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细胞内蛋白质分选的两条途径细胞是生命的基本单位，其中蛋白质是细胞最重要的组成部分之一。
在细胞内，蛋白质需要在不同的位置发挥不同的功能，因此需要进行分选。
目前已知有两种主要的细胞内蛋白质分选途径：囊泡转运和直接转运。
一、囊泡转运1. 什么是囊泡转运？囊泡转运是指通过形成、移动和融合小型液滴（即囊泡）来实现蛋白质分选的过程。
这些囊泡可由内质网、高尔基体、溶酶体等细胞器形成。
2. 囊泡转运的过程（1）合成：在内质网上合成的蛋白质被包裹在一个小型液滴中，形成一个囊泡。
（2）移动：这些囊泡随后通过微管道系统向高尔基体或其他目标位置移动。
（3）融合：到达目标位置后，这些囊泡与目标部位上的膜进行融合，并释放出其所携带的蛋白质。
3. 囊泡转运的特点（1）速度快：相对于直接转运，囊泡转运速度更快。
（2）可控性高：囊泡转运可以通过调节囊泡合成、移动和融合等过程来实现对蛋白质分选的精确控制。
（3）适用范围广：囊泡转运可以用于多种类型的细胞内蛋白质分选，例如从内质网到高尔基体、从高尔基体到溶酶体等。
二、直接转运1. 什么是直接转运？直接转运是指蛋白质在没有形成液滴的情况下，通过与其他蛋白质或分子相互作用实现分选的过程。
这些相互作用可能包括靶标蛋白识别、信号传递等。
2. 直接转运的过程（1）靶标识别：特定类型的蛋白质通过与目标位置上的特定靶标结合来实现定向传输。
（2）信号传递：一些蛋白质需要特定信号才能在细胞内进行分选。
例如，磷酸化可以作为一种信号来调节蛋白质在细胞内的分布。
3. 直接转运的特点（1）精确度高：直接转运可以通过靶标识别和信号传递等机制来实现对蛋白质分选的精确控制。
（2）适用范围窄：相对于囊泡转运，直接转运的适用范围较窄，只适用于特定类型的蛋白质分选。
结论：细胞内蛋白质分选是细胞内复杂的过程之一，目前已知有两种主要的分选途径：囊泡转运和直接转运。
这两种途径在速度、可控性、适用范围等方面存在差异，但都可以通过不同机制来实现对蛋白质分选的精确控制。
细胞内蛋白质分选的基本途径
一、翻译后转运途径
翻译后转运途径是指蛋白质在完成多肽链的合成后，再通过特定的转运途径将其输送到细胞内指定位置。
这一途径主要涉及信号识别颗粒（SRP）的识别和核糖体与内质网之间的相互作用。
通过翻译后转运途径，细胞可以精确地控制蛋白质的合成和分选过程，以满足其特定需求。
二、共翻译转运途径
共翻译转运途径是指蛋白质在合成过程中即开始进行分选转运的途径。
该途径涉及信号肽的识别和引导，以及跨膜运输过程中的信号肽切除。
共翻译转运途径的主要特点是蛋白质在合成过程中就与转运相关的分子结合，从而引导其向特定方向进行转运和定位。
三、膜泡运输途径
膜泡运输途径是指蛋白质在合成过程中被包裹在膜泡内，通过一系列膜泡的转运和融合过程，最终将蛋白质运送到指定位置。
膜泡运输途径的主要特点是能够将蛋白质从粗面内质网合成部位转运至高尔基体，进而再转运至溶酶体、分泌泡等细胞内的不同部位。
四、门控转运途径
门控转运途径是指通过核孔复合体进行的选择性转运过程。
这一途径主要涉及细胞核内外蛋白质的合成与运输，特别是一些核质穿梭蛋白在细胞核与细胞质之间的运动。
门控转运途径对于维持细胞核的正常功能具有重要意义。
五、定位与锚定途径
定位与锚定途径是指蛋白质通过与细胞骨架系统的相互作用，实现其在细胞内的准确定位和锚定。
细胞骨架系统由微管、微丝和中间纤维构成，它们共同维持了细胞的形态并参与物质运输。
通过定位与锚定途径，蛋白质能够在特定的细胞区域发挥其功能，从而维持细胞的正常生理活动。
