COP-被膜小泡形成的机理－－细胞生物学

文章作者 100test 发表时间 2007:09:10 11:23:22
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　　COP-被膜小泡形成的机理

　　COP-被膜小泡介导的是非选择性的小泡运输， 包括从内质网到高尔基体潴泡、从一个潴泡到另一个潴泡、到反面高尔基体网络以及从反面高尔基体向ER的回运。

　　■ 小GTP结合蛋白（small GTP binding protein）

　　小GTP结合蛋白是细胞内的一个大的蛋白家族， 它以两种状态存在： 同GTP结合时， 具活性状态； 同GDP结合， 则是非活性状态。小GTP结合蛋白的活性和非活性状态的转变取决于两种蛋白： 一种是鸟嘌呤核苷释放蛋白（guanine-nucleotide-releasing protein， GNRP）， 它催化GDP同GTP的交换。另一种是GTP 酶激活蛋白（GTPase-activating protein， GAP）， 它触发结合的GTP水解。

　　在COP-被膜小泡的形成中小G蛋白起重要作用。

　　■ 装配反应因子及COPⅠ被膜小泡的形成

　　● 装配反应因子（assembly reaction factor， ARF）

　　装配反应因子被认为是外被体外被的装配和去装配的信号。ARF是一种单体GTPase.

　　当ARF同GDP结合时，游离存在于胞质溶胶中，若同GTP结合，GTP使ARF的构型发生改变，暴露出它的脂肪酸链，并随即插入到供体膜中。同膜结合后的ARF——GTP可以同外被体结合，形成被膜小泡。

　　● 外被体蛋白质Ⅰ（coatmer proteinⅠ， COPⅠ）

　　COPⅠ是一种胞质溶胶蛋白质复合物，由7个亚基组成：α、β、β＇、γ、δ、ε、ζ。COPⅠ在出芽小泡的胞质溶胶面聚合， 形成COPⅠ被膜小泡。由COPⅠ作为外被的小泡称为COP Ⅰ被膜小泡。

　　● COPⅠ被膜小泡的形成

　　通过无细胞系统研究了COPⅠ运输小泡的出芽过程：① 一种胞质溶胶中的小分子GTP结合蛋白，即ARF，释放所结合的GDP，然后同GTP结合，形成ARF-GTP复合物，并整合在高尔基体膜中。GDP与GTP的交换是由高尔基体膜中的一种酶催化的；② COPⅠ同ARF以及高尔基体膜蛋白的细胞质部分结合；③在脂酰CoA（fatty-acyl CoA）的帮助下形成COPⅠ被膜小泡，但脂酰CoA的确切作用尚不清楚。一旦COPⅠ小泡形成就立即从供体膜释放出来，COPⅠ包被去聚合， 并与膜脱离， 这一过程是由与ARF结合的GTP水解所触发。

　　在高尔基体膜中一种酶的催化下，ARF蛋白将所结合的GDP与GTP进行交换，出芽随即开始。ARF-GTP与高尔基体膜中ARF受体结合后，外被体与高尔基体的胞质溶胶面结合并聚合成纤维状外被体，诱导出芽形成小泡。在出芽形成小泡过程中，不仅将被运输的物质包进小泡，也包括其他一些膜蛋白，其中包括V-SNARE，它的作用是导航，指引小泡到达正确的目的地。脂酰CoA帮助小泡与供体膜脱离，随着GTP的水解小泡的外被解聚。

　　● COPⅠ被膜小泡介导的运输方向

　　前面讨论过内质网滞留蛋白都有KDEL信号， 如果错误输出到高尔基体，则由位于高尔基体膜囊中的KDEL受体识别并与之结合。这种受体又是如何被COPⅠ识别并包装进入COPⅠ小泡？ 研究发现， KDEL受体的细胞质面有Lys-Lys-X-X序列作为COPⅠ的识别信号。同样，其他要回运到ER的蛋白的细胞质面都有这种信号。由此推测， COPⅠ被膜小泡介导的运输方向是从高尔基体到内质网的回流。

　　■ COPⅡ小泡的形成

　　● 外被体蛋白Ⅱ（COPⅡ）

　　COPⅡ小泡介导从ER到高尔基体的运输，所以小泡首先是从ER形成的，其外被蛋白与COPⅠ相似但不相同，故称为COPⅡ被膜小泡。COPⅡ也是多亚基的蛋白复合物， 构成的亚基有Sec23/Sec24、Sec13/Sec31和Sec16等。

　　● COPⅡ被膜小泡的装配

　　COPⅡ小泡的装配需要一种称为Sar1的G蛋白的参与。当Sar1中GDP与GTP进行了交换， 诱导Sec23和Sec24蛋白的结合，接着是Sec13和Sec31蛋白的结合，最后由一种结合在ER表面的大蛋白质，Sec16与Sec23/Sec24复合物、Sec13/Sec31复合物相互作用，装配成一个完整的小泡。

　　● 识别信号

　　在COPⅡ的小泡膜上有一个相对分子质量为24kDa的蛋白质帮助选择被运输的可溶性的ER蛋白。COPⅡ小泡装配时的识别信号是双酸性分选信号（di-acidic sorting signal）， 如Asp-X-Glu.这种信号序列与COPⅡ的一个或多个亚基结合。另外，从ER形成的COPⅡ小泡常常相互融合成大的运输小泡，这种大的小泡需要以微管作为运输轨道向高尔基体运输。