COP-被膜小泡形成的機理［細胞生物學］
發布時間：2011-10-18 共1頁
COP-被膜小泡形成的機理
COP-被膜小泡介導的是非選擇性的小泡運輸， 包括從內質網到高爾基體潴泡、從一個潴泡到另一個潴泡、到反面高爾基體網絡以及從反面高爾基體向ER的回運。
■ 小GTP結合蛋白（small GTP binding protein）
小GTP結合蛋白是細胞內的一個大的蛋白家族， 它以兩種狀態存在： 同GTP結合時， 具活性狀態； 同GDP結合， 則是非活性狀態。小GTP結合蛋白的活性和非活性狀態的轉變取決于兩種蛋白： 一種是鳥嘌呤核苷釋放蛋白（guanine-nucleotide-releasing protein， GNRP）， 它催化GDP同GTP的交換。另一種是GTP 酶激活蛋白（GTPase-activating protein， GAP）， 它觸發結合的GTP水解。
在COP-被膜小泡的形成中小G蛋白起重要作用。
■ 裝配反應因子及COPⅠ被膜小泡的形成
● 裝配反應因子（assembly reaction factor， ARF）
裝配反應因子被認為是外被體外被的裝配和去裝配的信號。ARF是一種單體GTPase.
當ARF同GDP結合時，游離存在于胞質溶膠中，若同GTP結合，GTP使ARF的構型發生改變，暴露出它的脂肪酸鏈，并隨即插入到供體膜中。同膜結合后的ARF――GTP可以同外被體結合，形成被膜小泡。
● 外被體蛋白質Ⅰ（coatmer proteinⅠ， COPⅠ）
COPⅠ是一種胞質溶膠蛋白質復合物，由7個亞基組成：α、β、β＇、γ、δ、ε、ζ。COPⅠ在出芽小泡的胞質溶膠面聚合， 形成COPⅠ被膜小泡。由COPⅠ作為外被的小泡稱為COP Ⅰ被膜小泡。
● COPⅠ被膜小泡的形成
通過無細胞系統研究了COPⅠ運輸小泡的出芽過程（圖9-69）：① 一種胞質溶膠中的小分子GTP結合蛋白，即ARF，釋放所結合的GDP，然后同GTP結合，形成ARF-GTP復合物，并整合在高爾基體膜中。GDP與GTP的交換是由高爾基體膜中的一種酶催化的；② COPⅠ同ARF以及高爾基體膜蛋白的細胞質部分結合；③在脂酰CoA（fatty-acyl CoA）的幫助下形成COPⅠ被膜小泡，但脂酰CoA的確切作用尚不清楚。一旦COPⅠ小泡形成就立即從供體膜釋放出來，COPⅠ包被去聚合， 并與膜脫離， 這一過程是由與ARF結合的GTP水解所觸發。
圖9-69 COPⅠ被膜小泡形成的過程
在高爾基體膜中一種酶的催化下，ARF蛋白將所結合的GDP與GTP進行交換，出芽隨即開始。ARF-GTP與高爾基體膜中ARF受體結合后，外被體與高爾基體的胞質溶膠面結合并聚合成纖維狀外被體，誘導出芽形成小泡。在出芽形成小泡過程中，不僅將被運輸的物質包進小泡，也包括其他一些膜蛋白，其中包括V-SNARE，它的作用是導航，指引小泡到達正確的目的地。脂酰CoA幫助小泡與供體膜脫離，隨著GTP的水解小泡的外被解聚。
● COPⅠ被膜小泡介導的運輸方向［］
前面討論過內質網滯留蛋白都有KDEL信號， 如果錯誤輸出到高爾基體，則由位于高爾基體膜囊中的KDEL受體識別并與之結合。這種受體又是如何被COPⅠ識別并包裝進入COPⅠ小泡？ 研究發現， KDEL受體的細胞質面有Lys-Lys-X-X序列作為COPⅠ的識別信號。同樣，其他要回運到ER的蛋白的細胞質面都有這種信號。由此推測， COPⅠ被膜小泡介導的運輸方向是從高爾基體到內質網的回流。
■ COPⅡ小泡的形成
● 外被體蛋白Ⅱ（COPⅡ）
COPⅡ小泡介導從ER到高爾基體的運輸，所以小泡首先是從ER形成的，其外被蛋白與COPⅠ相似但不相同，故稱為COPⅡ被膜小泡。COPⅡ也是多亞基的蛋白復合物， 構成的亞基有Sec23/Sec24、Sec13/Sec31和Sec16等。
● COPⅡ被膜小泡的裝配
COPⅡ小泡的裝配需要一種稱為Sar1的G蛋白的參與。當Sar1中GDP與GTP進行了交換， 誘導Sec23和Sec24蛋白的結合，接著是Sec13和Sec31蛋白的結合，最后由一種結合在ER表面的大蛋白質，Sec16與Sec23/Sec24復合物、Sec13/Sec31復合物相互作用，裝配成一個完整的小泡。
● 識別信號
在COPⅡ的小泡膜上有一個相對分子質量為24kDa的蛋白質幫助選擇被運輸的可溶性的ER蛋白。COPⅡ小泡裝配時的識別信號是雙酸性分選信號（di-acidic sorting signal）， 如Asp-X-Glu.這種信號序列與COPⅡ的一個或多個亞基結合。另外，從ER形成的COPⅡ小泡常常相互融合成大的運輸小泡，這種大的小泡需要以微管作為運輸軌道向高爾基體運輸。
