个甘露糖残基被磷酸化。溶酶体酶蛋白的甘露糖一旦被磷酸化, 就带上了甘露糖6-磷酸标记。
16. 溶酶体的酶是如何经M6P分选途径进行分选的?
答: 溶酶体形成的M6P分选途径的主要过程是: 具有M6P标记的溶酶体酶在反面高尔基体网络与受体结合后,在网格蛋白帮助下形成具有网格蛋白外被的溶酶体酶分泌小泡, 网格蛋白解聚后的溶酶体酶分泌小泡与一种具有分选作用的细胞器�次级内体融合, 由于次级内体内部的pH≈5.5, 融合后的内体中的pH低于6, 所以与M6P受体结合的溶酶体酶与受体脱离, 释放到内体中,接着,由次级内体中的磷酸酶使溶酶体酶脱磷酸,防止溶酶体酶与M6P受体重新结合。融合后的次级内体可以通过出芽形成两种类型的小泡, 一种含有溶酶体酶蛋白但不含M6P受体,这种小泡可以同溶酶体融合,完成最终将溶酶体酶传递给溶酶体的过程。另一种小泡只含有M6P受体,不含有酶, 它们主要是同反面高尔基体膜融合,偶尔这种小泡也会同质膜融合完成M6P的再循环。 另一方面, 偶尔分泌到细胞外的溶酶体酶与质膜中M6P受体蛋白结合, 然后通过内吞作用被包装到初级内体中, 同次级内体融合后, 通过与来自反面高尔基体的溶酶体酶运输小泡相同的方式被传递给溶酶体。溶酶体酶的M6P分选途径有几个主要的特点:①M6P作为分选信号;②包埋在高尔基体中的受体能够被网格蛋白包装成分泌小泡;③ 出芽形成的溶酶体酶的运输小泡只同酸性的次级内体融合;④ 通过次级内体的分选作用使受体再循环。M6P分选途径是通过对一类遗传病: 称为溶酶体贮积症(lysosomal storage diseases)的研究发现的。此类遗传病是由于溶酶
体中缺少一种或几种酶所致。
17. 如何根据溶酶体贮积症研究M6P分选途径?
答: 溶酶体贮积症是一种遗传病, 是由于溶酶体中缺少一种或几种酶所致。这种病人不能消化糖脂和一些原本由溶酶体酶消化的细胞外的成份, 使这些物质作为大的包涵体积累在溶酶体中。 I-细胞病(I-cell disease)是一种特别严重的溶酶体贮积症, 这种病人的溶酶体中缺少多种酶。通过比较I-细胞病人和正常人的溶酶体酶的差异发现M6P是溶酶体酶的分选信号, 病人细胞中缺少GlcNAc 磷酸转移酶, 不能使溶酶体酶带上甘露糖6-磷酸标记, 缺少M6P信号的溶酶体酶不能进入溶酶体, 而被分泌到细胞外。从I-细胞病人中分离成纤维细胞培养在含有M6P溶酶体酶的培养基中,发现细胞中溶酶体的量几乎达到正常人的水平, 这一发现说明细胞质膜含有M6P受体, 并且能够通过内吞作用将培养液中溶酶体的酶转运到细胞内。因为添加的溶酶体酶开始是在培养基中, 后来进入了细胞内的溶酶体, 只能用质膜的M6P受体转运来解释。 18. 请举例说明溶酶体酶进入溶酶体的非M6P途径的可能方式。 答:溶酶体酶进入溶酶体的非M6P途径可两种可能方式:一种是作为膜蛋白,合成时就插在膜上,; 另一种可能就是作为前体合成并结合在膜上, 进入溶酶体膜后水解释放到溶酶体腔中。如β-葡糖脑苷脂酶(β-glucocerebrosidedase), 此酶作为前体合成并结合在膜上,但是成熟后仍然结合在溶酶体的膜上。酸性磷酸酶在合成时是以前体形式被合成的并且作为ER的整合蛋白结合在ER的膜中。这种膜结合的前体酶通过高尔基体被运入溶酶体, 最后通过切割作为成熟的酸性磷酸酶被
