蛋白质从细胞质到内质网的跨膜运输

根据布洛伯尔的信号假说，指导蛋白质多肽链在粗面内质网上进行合成的决定因素是信号序列，除了信号序列的指导性作用，核糖体与内质网的结合以及肽链穿越内质网膜的转移还有赖于细胞质基质中信号识别颗粒（signal recognition particle，SRP）的介导、内质网膜上的信号识别受体以及被称为转运体或易位子蛋白的协助（图7-2），这一过程的基本步骤大致如下。

新生分泌性蛋白质的多肽链在细胞质基质中的游离核糖体上起始合成，当新生肽链N端的信号序列被翻译后，随即被细胞质基质中的SRP识别结合。SRP是由6个多肽亚单位和1个沉降系数为7 S的小分子RNA构成的RNA蛋白复合体，其一端与信号序列结合，另一端与核糖体结合，从而形成SRP-核糖体复合结构，使得翻译暂时中止，肽链的延长受到阻碍。

与信号序列结合的SRP识别结合内质网膜上的SRP受体（SRPR），并介导核糖体锚泊附着于内质网膜的转运体上，而SRP则从信号序列-核糖体复合体上解离，返回细胞质基质中重复上述过程，此时暂被阻遏（repression）的肽链衍生又继续进行。SRPR是内质网的一种膜整合蛋白，由于该蛋白能够通过与SRP的识别使核糖体附着结合于内质网上，因此也被称为锚定蛋白质。

在信号肽的引导下，合成中的肽链通过由核糖体大亚基的中央管和转运体共同形成的通道，穿膜进入内质网网腔，随后信号序列被内质网膜腔面的信号肽酶切除。新生肽链继续延伸，直至翻译完成，最后完成肽链合成的核糖体大小亚基解聚，并从内质网上解离。(https://www.daowen.com)

图7-2　信号序列由细胞质中的SRP和结合位点的转运蛋白进行双重识别的示意图

以上是分泌蛋白穿越内质网的过程，如果是穿膜驻留蛋白，尤其是多次穿膜驻留蛋白的插入转移，会比分泌蛋白的转移过程复杂得多。据推测，单次穿膜蛋白插入内置网膜可能有两种机制：①新生肽链共翻译插入（cotranslational insertion）转移机制。新生的穿膜驻留蛋白多肽链上既有位于N端的起始转移信号肽，也有存在于多肽链中的停止转移序列。停止转移序列是由特定氨基酸组成的一段疏水性序列区段，与内质网膜有极高的亲和性，可与内质网膜的脂双层结合。在由信号肽导引的肽链转移过程中，当停止转移序列进入转运体并与其相互作用时，转运体由活性状态转化为钝化状态并终止肽链的转移。N端起始转移信号序列从转运体上解除释放，停止转移肽段，形成单次穿膜α螺旋结构区，使蛋白肽链的C端滞留于细胞质一侧。②内信号肽介导的内开始转移肽（internal start transfer peptide）插入转移机制。内信号肽因信号肽序列不在新生蛋白质多肽链的N端，而位于多肽链中。内信号肽具有与N端信号肽同样的功能。随着合成肽链的生成，内信号肽被合成并到达转运体时，被保留在类脂双分子层中，成为单次穿膜的α螺旋。在由内信号肽引导的插入转移过程中，插入的内开始转移肽能够以方向不同的两种形式进入转运体。如果在内信号肽疏水核心氨基端有比其羧基端更多的带正电荷氨基酸序列组成，这时插入的方向为从多肽链的羧基端进入内质网腔面，反之则插入方向相反。

多次穿膜驻留蛋白质的转移插入过程比单个跨膜蛋白复杂得多，但基本机理大致相同。在多次穿膜蛋白质的多肽链上，通常存在两个或两个以上的疏水性起始转移肽序列和终止转移态序列。一般认为，多次穿膜蛋白质以内信号肽作为开始转移信号。