蛋白質(zhì)定向、轉(zhuǎn)運(yùn)和轉(zhuǎn)位

前言

　　1971年，我們提出了一個(gè)假說(shuō)，認(rèn)為分泌蛋白含有一段共有的N端序列元件。據(jù)預(yù)測(cè)，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的結(jié)合因子不僅與這段序列結(jié)合，而且介導(dǎo)正在進(jìn)行翻譯的核糖體附著到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）膜上.翻譯完成后，核糖體亞基可能進(jìn)入游離核糖體庫(kù)，準(zhǔn)備開(kāi)始新一輪的翻譯?！　∵@個(gè)假說(shuō)試圖解釋編碼分泌蛋白的mRNA是在與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)合的核糖體上被翻譯，而不是在游離核糖體上被翻譯這個(gè)現(xiàn)象。這個(gè)假說(shuō)強(qiáng)調(diào)，所有的核糖體都是一樣的，這個(gè)觀點(diǎn)與當(dāng)時(shí)流行的觀點(diǎn)相悖，當(dāng)時(shí)流行的觀點(diǎn)認(rèn)為，核糖體在組成上和對(duì)各種mRNA的選擇能力方面可能彼此不同.盡管在當(dāng)時(shí)少數(shù)被測(cè)序的分泌蛋白中并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)存在共同的N端序列元件，但這并沒(méi)有阻止我們提出自己的假說(shuō)。我們可以想象，這種共有序列元件在自然界中可能只是短暫地存在，在肽鏈完全生成之前就被切除，因此在成熟的分泌蛋白中不存在?！　〔痪们白C實(shí)，由結(jié)合在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的核糖體翻譯出的新生肽鏈在與嘌呤霉素培育后被“定向地”排放到膜的反面（微粒體小泡的囊內(nèi)）。定向排放被認(rèn)為是穿越了膜中的間斷點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)的。可是這種間斷點(diǎn)直到1975年仍未被證實(shí)。后來(lái)所謂的信號(hào)假說(shuō)，將1971年提出的觀點(diǎn)進(jìn)一步發(fā)展了，它涉及一個(gè)鑲嵌在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的通道，這個(gè)通道由內(nèi)在膜蛋白組成，它的功能是特異地允許新生分泌蛋白通過(guò)，到達(dá)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的反面。新生分泌蛋白的N端序列被認(rèn)為與核糖體大亞基上的幾個(gè)位點(diǎn)相對(duì)應(yīng)，作為配體對(duì)蛋白質(zhì)傳導(dǎo)通道進(jìn)行裝配（或打開(kāi)）。蛋白質(zhì)傳導(dǎo)通道由內(nèi)在膜蛋白組成，這個(gè)觀點(diǎn)是信號(hào)假說(shuō)引起最大爭(zhēng)議的一個(gè)方面，直到1991年和1992年，權(quán)威的電生理實(shí)驗(yàn)確認(rèn)它的存在，持續(xù)了至少15年的爭(zhēng)論才停止?！　?972年，當(dāng)編碼IgG輕鏈的mRNA在一個(gè)無(wú)膜翻譯系統(tǒng)中被翻譯時(shí)，首次證實(shí)了分泌蛋白N端瞬時(shí)延伸的現(xiàn)象。但這個(gè)被檢測(cè)到的N端延伸序列仍被懷疑不是用于蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)位，而是具有其他的功能，例如它可能協(xié)助新生分泌蛋白進(jìn)行折疊。直到1975年，我們成功地發(fā)展了一種體外翻譯一轉(zhuǎn)位偶聯(lián)系統(tǒng)，才獲得了有力的證據(jù)，證明N端延伸是膜轉(zhuǎn)位過(guò)程中的一種信號(hào)的功能。研究人員發(fā)現(xiàn)，IgG輕鏈的N端延伸只有在翻譯的同時(shí)加入微粒體小泡時(shí)才被切除，在翻譯后加入微粒體小泡N端延伸不被切除。這表明，微粒體膜中嵌有一種信號(hào)肽酶，它的活性位點(diǎn)暴露在膜的反面。更重要的是還發(fā)現(xiàn)，被信號(hào)肽酶加工過(guò)的新生肽鏈可以免受額外附加的蛋白酶的作用，這表明它們被轉(zhuǎn)位到微體小泡的腔中，外加的蛋白酶無(wú)法接觸到它們。