释放到溶酶体的腔中。指导膜结合蛋白从ER进入溶酶体的寻靶信号是一段特殊的氨基酸序列,这段序列位于跨膜蛋白的细胞质结构域。如果将酸性磷酸酶的细胞质结构域中的一个酪氨酸突变后, 这种酶的前体就只能结合在ER的膜而不能进入溶酶体中。在其他的溶酶体酶中也发现类似的情况,说明酪氨酸是溶酶体酶寻靶信号的组成部分。 19. 极性细胞中的膜蛋白通过什么方式进行选择性运输的? 答: 在极性细胞中, 如上皮细胞, 细胞膜分成顶端膜和基底外侧膜, 两部分细胞膜含有不同的膜蛋白和膜脂, 糖脂和糖蛋白只存在于顶部细胞膜中。在这种有极性的细胞中, 细胞质膜蛋白的分泌具有选择性, 主要是通过反面反面高尔基网络进行选择性包装, 将不同部位膜蛋白包装到不同的小泡, 然后运送到不同的部位。通过病毒感染实验和基因重组实验,证明极性膜蛋白的定位信号在膜蛋白中。当用流感病毒感染MDCK表皮细胞时, 子代病毒从顶部质膜出芽释放出来; 但是若用VSV病毒感染MDCK细胞时, 子代病毒是通过基底侧质膜出芽。出芽地点的不同是由于病毒外壳蛋白成熟时被运输的地点不同。流感病毒的HA糖蛋白合成后从高尔基体运送到顶部质膜, 而VSV糖蛋白(G蛋白)则从高尔基体运送到基底侧质膜。利用重组DNA技术, 将编码HA的基因导入未感染的细胞, 发现所表达的HA都定位在顶部质膜, 这表明定位信号位于HA糖蛋白上。极性细胞中可通过转胞吞(transcytosis)作用进行膜蛋白的选择性运输。如在肝细胞中, 合成的基底侧质膜蛋白与顶部质膜蛋白先是在一起被运送到基底侧质膜, 然后通过内吞作用将这两种类型的蛋白包装到同一种小泡, 通过分选作用, 将内吞泡中基底侧质
膜的蛋白质分选出来,再将它运回到基底侧的质膜循环使用。而携带顶部质膜蛋白的小泡则跨过细胞质膜与顶部质膜融合, 这种过程称为转胞吞作用。
20. 什么是受体介导的内吞作用?有什么特点? 基本过程怎样? 答: 是一种特殊类型的内吞作用，主要是用于摄取特殊的生物大分子。被吞入的物质首先同细胞质膜的受体蛋白结合, 同受体结合的物质称为配体(ligand)。配体可分为四大类:Ⅰ.营养物, 如转铁蛋白、低密度脂蛋白(LDL)等; Ⅱ.有害物质, 如以葡萄糖和甘露糖为末端的糖蛋白; Ⅲ.免疫物质, 如免疫球蛋白、抗原等; Ⅳ.信号物质, 如胰岛素等多种肽类激素等。受体介导的内吞作用有两个主要特点: ①配体与受体的结合是特异的, 具有选择性; ②要形成特殊包被的内吞泡。大致分为四个基本过程∶①配体与膜受体结合形成一个小窝(pit); ② 小窝逐渐向内凹陷.然后同质膜脱离形成一个被膜小泡;③ 被膜小泡的外被很快解聚, 形成无被小泡, 即初级内体;④ 初级内体与溶酶体融合,吞噬的物质被溶酶体的酶水解。
21. 受体介导的内吞中, 内吞泡中的配体、受体和膜成分的去向如何? 答:在受体介导的内吞作用中,随内吞泡进入细胞内的物质可分为三大类∶配体(猎物)、受体和膜组分, 它们有着不同的去向: 在受体介导的内吞中,配体基本被降解, 少数可被利用。大多数受体能够再利用, 少数受体被降解。通常受体有四种可能的去向: ① 受体内吞之后,大多数受体可形成载体小泡重新运回到原来的质膜上再利用，这些受体主要是通过次级内体的分拣作用重新回到细胞质膜上(如M6P受体、LDL受体)。