细胞内蛋白质分选转运的主要方式细胞内蛋白质分选转运是细胞内重要的生物过程之一，它确保了蛋白质在细胞内的正确定位和功能发挥。
细胞内蛋白质分选转运的主要方式包括囊泡运输、膜蛋白介导的转运和核糖体直接转运。
一、囊泡运输囊泡运输是细胞内蛋白质分选转运的重要方式之一。
它涉及到细胞膜上的囊泡与细胞器之间的运输。
囊泡是由膜蛋白包裹的小泡状结构，可以在细胞内进行蛋白质的转运。
囊泡运输主要分为内质网-高尔基体-溶酶体途径和内质网-高尔基体-细胞膜途径两种。
内质网-高尔基体-溶酶体途径是一种常见的囊泡运输方式。
在这个过程中，新合成的蛋白质被翻译成多肽链后，通过内质网的蛋白质翻译复合物进入内质网腔。
内质网腔中的蛋白质经过修饰和折叠后，被囊泡包裹形成转运囊泡。
这些囊泡随后与高尔基体融合，将蛋白质运输到溶酶体进行降解或分泌到细胞外。
内质网-高尔基体-细胞膜途径是另一种囊泡运输方式。
在这个过程中，蛋白质通过内质网进入高尔基体，然后通过囊泡运输到细胞膜。
这种方式主要用于膜蛋白的转运，以及一些细胞外分泌蛋白的释放。
二、膜蛋白介导的转运膜蛋白介导的转运是细胞内蛋白质分选转运的另一种重要方式。
在这个过程中，膜蛋白起到了关键的作用，它们通过与其他蛋白质相互作用，将目标蛋白质从一个细胞器转运到另一个细胞器。
一个典型的例子是膜蛋白介导的线粒体蛋白质转运。
线粒体是细胞内的重要细胞器，它需要从细胞质中转运蛋白质进入。
这个过程中，线粒体膜上的特定蛋白质与目标蛋白质相互作用，将其引导到线粒体内部。
这种蛋白质介导的转运方式在细胞内的其他膜蛋白转运中也起到了重要的作用。
三、核糖体直接转运核糖体直接转运是一种相对简单的蛋白质分选转运方式。
在这个过程中，蛋白质在合成过程中直接从核糖体转运到目标细胞器。
这种方式主要适用于一些小分子蛋白质的转运，例如核糖体合成的核糖体蛋白质。
细胞内蛋白质分选转运的主要方式包括囊泡运输、膜蛋白介导的转运和核糖体直接转运。
这些方式相互配合，确保了细胞内蛋白质的正确定位和功能发挥。
细胞内蛋白分选与蛋白运输6.3.1分选信号：信号肽（信号序列）和信号斑15-600 1.信号序列（signal sequence）是存在于蛋白质一级结构上的线性序列，通常15-6个氨基酸残基，有些信号序列在完成蛋白质的定向转移后被信号肽酶切除。
2.信号斑（signal patch）：存在于完成折叠的蛋白质中，构成信号斑的信号序列之间可以不相邻，折叠在一起构成蛋白质分选的信号。
6.3.2信号作用：信号序列决定蛋白质的正确运输方向图6-17蛋白信号在蛋白运输中的作用6.3.3信号结构：长度一般为15～35个氨基酸残基,N-末端含有1个或多个带正电荷的氨基酸,其后是6～12个连续的疏水残基;在蛋白质合成中将核糖体引导到内质网,进入内质网后通常被切除。
6.3.4信号类型：根据信号序列运输方向的不同分为三种类型，即入核信号、引导肽和信号肽。
1.入核信号指导核蛋白的运输；2.引导肽指导线粒体、叶绿体和过氧化物酶体蛋白的运输；3.信号肽则指导内膜系统的蛋白质运输。
6.3.5分选信号假说内容：核糖体同内质网的结合受制于mRNA中特定的密码序列(可以翻译成信号肽)，具有这种密码序列的新生肽才能连同核糖体一起附着到内质网膜的特定部位。
因此，核糖体同内质网的结合是功能性结合，具有功能性和暂时性，并受时间和空间的限制。
信号序列的两个基本作用是:①通过与SRP的识别和结合,引导核糖体与内质网结合;②通过信号序列的疏水性,引导新生肽跨膜转运。
四分子伴侣：帮助蛋白折叠、解折叠，并帮助错误蛋白重新折叠，自己不参加分子的最后合成。
如HSP70、HSP0，泛素等。
6.3.6蛋白的膜泡运输内质网中合成的蛋白是以膜泡形式运往各处的。
