蛋白質の輸送 細胞内区画へのタンパク質の輸送 1 細胞内小器官 2 Fig12-01 細胞内小器官 細胞質： 蛋白質の合成、分解 核： DNAの貯蔵、複製、転写 小胞体： 分泌蛋白質や膜蛋白質の合成、Ca２＋の貯蔵、脂質の合成 粗面小胞体： リボソーム付着 滑面小胞体： リボソームなし ゴルジ体： 蛋白質の送り出し（膜蛋白質、分泌蛋白質等） ミトコンドリア： 酸化的リン酸化、電子伝達→ATP合成 葉緑体（色素体）： 光エネルギーでATPの合成 リソソーム： 外部から取り込んだ分子や、不要な細胞内小器官の分解 ペルオキシソーム： 酸化反応 細胞内小器官の進化過程 分泌蛋白質の輸送の流れ 粗面小胞体 ゴルジ体 分泌小胞 Fig12-05 5 蛋白質の輸送メカニズム 開閉型輸送：核 核膜孔複合体による選抜 膜透過型輸送：（ミトコンドリア、ペルオキシソーム、 色素体、小胞体） 細胞質から、細胞内小器官へ、 蛋白質はほどけた状態で膜を透過 小胞輸送：（小胞体から細胞外まで） 輸送小胞による輸送 内腔の蛋白質が積荷 6 小胞による輸送 処方 （小胞体以降） Fig12-07 7 Green Fluorescent Protein, GFP Green Fluorescent Protein, GFP 下村 脩（2008年ノーベル化学賞） プリオン化した酵母 8 シグナル配列 核: シグナル配列 受容体 核移行シグナル（Nuclear Localization Signal） 核外搬出シグナル（Nuclear Export Signal） 膜転送装置（トランスロケ−ター、トランスロコン） ミトコンドリア、ペルオキシソーム、色素体、小胞体 Table12-3 9 シグナル配列とシグナルパッチ （リソソーム） 10 核への輸送 • • • • 開閉型輸送：核膜孔 蛋白質の構造はほどけない 核移行シグナル（Nuclear Localization Signal） 核外搬出シグナル（（Nuclear Export Signal） シグナルの位置はどこでも可 核内搬入受容体 核外搬出受容体 RanGTP（分子スイッチ） Figp704 11 核膜：二重膜 内膜と外膜 外膜は小胞体と連続 12 Fig12-08 核膜孔複合体（Nuclear pore complex, NPC) ５０種類以上のヌクレオポリンから構成 １２５MDa、 Fig12-09 13 核膜孔 ３０００〜４０００個存在 自由に拡散では、５０００以下OK ６万以上は通れない→能動輸送 9nm：リボソーム 30nm Fig12-10 14 シグナル配列の変異・置換 蛋白質の局在化を制御 Fig12-11 15 核内搬入受容体 Fig12-13 16 Ran 細胞質： GDP型： GAP 核内： GTP型： GEF (GTPase Activating Protein ) （Guanine Exchange Factor） Fig12-14 17 核内搬入受容体 単独でload RanGTPの結合でrelease 核外搬出受容体 （細胞質） RanGTPとともにload （核内） RanGDP型でrelease （核内） （細胞質） 18 Ran 分子スイッチ 19 分子スイッチ：GTPase ＥＦ−Ｔｕ，ＥＦ−Ｇ 20 転写因子の核移行シグナル近傍の脱リン酸化→核への局在化 Ca2+がカルシニューリンを活性化→活性化T細胞核因子の核移行シグナルが出現 21 Fig12-18 有糸分裂における核 22 Fig12-20 膜透過型輸送 • 蛋白質はほどける（unfold） シャペロン（ｈｓｐ：heat shock protein) 翻訳と共役する（coupleする） • 膜上の蛋白質転送装置（トランスロケ−ター,トランスロコン） 23 ミトコンドリア 構造：外膜、内膜、マトリックス 膜透過型輸送 シグナル配列 タンパク質転送装置（トランスロケ−ター） 外膜：TOM複合体、SAM複合体 内膜：TIM23,TIM22、OXA複合体 