其暴露出來的氨基酸序列能夠與SRP（signal recognition particle）結(jié)合形成復(fù)合物，并將跨膜蛋白導(dǎo)向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。SRP與復(fù)合物上的受體相互作用，之后復(fù)合物被定向到輪廓突出的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。

跨膜蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的合成過程就是如此簡(jiǎn)單而又復(fù)雜，需要多種參與因素協(xié)同作用，才能確?？缒さ鞍椎恼：铣珊头€(wěn)定折疊。

跨膜蛋白

二、跨膜蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的膜轉(zhuǎn)移機(jī)制

跨膜蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的折疊和轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，包括了大量的輔助因子。這些因子在協(xié)調(diào)胞內(nèi)蛋白合成質(zhì)量控制和蛋白穩(wěn)定折疊過程中發(fā)揮重要作用。

1、伴隨蛋白復(fù)合物（chaperone complex）

  伴隨蛋白復(fù)合物是一種高保真的氧化還原酶系統(tǒng)，負(fù)責(zé)向跨膜蛋白提供折疊機(jī)會(huì)，以及維持跨膜蛋白的穩(wěn)定性。該復(fù)合物由多個(gè)成員組成，如Sec63、 BiP和GRP94等，它們能夠協(xié)同作用，將已經(jīng)合成的跨膜蛋白轉(zhuǎn)移到適當(dāng)?shù)奈恢茫蛊淠鼙豁樌郫B和完成后續(xù)的翻譯。

2、糖基化（glycosylation）

  在跨膜蛋白折疊過程中，部分位于蛋白結(jié)構(gòu)上的糖類化合物也可參與到膜轉(zhuǎn)移中。這些糖鏈分別由GlycotransferaseI、Golgi-MannosidaseII和EndoH這些alpha-1,3-mannosidase所催化的酶進(jìn)行剪切或加工等調(diào)整，以便完成折疊和轉(zhuǎn)運(yùn)過程。

3、碳水化合物修飾和酪氨酸激酶

  一些特定的碳水化合物修飾可以幫助跨膜蛋白定位到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，例如N端末端的甘露糖基化和C末端的磷酸基化。此外，一些跨膜蛋白還會(huì)與酪氨酸激酶相互作用，形成一個(gè)調(diào)節(jié)策略。這種策略可以適應(yīng)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境和對(duì)外界的應(yīng)激反應(yīng)，以保證跨膜蛋白在不同生物學(xué)過程中的功能正常發(fā)揮。

跨膜蛋白的合成和轉(zhuǎn)運(yùn)是一個(gè)復(fù)雜的機(jī)制，在細(xì)胞內(nèi)部先后經(jīng)過多個(gè)復(fù)雜的調(diào)整和質(zhì)量控制。這種機(jī)制的順利實(shí)現(xiàn)需要多種因素協(xié)同作用，以確?？缒さ鞍啄軌蛘Ｕ郫B和正確定位到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上。