在新壹輪的運輸泡沫停泊被SNAREs調解之前,SNAREs必須以分離的狀態存在。SNAREs的分離由NSF(N-乙基馬來酰亞胺敏感融合蛋白)催化,NSF是壹種類似於分子伴侶(分子伴娘)的ATP酶,可以利用ATP作為能量,通過插入幾個銜接蛋白來分離SNAREs復合物的螺旋。
圈套負責神經細胞中突觸小泡的錨定和融合。破傷風毒素、肉毒桿菌毒素等細菌分泌的神經毒素,其實是壹種特殊的蛋白酶,可以選擇性降解圈套,從而阻斷神經傳導。
圈套涉及精子、卵子和成肌細胞的融合。另外,病毒融合蛋白的工作原理類似於SNAREs,介導病毒與宿主質膜的融合。細胞的內吞作用可分為兩類:體相內吞作用和受體介導的內吞作用(RME)。
批量胞吞作用是細胞外物質的非特異性攝取,如培養細胞中的辣根過氧化物酶。細胞表面的洞穴是非特異性內吞作用的場所。
受體介導的內吞作用是壹種選擇性濃縮機制,既能保證細胞攝入大量特定大分子,又能避免吸入大量細胞外液體。低密度脂蛋白、轉鐵蛋白、生長因子、胰島素等蛋白質激素和糖蛋白都是通過受體介導的內吞作用進行的。
被膜坑是質膜向內凹陷的部分,約占肝細胞和成纖維細胞膜表面積的2%。這裏集中了大量的受體,在凹陷的細胞質側有大量的包合蛋白和銜接蛋白。類似的結構也存在於高爾基體的TGN區。外套凹坑中受體的濃度與它是否與配體結合無關。衣殼坑是分子過濾器,幫助細胞獲得所需的大分子物質。
除了包合蛋白外,轉運小泡的外殼中也有適應蛋白。它位於包合蛋白和配體受體復合物之間,起連接作用。有不同類型的銜接蛋白,它們可以分別與不同類型的受體結合。
跨膜受體蛋白的細胞質末端有壹個由四個氨基酸殘基組成的序列(Tyr-X-X-φ),是細胞內吞的信號,X代表任意氨基酸,φ是大分子的疏水氨基酸,如Phe、Leu、Met等。,銜接蛋白具有識別該序列的能力。
受體與配體結合後,內化開始,籠內蛋白開始組裝。被發動蛋白切斷後形成包被囊泡。衣殼囊泡進入細胞質後,衣殼蛋白立即被去除,分子回到質膜下部,再次參與新衣殼囊泡的形成。該過程類似於高爾基體TGN區溶酶體囊泡的形成。
膽固醇主要在肝細胞內合成,然後與磷脂和蛋白質形成低密度脂蛋白(LDL),釋放到血液中。低密度脂蛋白顆粒的質量為3X106Da,直徑為20~30nm。核心含有約1500個膽固醇分子,被長鏈脂肪酸酯化。核心被脂質單層包圍,脂質單層包含磷脂分子、未酯化的膽固醇和非常大的單鏈糖蛋白(Apo B-100)。這種蛋白質分子可以與靶膜上的受體結合。
當細胞需要膽固醇進行膜合成時,細胞合成LDL跨膜受體蛋白並將其插入質膜。受體與LDL顆粒結合後,形成包被囊泡;進入細胞質的包膜囊泡立即脫落籠形蛋白包膜,成為光滑囊泡,與早期的內涵體融合,內涵體內PH值低,使受體與LDL顆粒分離。然後LDL通過晚期內體被送到溶酶體。在溶酶體中,LDL顆粒中的膽固醇酯水解成遊離膽固醇並被利用。細胞具有調節膽固醇利用的能力。當細胞內膽固醇堆積過多時,細胞停止合成自身膽固醇,同時關閉LDL受體蛋白的合成途徑,停止吸收外來膽固醇。有些人因為LDL受體蛋白編碼的基因存在遺傳缺陷,導致血液中膽固醇含量高,從而過早患上動脈粥樣硬化。這類人往往英年早逝,因為他們容易患冠心病。
在受體介導的胞吞過程中,不同類型的受體對內體的分選方式不同:①大部分受體回到其原來的質膜結構域,如LDL受體,回收到質膜再利用;②有些受體不能回收,最後進入溶酶體,在那裏被消化。例如,與表皮生長因子(EGF)結合的細胞表面受體大部分在溶酶體中降解,導致細胞表面EGF受體濃度降低,稱為受體下調。③壹些受體被轉運到質膜的不同區域,這就是所謂的胞轉作用。在極性上皮細胞中,這是壹種內吞和外排相結合的跨膜轉運模式,即被轉運的物質通過內吞從上皮細胞的壹側被吸收,然後通過外排從細胞的另壹側輸出。比如母鼠的抗體通過上皮細胞從血液進入母乳,新生鼠的腸道上皮細胞將抗體攝入人體,都是通過跨細胞轉運完成的。與細胞的內吞相反,外排是將分泌小泡或某些膜小泡中的其他物質通過質膜轉運出細胞的過程。
組成型胞吐途徑:所有真核細胞都有從高爾基體TGN區分泌小泡向質膜轉運的過程,其功能是更新膜蛋白和膜脂,形成質膜外周蛋白、細胞外基質,或作為營養物質和信號分子。
調節性胞吐途徑:分泌細胞產生的分泌物(如激素、粘液或消化酶)儲存在分泌小泡中。當細胞受到細胞外信號刺激時,分泌小泡與質膜融合並釋放內容物。調節性外排途徑存在於特化分泌細胞中。它的蛋白質分選信號存在於蛋白質本身,被高爾基體TGN上的特殊受體選擇性包裝為轉運小泡。
組成外排途徑通過默認路徑完成蛋白質的轉運過程。粗面內質網中合成的蛋白質沿著粗面內質網→高爾基體→分泌小泡→細胞表面運輸,除了壹些具有特殊標記的蛋白質駐留在ER或高爾基體中或選擇性進入溶酶體和調節性分泌小泡。
[1]來源於同壹祖先,在不同生物體內執行相同功能的基因稱為“直向同源物”,同壹基因在同壹生物體內復制產生的多個蛋白質稱為側系同源物或側系同源物。