蛋白質はほどける（unfold) HSP70 細胞質、マトリックス ATP加水分解 内膜の電位 Figp713 24 ミトコンドリアと葉緑体の構造 Fig12-21 25 ミトコンドリアのシグナル配列 正電荷のアミノ酸がαヘリックスの片側に集まる 反対には非極性 Fig12-22 26 転送装置：translocator 外膜：TOM複合体 SAM複合体 内膜：TIM２３複合体，TIM２２複合体,OXA複合体 27 マトリックスの蛋白質の輸送プロセス TOM複合体 c TIM23複合体 Fig12-25 28 マトリックスの蛋白質の輸送プロセス 細胞質のHsp70：蛋白質の構造をほどく TOM複合体とTIM23複合体を経由、膜電位も関与 ミトコンドリアのHsp70：蛋白質による構造形成 Fig12-26 29 外膜のβ-バレル構造の蛋白質のプロセス Fig12-27 30 内膜と膜間腔の蛋白質 31 葉緑体への蛋白質の輸送プロセス チラコイド（光合成、ATP合成） 32 Fig12-29 キーワード 細胞内小器官： 細胞質、核、粗面小胞体、滑面小胞体、ゴルジ体、葉緑体、ペルオキシ ソーム、リソソーム 開閉型輸送 膜透過型輸送 小胞輸送 シグナル配列 核移行（保留）シグナル（Nuclear localization signal） 核外搬出シグナル（（Nuclear export signal） 核膜孔複合体、ヌクレオポリン 核内搬入受容体 格外搬出受容体 RanGTP 外膜：TOM複合体, SAM複合体 内膜：TIM複合体（TIM23,TIM22）OXA複合体 HSP70 ストロマ 33 小胞体 滑面小胞体 粗面小胞体（膜蛋白質、分泌蛋白質） 小胞体シグナル配列 SRP SRPリセプター Sec61複合体（タンパク質転送装置） 輸送開始配列、輸送停止配列 Figp723 34 ミトコンドリア、葉緑体など 小胞体 Fig12-35 35 Fig12-36 36 37 Fig12-38 シグナル識別粒子（Signal Recognition Particle) RNA＋６蛋白質サブユニット Fig12-39 38 翻訳複合体＋SRP SRP受容体 蛋白質転送転送装置 Fig12-40 39 膜蛋白質や分泌蛋白質を合成するリボソームは小胞体膜に結合 Fig12-41 40 Sec61複合体 Fig12-42 41 Fig12-43 42 Fig12-44 43 分泌蛋白質の透過プロセス Fig12-45 44 一回膜貫通蛋白質 輸送開始配列 輸送停止配列 Fig12-46 45 方向性の異なる一回膜貫通蛋白質の透過経路 Fig12-47 46 膜蛋白質 Fig12-48 47 膜貫通ドメイン ハイドロパシープロット Fig12-49 48 小胞体での糖鎖修飾 アスパラギン結合型（N−結合型）オリゴ糖 O−結合型オリゴ糖：ゴルジ体 Fig12-50 Fig12-51 50 オリゴ糖のキャリアー Fig12-52 51 N−結合型オリゴ糖と蛋白質の小胞体での品質管理 Fig12-53 52 フォールデングに失敗した蛋白質は細胞質へ運ばれプロテオソームで分解 Fig12-54 53 変性蛋白質応答 Fig12-55 54 Fig12-55 55 小胞体でのリン脂質の合成 Fig12-57 56 スクランブラーゼとフリッパーゼ フリップ・フロップの10万倍 Fig12-58 57 GPIアンカー蛋白質 Fig12-56 58 キーワード SRP SRPリセプター Sec61複合体 Sec62 分泌型 蛋白質輸送チャネル 輸送開始配列、輸送停止配列 Ｎ—結合型オリゴ糖 BiP：フォールディングと小胞体への取り込み Protein disulfide isomerase (S-Sの形成) ドリコール 変性蛋白質応答 カルネキシン、カルレティキュリン スクランブレース フリッパーゼ 59 60 Fig12-59 61
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