真核细胞非经典蛋白分泌途径

在生物体中, 细胞间的信息传递是细胞生长、分化、发育、增殖、凋亡等生命活动的基本保证, 而蛋白分泌是细胞间信息传递的重要方式。大多数分泌蛋白都是通过内质网-高尔基体(ER-Golgi)途径分泌的。然而越来越多的研究表明, 存在着一类无信号肽的分泌蛋白, 这类蛋白不依赖ER-Golgi途径就能分泌到细胞外发挥功能, 被称为非经典分泌蛋白。非经典蛋白的分泌有其特有的机制, 它对ER-Golgi分泌途径是一种必要和有益的补充。非经典分泌与细胞增殖、免疫反应、肿瘤形成、传染病病理学等密切相关。文章旨在对非经典分泌蛋白的特点、分泌机制及生物学意义进行概述。     

非经典的蛋白质分泌途径

蛋白质分泌是细胞间进行信息传递的重要方式之一。一般的分泌蛋白在其N端都具有信号肽序列,可以通过经典的内质网-高尔基体途径进行运输,并最终分泌到细胞外。近来发现细胞内存在另一类分泌蛋白,它们能够分泌到细胞外发挥功能,但却没有典型的信号肽序列,被称为非经典分泌蛋白。越来越多的证据表明,这类蛋白质的分泌有其独特的机制。本综述了这类蛋白质的各种分泌机制及可能的生理意义。     

哺乳动物非经典分泌信号肽介导重组EGFP蛋白向毕赤酵母细胞壁转运

为探索哺乳动物非经典分泌信号肽在毕赤酵母表达系统中引导重组蛋白分泌的作用,本研究将一段来源于小鼠同源异型框蛋白(En2)的分泌信号序列(SS)融合至EGFP蛋白的N端,在毕赤酵母中表达。实验结果显示SS信号肽能通过一种不同于经典的内质网-高尔基体分泌通路的方式将EGFP蛋白分泌至细胞膜表面,与α交配因子前导肽相比,显著降低了细胞的内质网压力。本研究提示哺乳动物非经典分泌信号肽可作为递送重组蛋白至酵母膜表面的一项工具。     

Caspase-1介导的蛋白质分泌机制新进展

此前多数观点认为内质网一高尔基体运输是经典的分泌型蛋白质分泌出胞的途径。它们要先翻译出一段信号肽,这段信号肽将mRNA连同核糖体转移到内质网上并使合成的蛋白质保存于内质网内,而后通过高尔基体分泌出胞。     

肝细胞生成素——一种非经典分泌蛋白

肝细胞生成素(hepatopoietin ,HPO)是一种分泌蛋白.为了研究肝细胞生成素的分泌途径,利用SignalP软件分析了HPO的氨基酸序列,但HPO序列中没有经典分泌蛋白的信号肽.Western印迹实验证明,HPO能以双体形式从细胞中分泌出来.特异性体外阻断实验表明,布雷菲尔德菌素A(brefeldinA)和莫能菌素(monensin)都不能阻断HPO的分泌,说明HPO并不通过经典的内质网 高尔基体(ER -Golgi)途径分泌;优降糖(glyburide)对HPO的分泌没有抑制作用,说明HPO的分泌并不是由ABC1(ATP bindingcassette)转运子介导的;DNP和NH4Cl也不能刺激HPO的分泌,说明内体 溶酶体系统不参与HPO的分泌.上述结果表明,HPO是一种非经典分泌蛋白(non classicalsecretoryprotein) ,能以双体形式从细胞中分泌出来.但和已知的非经典分泌蛋白IL -1β不同,HPO的分泌并不是通过ABC1转运子介导的,内体 溶酶体系统也不参与其分泌.     

植物表达分泌蛋白的运输及定位

分泌途径主要由内膜系统构成,内质网和高尔基体对于分泌蛋白的运输及定位具有重要作用。分泌蛋白的运输包括顺行途径和逆行途径。蛋白质通过质流和受体介导的途径运输到小泡中。在植物中,分泌蛋白的运输主要通过小泡和相连的小管来完成。分子伴侣和质量控制不仅能优化新合成蛋白的折叠和组装,而且去除了有折叠缺陷的蛋白。分泌蛋白的定位需要特定的信号肽,而高尔基体固有蛋白以依赖跨膜长度的方式,沿着分泌途径的细胞器分布。本文对植物表达分泌蛋白的分泌途径及定位、相关的分子伴侣和质量控制进行了综述。     

