陸忠華

(江蘇省南通市通州區(qū)二甲中學(xué) 226321)

1 粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的蛋白質(zhì)合成功能

根據(jù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上是否附有核糖體，可分為光面(滑面)和粗面(糙面)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是核糖體與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)共同組成的復(fù)合機(jī)能結(jié)構(gòu)。所以，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能是合成、加工并轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)。有些蛋白質(zhì)在細(xì)胞質(zhì)的游離核糖體上合成，合成后留在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)或被運(yùn)到細(xì)胞核、線粒體和過氧化物酶體；另一些蛋白質(zhì)在剛開始合成不久便隨著核糖體一起轉(zhuǎn)移到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上新生肽穿過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中，肽鏈繼續(xù)延伸直至蛋白質(zhì)的合成[1]。

在粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)主要有三類：①分泌蛋白，即在細(xì)胞內(nèi)合成后，分泌到細(xì)胞外起作用的蛋白質(zhì)，如胰腺細(xì)胞分泌的酶，漿細(xì)胞分泌的抗體，內(nèi)分泌腺分泌的多肽類激素等。這類蛋白質(zhì)合成后經(jīng)過加工，通過胞吐作用輸送到細(xì)胞外。②生物膜蛋白，包括細(xì)胞膜上的膜蛋白和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、溶酶體膜上的膜蛋白等。這些膜蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成時就已經(jīng)確定了其方向性，并在以后的轉(zhuǎn)運(yùn)過程中能有目的地定向運(yùn)輸。③細(xì)胞器中的可溶性駐留蛋白。這些蛋白質(zhì)需要與其他細(xì)胞組分嚴(yán)格隔離，如溶酶體蛋白與植物液泡中的酸性水解酶類，在合成后進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，能與其他細(xì)胞組分進(jìn)一步區(qū)分，也有利于對它們的加工和活化[2]。

2 與蛋白質(zhì)合成過程中穿膜運(yùn)輸有關(guān)的重要物質(zhì)

蛋白質(zhì)在合成過程中穿膜運(yùn)輸是在核糖體、蛋白質(zhì)分選信號、信號識別顆粒及其受體、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)子等多種結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用下完成的[1]。

著名生物學(xué)家G. Blobel等于1975年提出了信號假說，認(rèn)為蛋白質(zhì)N端(氨基末端)的信號肽，指導(dǎo)蛋白質(zhì)由核糖體轉(zhuǎn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成，并因此獲得1999年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

2.1 信號肽 在成熟mRNA5′端起始密碼(AUG)之后，有一組編碼特殊氨基酸序列的密碼子，稱為信號密碼，由信號密碼翻譯出的肽鏈，叫做信號肽。信號肽為高度疏水氨基酸組成的肽鏈，一般由13～26個氨基酸組成，是新生肽鏈上的一段特殊的氨基酸序列，可引導(dǎo)蛋白跨膜或分泌到胞外。信號肽的位置大多位于新生肽的N-端，少數(shù)位于多肽鏈的中部。信號肽一般可分為：親水區(qū)、疏水區(qū)、加工區(qū)。N端為含堿性氨基酸的親水區(qū), 提供正電荷；疏水區(qū)含中性或疏水性氨基酸，加工區(qū)是信號肽酶切割信號肽的部位。

2.2 信號識別顆粒及其受體 信號識別顆粒(SRP)能識別新生肽鏈上的信號肽，是一類游離在細(xì)胞質(zhì)中的核蛋白顆粒，由1條7S-RNA(通常為雙鏈，長度約為300 核苷酸組成的核糖核酸，沉降系數(shù)為 7S)和6條多肽鏈組成，每條肽鏈都含有豐富的堿性氨基酸。

SRP受體蛋白位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，可識別并結(jié)合SRP。SRP受體蛋白是一個二聚體蛋白，由1條α鏈和1條β鏈組成，每條鏈上均具有GTP酶活性區(qū)域。

2.3 易位子相關(guān)蛋白 易位子相關(guān)蛋白(TRAP)存在于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，由4個跨膜亞基組成，是信號序列的受體蛋白。在新生肽鏈的翻譯轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，TRAP能形成一個疏水通道，讓核糖體合成的新生多肽穿過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔[3]。

3 蛋白質(zhì)由核糖體轉(zhuǎn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

N-端的新生肽剛一出現(xiàn)，信號肽就與SRP結(jié)合。一旦SRP與帶有新生肽的核糖體結(jié)合，肽鏈的延伸作用就會終止。此后，SRP-核糖體復(fù)合體就移動到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上，并與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的SRP受體相結(jié)合，肽鏈的延伸作用重新開始，同時SRP被釋放到細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中，重新結(jié)合其他的信號肽，形成SRP循環(huán)。信號肽引導(dǎo)新生肽，通過易位子相關(guān)蛋白(TRAP)形成的疏水通道進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔。信號肽進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)后，被信號肽酶從新生肽鏈上切下來并很快被其他蛋白酶降解。此后肽鏈在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)不斷延伸，直至終止[4]。

由此可見，正是由于有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的SRP受體以及易位子相關(guān)蛋白(TRAP)的作用，多肽鏈才能順利地合成并延伸，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在此類蛋白質(zhì)的合成過程中起著非常關(guān)鍵性的作用。

綜上所述，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)的游離核糖體上合成的蛋白質(zhì)與粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的蛋白質(zhì)各有自己的特點(diǎn)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)為蛋白質(zhì)準(zhǔn)確有效地輸送到達(dá)目的地提供了必要的條件。