膜泡的类型有.网格蛋白小泡、COPⅡ被膜小泡、COPⅠ被膜小泡三种。
1.网格蛋白小泡：介导从反面高尔基体网络到细胞质膜、从细胞质膜到反面高尔基网络的运输。
二者的衔接蛋白是不同的。
2.COPⅡ被膜小泡：这种类型的小泡是介导非选择性运输的小泡,它参与从E R 到顺面高尔基体、从顺面高尔基体到高尔基体中间膜囊、从中间膜囊到反面高尔基体的运输。
细胞内蛋白质的分选和运输蛋白质在细胞质基质中合成后，按其氨基酸序列中分选信号(sorting signal)的有无以及分选信号的性质被选择性地送到细胞的不同部位，这一过程称为蛋白质分选(protein sorting)和蛋白质靶向运输(protein targeting)。
另外，细胞外的蛋白质经胞吞作用进入细胞内部，也经历分选和靶向运输过程。
细胞中每一种蛋白质只有到达正确的位置才能行使其功能，如 RNA和DNA聚合酶必须送到细胞核中才能参与核酸的合成；酸性水解酶必须送到溶酶体才能进行大分子的降解作用。
因此，细胞内蛋白质的分选和运输对于维持细胞的结构与功能、完成各种细胞生命活动都是非常重要的。
细胞内蛋白质的分选信号以及运输途径和方式号肽通常引导蛋白质从细胞质基质进入内质网、线粒体和细胞核，同时也引导蛋白质从细胞核送回到细胞质基质以及从高尔基体送回到内质网；信号斑则引导一些其他分选过程，如在内质网合成的溶酶体酶蛋白上存在一种信号斑，在高尔基体的CGN中可被N-乙酰氨基葡萄糖磷酸转移酶所识别，从而使溶酶体酶蛋白上形成新的分选信号M-6-P，进一步在TGN中被M-6-P受体识别,并分选进入运输小泡最终送到溶酶体（详见第十章）。
每一种信号序列引导蛋白质到达细胞内一个特定的目的地（表10-1）。
要运送到内质网的蛋白质，在其N-末端有一段信号肽，其中间部分有5-10个疏水氨基酸。
带有这种信号肽的蛋白质，都会被运送到内质网，并进一步被运送到高尔基体，其中一部分蛋白质在C-末端还带有一个由4个氨基酸组成的信号肽，它们在高尔基体的CGN部位被识别并被送回内质网，是内质网驻留蛋白质；要运送到线粒体的蛋白质，在其N-末端带有一种信号肽，其信号序列中带阳电荷的氨基酸和疏水氨基酸呈交替排列；要运送到过氧化物酶体的蛋白质，在其C-末端有一种由三个特征性氨基酸组成的信号肽；要运送到细胞核的蛋白质，其信号肽中有一串带阳电荷的氨基酸，这一信号序列可位于蛋白质的任何部位。
表10-1 几种典型的信号序列（引自Alberts等，2002）________________________________________________________________________信号序列的功能信号序列_________________________________________________________________________输入到细胞核 -Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-从细胞核输出 -Leu-Ala-Leu-Lys-Leu-Ala-Gly-Leu-Asp-Ile-N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg-Phe-Phe-Lys- 输入到线粒体+H3Pro-Ala-Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-Tyr-Leu-Leu- 输入到过氧化物酶体 -Ser-Lys-Leu-COO-N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu-Val-Gly-Ile- 