大肠埃希氏杆菌UTI89分泌蛋白组的预测分析

目的：从大肠埃希氏杆菌UTI89基因组中筛选出全部潜在的分泌蛋白并进行初步研究。方法：使用SignalP3.0、TatP1.0、 SecretomeP2.0等蛋白分析软件对5211个ORF进行预测;对筛选出的信号肽及分泌蛋白的基本特征进行统计学分析;使用Blast 2 Sequences进行同源性分析。结果：共筛选出432个sec途径分泌蛋白,19个Tat途径分泌蛋白,386个非经典分泌蛋白;信号肽、分泌蛋白平均长度分别为25.5aa、282.8aa;信号肽中出现频率最高的3种氨基酸依次为L、A、S;仅有两个信号肽的氨基酸序列完全相同,相应的分泌蛋白高度同源。结论：大肠埃希氏杆菌UTI89基因组中有837个ORF可能编码分泌蛋白;分泌蛋白集中在500aa以下;组成信号肽的氨基酸相对保守,多数为疏水氨基酸;信号肽变异性较大,含相同信号肽的蛋白可能由同源基因编码。     

板栗疫病菌中一个依赖于经典分泌途径的无信号肽分泌蛋白的鉴定

依赖于内质网/高尔基体的经典分泌途径是胞外分泌的主要途径。传统上认为,经典分泌途径所分泌的蛋白,通常都具有信号肽和高尔基体定位信息。经典分泌途径分泌蛋白由内质网向高尔基体运输,需要COPI小泡作为载体,而布雷非德菌素A(BFA)可以抑制COPI被膜小泡的形成,最终阻断分泌蛋白由内质网向高尔基体的运输。为建立一个简便的鉴别经典分泌途径分泌蛋白的方法,本研究从板栗疫病菌(Cryphonectria parasitica)分泌蛋白组数据库中选择一个不具有信号肽、跨膜区和高尔基体定位信息的氧化还原酶(POR),通过构建POR-GFP融合蛋白,观察其在野生型菌株和在受BFA处理菌株中的细胞定位,发现该融合蛋白的细胞内分布在野生型菌株呈弥散型分布,而在BFA处理菌株时呈聚集型分布,表明其在细胞内由内质网到高尔基体的运输受到了抑制。该结果表明,POR的分泌依赖于经典分泌途径,属于经典途径分泌蛋白。因此,GFP融合蛋白结合BFA处理可以准确鉴定经典途径分泌蛋白。     

地衣芽孢杆菌DSM13分泌蛋白信号肽分析

地衣芽孢杆菌是重要的工业微生物,对于其分泌途径及信号肽进行预测和分析,有助于改善影响蛋白分泌的关键因素,高效生产异源蛋白。本研究首次在全基因范围内,利用SignalPv3.0等方法识别了地衣芽孢杆菌DSM13中各种分泌蛋白的信号肽。DSM13信号肽类型包括分泌型Sec信号肽、双精氨酸Tat信号肽、脂蛋白信号肽、IV型纤毛结构信号肽及生物信息素信号肽。同时分析了分泌途径组成,信号肽长度,氨基酸组成,各分泌信号肽特征,与枯草芽孢杆菌的异同以及重要工业酶制剂的分泌途径。该研究对使DSM13成为更有效分泌表达外源蛋白表达系统,具有重要的理论指导意义。     

嗜酸氧化亚铁硫杆菌基因组分泌蛋白的初步分析

利用信号肽预测软件SignalP v3.0、跨膜螺旋结构预测软件TMHMM v2.0和非经典分泌蛋白预测软件SecretomeP对嗜酸氧化亚铁硫杆菌全基因组的3 218个氨基酸序列进行预测分析.结果表明在嗜酸氧化亚铁硫杆菌中有507个蛋白为分泌蛋白,其中分泌型信号肽120个(其中有9个为RR-motif亚组型信号肽),脂蛋白信号肽3个,Prepilin-like信号肽4个,非经典分泌蛋白380个.并对分泌型信号肽的长度分布、氨基酸使用频率和酶切位点的氨基酸使用频率作了统计.得分最高的100个非经典分泌蛋白中,有36个具有功能分类,主要是参与细胞壁、能量代谢及转运和结合的蛋白质.嗜酸氧化亚铁硫杆菌的这507个分泌蛋白所参与的生化过程可能发生在膜外的周质空间或是菌体外的场所,为该物种与矿物相互作用,以及对环境做出响应服务.     

内质网-高尔基体中间体功能研究进展

内质网-高尔基体中间体(ERGIC)的发现来自于对病毒蛋白胞内转运的研究.最初认为ERGIC是内质网和高尔基体之间的膜泡运输分选站,主要调控早期分泌途径中的货物分选及双向运输.随着研究的深入,发现ER-GIC在细胞应激条件下发挥其他重要细胞学功能,包括在自噬过程中调控早期自噬体膜的形成,以及在非经典蛋白分泌途径中扮演蛋...     

