基本介紹
信號假說,結構,功能,輸送,功能,其它觀點,分泌表達,
信號假說
1972年Milstein等發現免疫球蛋白IgG輕鏈的前體要比成熟的IG在N-端多20胺基酸。他們推測這20個胺基酸可能和其通過ER進而分泌有關。美國Bloble實驗室完成三項重要的實驗支持了以上推測：（1）將IgG的mRNA在無細胞系統中，以游離核糖體體外合成時產生的蛋白是IgG的前體；若在無
細胞系統中加入狗胰細胞的RER，就能產生IgG成熟蛋白。成熟的IgG輕鏈蛋白和前體蛋白相差的20個aa是疏水性很強的胺基酸；（2）加入蛋白水解酶不能使正在合成的IgG水解，而同時加入去垢劑就可以使其水解。由於蛋白酶只能作用於游離的蛋白而不能作用與膜結合的蛋白，所以表明IgG合成可能和RER的膜是結合的，而用去垢劑可將其和膜分離才得以水解；（3）用去垢劑處理骨髓瘤後所獲得的多核糖體與膜分離，然後在離體的條件下繼續進行新生肽的合成。經短時溫育得到的是成熟的IgG，而長時溫育得到的是前體IgG，此表明mRNA5’端核糖體上合成的新生肽尚未來得及加工，而在3′端核糖體上合成的新生肽在核糖體未分離前已部分進入RER，經過了加工，切除了N-端的部分。在以上實驗的基礎上Bloble和Dobberstin（1975）提出了信號假設（signalhypothesis），認為分泌蛋白N-端有一段信號肽，當新生肽長約50-70aa後，信號肽從核糖體的大亞基中露出，立即被RER膜上的受體識別並與之結合。在信號肽越膜進入RER內腔後被信號肽酶水解。正在合成的新生肽隨著信號肽通過RER膜上的蛋白孔道穿過脂雙層進入RER腔內。這一假設經過多年的繼續研究又有了新的發展，但基本觀點仍是正確的。Bloble因這項成就而榮獲了1999年度諾貝爾生理學或醫學獎。
信號肽
信號肽信號肽假說認為，編碼分泌蛋白的mRNA在翻譯時首先合成的是N 末端帶有疏水胺基酸殘基的信號肽，它被內質網膜上的受體識別並與之相結合。信號肽經由膜中蛋白質形成的孔道到達內質網內腔，隨即被位於腔表面的信號肽酶水解，由於它的引導，新生的多肽就能夠通過內質網膜進入腔內，最終被分泌到胞外。翻譯結束後，核糖體亞基解聚、孔道消失，內質網膜又恢復原先的脂雙層結構。
結構
信號肽位於分泌蛋白的N端。一般由15～30個胺基酸組成。包括三個區：一個帶正電的N末端，稱為鹼性氨基末端：一個中間疏水序列．以中性胺基酸為主，能夠形成一段d螺旋結構，它是信號肽的主要功能區；一個較長的帶負電荷的C末端，含小分子胺基酸，是信號序列切割位點．也稱加工區。當信號肽序列合成後，被信號識別顆粒(SRP)所識別，蛋白質合成暫停或減緩，信號識別顆粒將核糖體攜帶至內質網上，蛋白質合成重新開始。在信號肽的引導下，新合成的蛋白質進入內質網腔．而信號肽序列則在信號肽酶的作用下被切除[21。如終止轉運序列存在於新生肽鏈的C端．也可以不被信號肽酶切除．如卵清蛋白含有內部信號肽。它的前體與成熟形式都沒有被信號肽酶切除的過程．其N一端胺基酸結構在第9位有帶電基團，疏水結構並不明顯。
信號肽
信號肽功能
輸送
信號肽可使正在翻譯的核糖體附著到rER膜上。
在信號肽指引下蛋白質在細胞內的輸運
核糖體是通過信號肽的功能而附著併合成分泌蛋白的。因此游離的核糖體和膜結合核糖體之間本身並無差異。信號肽是作為一種附著到ER膜上的信號識別，此可能通過開始合成出的N-端頭幾個胺基酸的疏水功能。然後蛋白鏈插進膜中，信號肽埋在膜中的一種蛋白酶所剪下這時核糖體已完成翻譯，蛋白已延著導肽途經穿過膜。鹽沖洗過的膜不能啟動核糖體的結合，取消鹽洗，它的能力又可以恢復。鹽洗的活性成分叫做信號識別蛋白（signalrecognitionparticle,SRP）。它是一個寬5-6nm,長23-24nm長條狀的結構，且能分離出11SRNP複合體，含有6種蛋白（總分子量為240KDa）和一個小的7SRNA（305鹼基，100KDa）此7SRNA提供此蛋白的結構骨架，沒有這個骨架單個的蛋白不能裝配。