输入到内质网+H3Leu-Phe-Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe-Gln-回输到内质网 -Lys-Asp-Glu-Leu-COO-_________________________________________________________________________一、细胞内蛋白质运输的途径细胞内的蛋白质分子在细胞质基质的核糖体上开始合成，然后根据其氨基酸序列中的分选信号种类决定它们的运输途径；细胞外的一些蛋白质分子也可经胞吞作用摄入细胞内，进入特殊的运输途径。
因此，细胞内蛋白质有多种运输途径，一般可分为三种类型：（一）翻译后转运的蛋白质运输途径蛋白质在核糖体上合成后释放到细胞质基质中，其中一些蛋白质不带分选信号，就留在细胞质基质中；而大多数蛋白质带有分选信号，将按其分选信号种类分别转运到细胞的不同部位。
由于这种转运是在蛋白质分子完全合成后进行的，因此称为翻译后转运(post-translational translocation)。
属于这种蛋白质运输途径的主要有：（1）蛋白质从细胞质基质通过核孔复合体到细胞核的运输；（2）蛋白质从细胞质基质到线粒体的运输；（3）蛋白质从细胞质基质到过氧化物酶体的运输。
近年来体外实验还发现，有少量蛋白质可在细胞质基质完全合成后转运到内质网，这种情况在酵母中更多见。
（二）共翻译转运的蛋白质运输途径蛋白质在核糖体上合成过程中转移到内质网，即在核糖体上多肽链开始合成不久，在N-末端形成的信号肽引导核糖体附着到内质网膜上，信号肽穿入内质网腔并继续其合成过程，新合成的多肽链可游离于内质网腔内成为可溶性蛋白，也可插入内质网膜成为跨膜蛋白。
以这种方式合成的蛋白质除一部分留在内质网外，大部分将运送到高尔基体，在那里作进一步分选和运输。
由于这种转运是在蛋白质合成过程中进行的，因此称为共翻译转运(co-translational translocation)。
属于这种蛋白质运输途径的主要有：（1）蛋白质从内质网经高尔基体到细胞外的运输，称为生物合成-分泌途径(biosynthetic secretory pathway)；（2）蛋白质从内质网经高尔基体到溶酶体的运输。
（三）蛋白质的胞吞途径细胞通过胞吞作用摄取细胞外蛋白质和其他大分子，进入胞吞小泡，并进一步经内体运送到溶酶体，在那里大分子被降解，降解产物进入细胞质基质为细胞利用，这种蛋白质运输途径称胞吞途径(endocytic pathway)。
二、细胞内蛋白质的运输方式蛋白质在细胞内的运输方式是由蛋白质分子上的分选信号决定的。
在门控运输时，蛋白质分子上的分选信号与位于核孔复合体部位的相应受体特异结合才能介导主动运输；在穿膜运输时，蛋白质分子上的分选信号必须被靶膜中相应的蛋白质转运子所识别，否则不能穿膜；在小泡运输中，蛋白质分子上的分选信号与运输小泡膜上特殊受体相结合，然后作定向运输，每种新形成的运输小泡只运送一种蛋白质，并与特定的靶细胞器融合。
第二节细胞内蛋白质的门控运输一、门控运输的蛋白质分选信号及其受体蛋白质和其他大分子物质通过核孔复合体的主动运输是一个信号识别和载体介导的过程。
从细胞质输入到细胞核的蛋白质以及从细胞核输出到细胞质的大分子或核糖体亚基都带有分选信号，它们被核孔部位相应的受体识别，从而使核孔通道选择性地开放，介导了主动运输过程。
应用各种金颗粒的示踪实验表明，在主动运输过程中，核孔通道可以膨大到26nm。
（一）核定位信号及其受体1、核定位信号大分子经核孔复合体的主动运输可以用实验观察，一个典型的实验是从蛙卵细胞核中提取出一种蛋白质叫核质素(nucleoplasmin)，它能通过蛋白水解分成头部和尾部两个片断，将头部和尾部用放射性同位素标记后再分别注射到蛙卵细胞质内，通过放射自显影方法可以看到核质素的尾部很快进入细胞核而头部则留在细胞质内。