內(nèi)容概要

從生物技術(shù)到分子生物學(xué)，到細(xì)胞凋亡、免疫學(xué)、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及其他學(xué)科，都已證明蛋白質(zhì)定位研究具有重要的意義。本書(shū)匯集了蛋白質(zhì)定位研究中的許多重要問(wèn)題，把最新的知識(shí)組織在一起，對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了深入、系統(tǒng)的講述，旨在使讀者對(duì)蛋白質(zhì)定位的重要性產(chǎn)生印象，并對(duì)蛋白質(zhì)定位的基本原理也予以重視。全書(shū)共17章，包括精美的圖表和大量的參考文獻(xiàn)。    本書(shū)不僅是生物化學(xué)、生物技術(shù)、分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等研究領(lǐng)域的科研人員的重要參考資料，也適于研究生和（或）本科生作為高級(jí)教程使用。　  This first edition of Protein Targetin9，Transportand Translocation by Ross Daibey is published by arrangement with ELSEVIER LTD，The Bou—levard，Langford Lane，Kidlington，Oxford OX5 1GB．

書(shū)籍目錄

譯者序序前言1　導(dǎo)論  致謝2　研究蛋白質(zhì)定向、轉(zhuǎn)位和轉(zhuǎn)運(yùn)的方法  2.1　引言  2.2　細(xì)胞內(nèi)研究：對(duì)整個(gè)細(xì)胞和亞細(xì)胞器的脈沖跟蹤研究    2.2.1　細(xì)菌    2.2.2　真核細(xì)胞    2.2.3　小結(jié)：細(xì)胞內(nèi)研究  2.3　遺傳學(xué)方法    2.3.1　細(xì)菌    2.3.2　真核細(xì)胞    2.3.3　小結(jié)：遺傳學(xué)方法  2.4　研究轉(zhuǎn)運(yùn)和運(yùn)輸體外方法    2.4.1　轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入膜囊泡    2.4.2　光致交聯(lián)和熒光技術(shù)用于檢測(cè)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程    2.4.3　蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的重新構(gòu)建    2.4.4　蛋白質(zhì)向脂囊泡中的轉(zhuǎn)運(yùn)    2.4.5　利用經(jīng)透化處理的細(xì)胞檢測(cè)核運(yùn)輸    2.4.6　高爾基體運(yùn)輸系統(tǒng)的重建    2.4.7　小結(jié)：體外轉(zhuǎn)運(yùn)和運(yùn)輸?shù)难芯? 2.5　細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)    小結(jié)：細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)  2.6　致謝  2.7　參考文獻(xiàn)  2.8　推薦讀物3　定向序列  3.1　概要  3.2　信號(hào)肽在20世紀(jì)70年代早期被發(fā)現(xiàn)  3.3　定向分泌蛋白的信號(hào)肽    3.3.1　Sec信號(hào)肽具有三個(gè)不同的區(qū)域    3.3.2　細(xì)菌脂蛋白具有不同的c區(qū)    3.3.3　Tat信號(hào)肽在n區(qū)含有一個(gè)RR基序    3.3.4　信號(hào)肽被各種蛋白酶降解  3.4　含有堿性殘基串的核輸入、輸出信號(hào)  3.5　線粒體輸入信號(hào)介導(dǎo)蛋白質(zhì)通過(guò)雙層線粒體膜    3.5.1　基質(zhì)輸入信號(hào)形成帶正電荷的兩性a螺旋    3.5.2　分選到膜間隙的蛋白質(zhì)依賴于雙重分選信號(hào)  3.6　兩種過(guò)氧化物酶體輸入信號(hào)  3.7　葉綠體基質(zhì)和類囊體輸入信號(hào)    3.7.1　基質(zhì)定向信號(hào)（“轉(zhuǎn)運(yùn)肽）缺乏酸性氨基酸但富含羥基化氨基酸    3.7.2　類囊體輸入定向肽類似于細(xì)菌的信號(hào)序列  3.8　蛋白質(zhì)的定位可以被準(zhǔn)確預(yù)測(cè)    3.8.1　利用定向信號(hào)的預(yù)測(cè)效果較好，但只能檢測(cè)到部分信號(hào)    3.8.2“綜合預(yù)測(cè)方法可以預(yù)測(cè)許多不同的亞細(xì)胞定位，但在整體預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性方面表現(xiàn)不佳      3.8.3　蛋白質(zhì)定位有時(shí)可通過(guò)“系統(tǒng)發(fā)育譜進(jìn)行預(yù)測(cè)  3.9　參考文獻(xiàn)4　細(xì)菌蛋白質(zhì)的輸出  4.1  引言  4.2　蛋白質(zhì)向細(xì)菌轉(zhuǎn)運(yùn)酶的定向轉(zhuǎn)運(yùn)    4.2.1　共翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)和翻譯后轉(zhuǎn)運(yùn)    4.2.2　SRP和SecB途徑在移位酶處交匯    4.2.3　小結(jié)：細(xì)菌蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)中的移位酶  4.3　移位酶——一種多亞基整合膜蛋白復(fù)合體    4.3.1　SecA水解ATP為細(xì)菌蛋白質(zhì)輸出提供能量    4.3.2　異源三聚體SecYEG復(fù)合體形成蛋白引導(dǎo)通道核心    4.3.3　蛋白質(zhì)的有效輸出需要第二種異源三聚體整合膜蛋白復(fù)合體    4.3.4　蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制在細(xì)菌、古細(xì)菌和真核生物中的保守性    4.3.5　折疊氧化還原蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)    4.3.6　小結(jié)：移位酶——一種多亞基整合膜蛋白復(fù)合體  4.4　蛋白質(zhì)輸出的能量學(xué)    4.4.1　ATP驅(qū)動(dòng)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的機(jī)制      4.4.2　質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的機(jī)制    4.4.3　小結(jié)：蛋白質(zhì)輸出的能量學(xué)  4.5　歷史注釋    4.5.1　歷史注釋1    4.5.2　歷史注釋2    4.5.3　歷史注釋3  4.6　參考文獻(xiàn)  4.7　推薦讀物5　在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上蛋白質(zhì)的分選6　膜蛋白向細(xì)菌和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的插入7　原核和真核生物中二硫鍵的形成8　蛋白質(zhì)的解折疊反應(yīng)9　蛋白質(zhì)輸出途徑的質(zhì)量控制：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)與胞質(zhì)中蛋白酶體間的聯(lián)系10　蛋白質(zhì)向線粒體的轉(zhuǎn)運(yùn)11　葉綠體蛋白質(zhì)的輸入和分選12　蛋白質(zhì)向過(guò)氧化物酶體的輸入13　核胞質(zhì)運(yùn)輸14　蛋白質(zhì)向酵母液泡中的轉(zhuǎn)運(yùn)15　分泌途徑16　囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)17　結(jié)論和展望致謝索引彩圖