茎瘤固氮根瘤菌Azorhizobium caulinodans ORS571基因组分泌蛋白的生物信息学分析

为了获取茎瘤固氮根瘤菌(Azorhizobium caulinodans ORS571)的分泌蛋白,以便更深入地了解该菌的共生固氮作用,本研究采用SignalP、TMHMM、PSORTb、TargetP、LipoP、TatP和SecretomeP软件对该菌全部4717个蛋白序列进行分析预测。结果共识别了653个分泌蛋白,其中具有分泌型信号肽的蛋白54个,具有RR-motif型信号肽的蛋白1个,具有脂蛋白信号肽的蛋白2个和非经典分泌蛋白596个。该菌含信号肽分泌蛋白仅占全部蛋白的1.2%,低于其它固氮菌。在分泌蛋白中识别了核酸内切酶和核糖核酸酶等6个核酸酶。它们可能参与宿主植物遗传物质的降解,干扰宿主遗传代谢,进一步在宿主植物侵染过程中起到重要作用。此外还识别了超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽S-转移酶等4个抗氧化酶。它们可能参与活性氧的清除以保护固氮酶,是该菌固氮过程的重要参与者。     

全基因组预测糙皮侧耳经典胞外分泌蛋白

糙皮侧耳(平菇)作为目前木质纤维素降解模式真菌,其产生的胞外分泌蛋白在植物纤维素、半纤维素及木质素降解过程中发挥着重要作用。为了给蛋白质组学鉴定糙皮侧耳胞外分泌蛋白实验提供参考,利用常见的生物信息学工具SignalP、ProtComp、TMHMM、big-PI Fungal Predictor和TargetP对糙皮侧耳全基因组中的12 186条蛋白质序列进行经典分泌蛋白预测,同时,对上述分泌蛋白的氨基酸分布、信号肽长度和切割位点以及其理化性质等进行分析。结果表明,糙皮侧耳全基因组中含有359个经典分泌蛋白,其氨基酸长度主要集中于101~600之间;信号肽长度集中在18~21之间;信号肽切割位点属于A-X-A类型,除此之外还含有5条具有RR-motif的信号肽。对这些分泌蛋白进行功能注释,结果表明225个蛋白质为未知功能蛋白质;114个为已知功能蛋白质,主要功能注释集中于木质纤维素降解酶类,包括纤维素酶、半纤维素酶、木质素降解相关酶等。以上结果表明通过上述生物信息学分析实现了对糙皮侧耳全基因组经典分泌蛋白的有效预测。     

基因组水平预测稻瘟菌分泌蛋白组及富集分析

稻瘟菌分泌蛋白在稻瘟菌入侵植物过程中发挥着重要的作用。这些分泌蛋白中有很多是效应蛋白,这些效应蛋白可以干扰寄主的抗性、抑制寄主免疫反应。因此,对稻瘟菌分泌蛋白组的预测及功能分析就显得十分必要,也是目前植物和微生物分子互作研究领域的热点。使用SignalP、TMHMM及SecretomeP等软件,完成稻瘟菌分泌蛋白组的预测。同时,对含信号肽的经典分泌蛋白进行了GO功能富集、KEGG通路分析、结构域统计以及可降解植物成分的经典分泌蛋白预测等分析。结果显示,稻瘟菌含有约789个分泌蛋白,其长度多集中在100-500 aa;GO功能分析发现,这些分泌蛋白多富集在分泌途径及宿主互作中;KEGG分析显示,分泌蛋白在糖代谢途径中发挥着重要作用;大规模筛选预测到156个分泌蛋白具有降解植物细胞壁等成分的功能;同时还发现稻瘟菌中有可能存在大量不含信号肽的非经典分泌蛋白。通过设计的生物信息学流程,实现了稻瘟菌分泌蛋白组的预测;预测出经典分泌蛋白具有可降解植物细胞壁等成分以及参与糖代谢途径的功能;稻瘟菌中存在大量的无信号肽的非经典分泌蛋白。     

稻瘟病菌含信号肽小蛋白的计算机分析

结合计算机技术和生物信息学的方法,采用组合的信号肽分析软件SignalPv3.0、TargetPv1.1、Big-PIpredictor、TMHMMv2.0和SecretomeP对已公布的1486个稻瘟菌(magnaporthegrisea)小蛋白基因的N-端氨基酸序列进行信号肽分析,同时系统分析了信号肽的类型及结构。分析结果表明,在1486个稻瘟病菌小蛋白中,119个具有N-端信号肽的典型分泌蛋白。其中116个具有分泌型信号肽,1个具RR-motif型信号肽,2个具信号肽酶II型信号肽。在稻瘟病菌基因组中,分泌型小蛋白的序列是高度趋异的,仅出现少数氨基酸组成完全一致的信号肽,为进一步确认具有相同信号肽的分泌蛋白是否具有同源性,分别用BLAST2SEQUENCES对具有相同信号肽的分泌蛋白进行了序列对比。结果表明,具有相同信号肽的分泌蛋白同源性非常高。同时还采用Sublocv1.0对1486个小蛋白的亚细胞位置进行了预测,结果显示小蛋白的可能功能场所包括细胞质、细胞外、线立体和细胞核,功能场所位于细胞核的小蛋白是最多的。     

