9.6 Mechanism of vesicular transport

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1 9.6 Mechanism of vesicular transport
小泡运输的三个关键问题∶ ◆小泡是如何形成的?为什么有些膜整合 蛋白能够被选择性地包入小泡? ◆不同类型的运输小泡具有什么样的信号 标记，这些标记如何帮助它们同特定类 型细胞器的膜结合? ◆运输小泡的膜同靶膜相互融合的机理是什 么?

2 9.6.1 运输小泡的类型与分选信号 被膜小泡(coated vesicles)类型
◆披网格蛋白小泡(clathrin-coated vesicle) ◆COPII被膜小泡(COPII coated vesicles) ◆COPI被膜小泡(COPI coated vesicles) ◆Caveolin(小窝蛋白)

3 真核细胞内发现的小泡与运输途径

4 被膜小泡运输途径 ◆COPII-coated vesicles move materials from the ER “forward" to the ERGIC and Golgi complex. ◆COPI-coated vesicles move materials in a retrograde direction from the ERGIC and Golgi stack “backwards" to the ER. ◆Clathrin-coated vesicles ● They move materials from the TGN to endosomes, lysosomes, and plant vacuoles. ● They also move materials from the plasma membrane to cytoplasmic compartments along the endocytic pathway.

5 三种类型被膜小泡运输途径 ?

6 被膜小泡运输的信号及相关性质

7 9.6.2 披网格蛋白小泡形成机制 网格蛋白及被膜亚基(coat subunits) ◆二聚体(Dimer):
◆三联体骨架(triskelion): ◆被膜亚基(coat subunits):

8 网格蛋白

9 网格蛋白亚基的装配

10 披网格蛋白 小泡

11 披网格蛋白小泡的形成 ◆披网格蛋白小窝(Clathrin-Coated Pit)
◆披网格蛋白小泡(Clathrin-Coated Vesicles) 有被小泡(Coat Vesicles) ◆无被小泡(Uncoat Vesicles) ◆分子伴侣Hsp70蛋白参与该过程，并且需要ATP。另外Ca2+也参与了包被的形成和去被的过程。

12 Clathrin-Coated Vesicles Formation

13 衔接蛋白(adaptin)与发动蛋白 ◆衔接蛋白的作用
●On their outer (cytosolic) surface, the adaptors bind to clathrin molecules, holding the clathrin scaffolding onto the surface of the vesicle. ● On their inner surface, the adaptors bind to sorting signals in the cytosolic tails of integral membrane proteins. ◆衔接蛋白的种类 ●AP1:识别M6P受体 ●AP2:识别细胞质膜受体

14 衔接蛋白的作用

15 AP2在网格蛋白小泡装配中的作用

16 ◆发动蛋白(dynamin) 发动蛋白在网格蛋白小泡形成过程中同出芽的颈部结合，一旦小泡装配完成，发动蛋白立即水解其本身结合的GTP从而将小泡与质膜切离。

17 发动蛋白的作用

18 9.6.3 COP-被膜小泡形成的机理 Small GTP-binding proteins
◆单体G蛋白(monomeric GTP-binding protein) ◆活性调节 ●鸟嘌呤核苷释放蛋白(guanine- nucleotide-releasing protein, GNRP) ●GTP酶激活蛋白(GTPase-activating protein, GAP)

19 ◆Types ● ARF :Assembly reaction factor, 参与COPI被膜小泡的装配 ●Sar1 参与COPII被膜小泡的装配 ◆功能 Which appear to regulate the binding of coat proteins to the membrane.

20 ARF在COP被膜小泡形成中作用

21 COPII-被膜小泡的形成

22 9.6.4 小泡的定向运输、 停靠和融合机理 SNARE hypothesis
9.6.4 小泡的定向运输、 停靠和融合机理 SNARE hypothesis ◆NSF (N-ethylmaleimide-sensitive fusion protein,NSF) ◆SNAP (可溶性NSF附着蛋白,soluble NSF attachment protein,SNAP) ◆V-SNARE(vesicle-SNAP receptor) ◆T-SNARE(target-SNAP receptor)

23 小泡运输的导航标志

24  Rab- protein ◆The Rab proteins are a family of small GTP-binding proteins that are related to the Ras proteins. ◆More than 30 different Rab proteins have been identified and shown to function in specific vesicle transport processes. ◆They may function in several steps of vesicle trafficking, including interacting with SNAREs to regulate and facilitate the formation of v-SNARE/t-SNARE complexes.

25 膜泡运输、融合及Rab蛋白的作用

26 Membrane Fusion

27 NSF在膜泡运输中的作用

28 同型膜融合

29 9.6.5 Membrane Biogenesis ◆自我装配模型 (Spontaneous self-assembly)。 ◆膜扩展模型∶
膜合成的两种模型∶ ◆自我装配模型 (Spontaneous self-assembly)。 ◆膜扩展模型∶ (Membrane extension model)

30 膜脂的来源及不对称分布 ◆大多数磷脂在ER上合成 ●通过磷脂转运蛋白运输到其它的膜结构。 ◆磷脂在膜上的不对称分布
●通过出芽形成小泡，将磷脂转移到其它的膜结构上 ●通过磷脂转运蛋白运输到其它的膜结构。 ◆磷脂在膜上的不对称分布 ●磷脂交换蛋白对磷脂的运输和插入是选择性的； ●热动力学驱使磷脂的不对称分布，因为膜两侧的环境是不同的。

31 膜合成中脂的来源

32 膜整合蛋白和外周蛋白的形成 ◆膜整合蛋白的方向 ◆脂锚定蛋白 ●糖脂锚定蛋白 ●脂肪酸锚定蛋白 ◆外周蛋白 ●内侧外周蛋白 ●外侧外周蛋白

33 糖蛋白与脂锚定蛋白