用20nm胶体金颗粒与核质素尾部结合后注射到细胞质内，尽管金颗粒大于核孔通道直径，还是能随着核质素尾部进入细胞核。
这一实验表明，在核质素尾部必定存在着一种信号，它能使核孔通道暂时性扩大并引导蛋白质进入细胞核。
类似的实验发现，把细胞核内的蛋白质抽提出来，用微注射方法注入细胞质，即使是很大的蛋白质分子也会有效地聚集到细胞核内。
这种选择性的核输入过程主要决定于细胞核蛋白质中存在着分选信号，称为核定位信号(nuclear localization signal)，又称核输入信号(nuclear import signal)。
核定位信号最初是在一种SV40病毒编码的蛋白质“T抗原”中发现的，T抗原是分子量为90KDa的一种蛋白质，是病毒在细胞内复制所必需的。
在正常情况下，T抗原在细胞质中合成后很快进入细胞核。
但有一种只有1个氨基酸不同的突变，所产生的T抗原就不能进入细胞核而留在细胞质中，因此认为这一突变位于核定位信号序列中。
后来证明，T抗原的核定位信号是一段有8个氨基酸序列的短肽，富含带阳电荷的赖氨酸、精氨酸和脯氨酸，位于多肽链的内部区域。
进一步研究表明，核定位信号可以是信号肽，也可以是信号斑，许多细胞核蛋白质中可存在1个或2个信号序列，可位于多肽链的任何部位，都富含带阳电荷的赖氨酸、精氨酸和脯氨酸，具体的氨基酸序列可因不同蛋白质而异。
将核定位信号接在其他蛋白质上，也可引导它们进入细胞核，信号序列在蛋白质中的位置并不重要。
蛋白质输入细胞核后，其信号序列并不被切除。
细胞核内的蛋白质在细胞分裂时与细胞质混合，分裂完成后再次输入细胞核，由于蛋白质的核定位信号没有被切除，因此很容易再次输入细胞核。
2、核输入受体核定位信号的受体称为核输入受体(nuclear import receptor)，它是由相关的基因家族编码的一类受体蛋白，每一个家族人员编码一种核输入受体，可识别一组具有相似核定位信号的细胞核蛋白质。
核输入受体是可溶性的细胞质基质蛋白，它既能与输入蛋白的核定位信号结合，又可与核孔复合体的核孔蛋白(nucleoporin)结合，从而介导了蛋白质通过核孔通道的运输。
核孔复合体由50多种核孔蛋白组成，有些核孔蛋白形成触须状纤维从核孔复合体的边缘伸向细胞质，还有些核孔蛋白排列在整个核孔通道上。
核孔蛋白含有大量由苯丙氨酸和甘氨酸组成的短的氨基酸重复序列(Phe-X-Phe-Gly 和Gly-Leu-Phe-Gly)，称FG重复序列，它们是核输入受体的结合位点。
在细胞质基质中，核输入受体与蛋白质的核定位信号结合形成蛋白复合体，再结合到从核孔复合体伸向细胞质的核孔蛋白纤维上，这些蛋白复合体通过与FG 重复序列结合、解离、再结合、再解离的方式沿着核孔通道移动，一旦进入细胞核，核输入受体与结合的蛋白质解离，蛋白质留在细胞核内，受体本身则返回到细胞质。
核输入受体并不总是直接与核定位信号结合，有时在核输入受体与核定位信号之间有一个接合蛋白(adaptor)作为连接桥梁。
接合蛋白在结构上与核输入受体相似，它们在进化上可能是同源的。
联合使用核输入受体和接合蛋白，可使细胞能识别各种核定位信号。
（二）核输出信号及其受体大分子从细胞核输出到细胞质，如新装配的核糖体亚基和各种RNA分子的输出，同样要依靠选择性的运输系统来通过核孔通道。
这种运输系统的核心是位于输出大分子上的核输出信号(nuclear export signal)及其相应的核输出受体(nuclear export receptor)。
不同大分子的核输出信号在结构上不相同，有些核输出信号的氨基酸序列中富含亮氨酸，有些则不同，目前还不清楚核输出信号是否有共同的特征。