大肠杆菌中的蛋白质分泌

目前,在微生物遗传工程中应用的表达载体大多是指导目的基因在宿主的胞质中表达,尽管外源蛋白的产量可达菌体总蛋白的50％以上,但同时也存在不少缺点:(1)高水平表达的外源蛋白容易发生沉降、凝聚,难以重新折叠为正确构象,不易获得有功能的产品;(2)产品纯化工艺复杂;(3)对宿主有毒性作用,导致表达体系不稳定;(4)外源蛋白易被胞内蛋白酶降解。这使得微生物遗传工程的应用受到很大限制。 如果能使在胞质表达的外源蛋白分泌到胞外,既可纠正由子高表达所引起的种种不利。近十年开展了对E.coli中蛋白质定位的深入研究。E.coli的蛋白质最初都是在胞质合成的,通过分泌而定位于膜或周质。例如外膜蛋白A(OmpA)先以前体形式在胞质合成,然后借助信号肽的作用穿过内膜,在分泌过程中信号肽被切除成的成熟蛋白定位子外膜。现在许多作者利用E.coli分泌蛋白的信号肽序列与目的基因相融合,将外源蛋白分泌出胞质。如用碱性磷酸酶(phoA)的信号肽分泌人α干扰素,使产物的稳定性和产量都有所提高,并且可通过简单的物理技术得到产品。E.coli溶血素通过特殊的分泌机制穿越细胞膜分泌至培养基,现已尝试用该系统构建表达载体。 本文从信号肽的作用、成熟蛋白对分泌的影响、宿主在分泌中的作用、E.coli溶血素的分泌以及外源蛋白在E.coli中的分泌等几方面综述近几年研究E.coli蛋白质分泌的进展。     

人分泌粒蛋白III的克隆和表达(英文)

研究了一个新的人分泌蛋白基因_分泌粒蛋白III(secretograninIII,SgIII)。SgIII蛋白序列共有 4 6 8个氨基酸残基 ,N端有一段疏水信号肽 ,序列中含有DSTK重复序列和 7对二元碱性氨基酸 (dibasicsites) ,这些结构特点同其他分泌粒蛋白家族成员相类似。人源SgIII蛋白在小鼠、大鼠和爪蟾中各有一个同源蛋白。基因组分析表明 ,SgIII基因位于人 15号染色体上 ,含有 12个外显子 ,分布在 39kb长的基因组DNA上。Western印迹和免疫细胞化学实验证实 ,SgIII蛋白同其他分泌粒蛋白家族成员一样 ,通过分泌途径被分泌到胞外。SgIII在多种组织中都有表达 ,Northern印迹显示SgIII的mRNA主要有 2 .2kb和 1.9kb两种形式 ,但在脑中还有 4 .5kb和 3.3kb大小的两种特异转录本。     

信号肽对外源蛋白分泌效率的影响

信号肽在引导外源蛋白分泌过程中具有重要作用,本文从信号肽疏水性结构、构建分泌型载体以及分泌增强子、定位信号等几个方面介绍了信号肽对外源蛋白分泌效率的影响,在大量生产以酵母为表达宿主的治疗性蛋白方面具有广泛的应用前景。     

人分泌粒蛋白Ⅲ的克隆和表达

研究了一个新的人分泌蛋白基因－分泌粒蛋白Ⅲ（secretograninⅢ,SgⅢ),SgⅢ蛋白序列共有468个氨基酸残基,N端有一段疏水信号肽,序列中含有DSTK重复序列和7对二元碱性氨基酸（dibasic sites),这些结构特点同其他分泌蛋白家族成员相类似,人源SgⅢ蛋白在小鼠,大鼠和爪蟾中各有一个同源蛋白,基因组分析表明,SgⅢ基因位于15号染色体上,含有12个外显子, 分布在39kb长的基因组DNA上,Western印迹和免疫细胞化学实验证实,SgⅢ蛋白同其他分泌粒蛋白家族成员一样,通过分泌途径被分泌到胞外,SgⅢ在多种组织中都表达,Northern印迹显示SgⅢ的mRNA主要有2．2kb和1．9kb两种形式,但在脑中还有4．5kb和3．3kb大小的两种特异转录本。     

信号肽对外源蛋白分泌效率的影响

信号肽在引导外源蛋白分泌过程中具有重要作用,从信号肽疏水性结构、构建分泌型载体以及分泌增强子、定位信号等几个方面介绍了信号肽对外源蛋白分泌效率的影响,在大量生产以酵母为表达栽体的治疗性蛋白方面具有广泛的应用前景。