章節(jié)摘錄

　　2　研究蛋白質(zhì)定向、轉(zhuǎn)位和轉(zhuǎn)運(yùn)的方法　　Ross E.DALBEY，MINYONG C.SN和MARTINWIEDMANN　　2.1　引言　　在過(guò)去的30年里，采用生物化學(xué)、遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子生物學(xué)和電子顯微技術(shù)對(duì)蛋白質(zhì)定向、轉(zhuǎn)位和轉(zhuǎn)運(yùn)的機(jī)制已進(jìn)行了廣泛研究。本章將涉及用于蛋白質(zhì)輸出的研究技術(shù)。我們將這些技術(shù)分為四類：細(xì)胞內(nèi)、遺傳學(xué)、細(xì)胞外和細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)。當(dāng)檢驗(yàn)一種蛋白質(zhì)在完整細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)胞內(nèi)技術(shù)是必需的，并且常常使用遺傳學(xué)方法來(lái)識(shí)別突變體。遺傳學(xué)技術(shù)是細(xì)胞內(nèi)技術(shù)的分支，它在蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)研究領(lǐng)域中起著最重要的作用。遺傳學(xué)技術(shù)已揭示了許多在蛋白質(zhì)輸出過(guò)程中轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合體的蛋白質(zhì)組分。細(xì)胞外技術(shù)也起到重要作用，它用于確定被純化蛋白質(zhì)的功能，目的在于通過(guò)實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程。應(yīng)用細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)，已可利用電子顯微鏡和熒光顯微鏡觀察一個(gè)蛋白質(zhì)在細(xì)胞中的運(yùn)動(dòng)。

編輯推薦

　　《蛋白質(zhì)定向、轉(zhuǎn)運(yùn)和轉(zhuǎn)位》不僅是生物化學(xué)、生物技術(shù)、分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)等研究領(lǐng)域的科研人員的重要參考資料，也適于研究生和（或）本科生作為高級(jí)教程使用。

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