功能
SRP（信號肽識別粒子）有三個重要的功能：
(1)它能和新生的分泌蛋白的信號肽相結合；(2)還能和位於膜上的蛋白受體相結合；(3)延伸制動。
SRP活性能在體外由單個成分獲得再生。其實有功能的SRP可由一種7SRNA和其它一些蛋白組裝而成。像其它轉運和跨膜蛋白一樣，SRP普遍存在於真核生物中。
SRP和SRP受體二者的催化功能是將帶有新生肽的核糖體轉移到膜上。第一步是信號肽被SRP識別。然後SRP和其受體結合，核糖體結合到膜上。SRP受體在蛋白質轉運中的作用是短暫的。當SRP和信號肽結合時，它阻止了翻譯。蛋白合成停止。這是在新合成的多肽鏈長70aa左右時發生的。（這樣25-30殘基的信號肽伸在核糖體外面，相鄰的約40個aa仍在核糖體中）。
當SRP與其受體結合時，SRP釋放出信號肽，然後核糖體和膜上的其它成分（尚未鑑別出）結合，此時翻譯得到恢復。當核糖體被傳遞到膜上時，SRP及其受體的作用已完成了，又進入新的循環。再自由地發動另一些新生肽和膜的結合。
此SRP7SRNA可分成兩部分：5′端的100個鹼基和3′端的45個鹼基，這一段和AluRNA順序密切相關，因此定義為Alu結構域（Aludomain）。RNA餘下的部分由SRNA功能域（sRNAdomain）構成。
RNP不同的部位對於靶蛋白具有相應三種功能。在體外用SRP的識別來研究每部分的功能。54KDa的蛋白只有一個分子，它不直接和RNA結合。而是和19KDa的蛋白結合，19KDa蛋白與RNA的兩個未端結合。P54用來識別信號肽；P68/72雙體結合於RNA的中心區域，它是用來識別SRP的受體及蛋白的越膜轉運。P9/14二聚體結合在此RNA分子另一端的附近。它負責延伸制動。
SRP的受體是含有72Kda和30KDa兩個亞基的二聚體。大亞基的N-端錨定在ER中，蛋白的大部分伸在胞液中，蛋白的此區域的大部分順序與核結合蛋白相似，帶有很多正電荷的aa，表明SRP受體識別SRP中的7SRNA。
其它觀點
一種觀點認為越膜轉運所能涉及到蛋白構象的控制。若蛋白的順序足以能被釋放到胞質中的話，它產生的構象取決於含水的環境。以這種構象它可能不會穿過膜。SRP的能力是在核糖體和膜接觸前抑制翻譯，阻止蛋白釋放在含水的環境中。然而以這種方法控制構象也僅是在信號肽位於N-端的情況下，在其它情況下是不行的。因此越膜運輸還可能涉其到與轉運蛋白結合，直接影響到他們結構的一些因子。
信號肽酶（signalpeptidase）（在體外鑑別的）由6種蛋白組成的複合體。實際上只有其中的一種蛋白具有酶的活性，其它的蛋白可能起到修飾作用或者與形成一定的結構有關，如與在膜上的定位或形成膜上的通道有關。它們的量約和結合核糖體的量相等。表明它起到結構功能的作用。它位於ER膜的內表面上。表明信號肽在被切割前必須穿過膜。
膜上核糖體受體又稱為多肽轉運裝置（translocationmachinery）或核糖體親和蛋白（Ribophorin）。可能由於核糖體受體和核糖體接觸後，在膜上聚集而形成孔道，使信號肽及其相連的新生肽得以通過。此時SRP與其受體分離恢復游離狀。翻譯和轉運完成後，核糖體大、小亞基相互解離，核糖體也發生解聚，通道消失，ER的膜也恢復完整的脂雙層。
