跨膜蛋白在RER和合成及膜转移机制

日期：2023-06-06 13:10:36

跨膜蛋白是一类膜蛋白，其在细胞膜上同时存在于胞内和胞外两个不同的环境中。跨膜蛋白广泛存在于生物膜系统中，包括细胞膜、内质网（endoplasmic reticulum，ER）和高尔基体等细胞器膜。跨膜蛋白的结构复杂多样，由不同数量的跨膜区域组成，因此其合成和转运机制也多种多样。本文将着重介绍跨膜蛋白在内质网的合成及膜转移机制。

一、跨膜蛋白在内质网上的合成

细胞内的跨膜蛋白通常是由多肽链在汇合处形成的，并经过翻译后质量控制（quality control）检查，之后成功折叠成为稳定的构象。正常情况下，跨膜蛋白的水溶性区域（如N末端、C末端和内部环区）与胞质液相互作用弱，而其跨膜区域则嵌入到内质网膜上。

在跨膜蛋白N末端的信号肽中含有识别靶向内质网的信号序列。细胞在合成跨膜蛋白的时候，信号肽被蛋白酶切除后，其暴露出来的氨基酸序列能够与SRP（signal recognition particle）结合形成复合物，并将跨膜蛋白导向内质网。SRP与复合物上的受体相互作用，之后复合物被定向到轮廓突出的内质网上。

跨膜蛋白在内质网上的合成过程就是如此简单而又复杂，需要多种参与因素协同作用，才能确保跨膜蛋白的正常合成和稳定折叠。

跨膜蛋白

二、跨膜蛋白在内质网上的膜转移机制

跨膜蛋白在内质网上的折叠和转运过程中，包括了大量的辅助因子。这些因子在协调胞内蛋白合成质量控制和蛋白稳定折叠过程中发挥重要作用。

1、伴随蛋白复合物（chaperone complex）

  伴随蛋白复合物是一种高保真的氧化还原酶系统，负责向跨膜蛋白提供折叠机会，以及维持跨膜蛋白的稳定性。该复合物由多个成员组成，如Sec63、 BiP和GRP94等，它们能够协同作用，将已经合成的跨膜蛋白转移到适当的位置，使其能被顺利折叠和完成后续的翻译。

2、糖基化（glycosylation）

  在跨膜蛋白折叠过程中，部分位于蛋白结构上的糖类化合物也可参与到膜转移中。这些糖链分别由GlycotransferaseI、Golgi-MannosidaseII和EndoH这些alpha-1,3-mannosidase所催化的酶进行剪切或加工等调整，以便完成折叠和转运过程。

3、碳水化合物修饰和酪氨酸激酶

  一些特定的碳水化合物修饰可以帮助跨膜蛋白定位到内质网上，例如N端末端的甘露糖基化和C末端的磷酸基化。此外，一些跨膜蛋白还会与酪氨酸激酶相互作用，形成一个调节策略。这种策略可以适应细胞内环境和对外界的应激反应，以保证跨膜蛋白在不同生物学过程中的功能正常发挥。

跨膜蛋白的合成和转运是一个复杂的机制，在细胞内部先后经过多个复杂的调整和质量控制。这种机制的顺利实现需要多种因素协同作用，以确保跨膜蛋白能够正常折叠和正确定位到内质网上。