内膜系统和分泌途径

内膜系统是膜的网络，通过囊泡运输的连接途径合成、修饰、分类和发送蛋白质和脂质。

Definition

内膜系统是通过囊泡运输连接的一系列相互关联的膜和细胞器，负责蛋白质和脂质的合成、修饰和靶向；分泌途径是新合成的蛋白质从内质网到达其目的地的定向路线。

Scope

本主题涵盖内质网、高尔基体、内体、溶酶体以及连接它们的囊泡；它追踪分泌途径，从共翻译进入内质网，经过高尔基体修饰，到分类运往细胞表面或溶酶体，以及内吞途径向内运输。

Core questions

• 蛋白质在合成过程中如何进入内质网？
• 高尔基体如何修饰和分类蛋白质？
• 运输囊泡如何形成、靶向并与正确的膜融合？
• 蛋白质如何被导向溶酶体而非细胞表面？

Key theories

囊泡运输和分泌途径

Palade追踪了新合成的蛋白质从内质网经高尔基体到分泌囊泡的过程，建立了分泌途径；后来的工作确定了外壳蛋白和SNARE介导的融合是囊泡出芽和靶向的机制。

Mechanisms

分泌或膜蛋白带有一个信号序列，该序列将核糖体导向内质网，链在此处进行易位和折叠。内质网将货物通过COPII包被囊泡输出到高尔基体，在那里进行糖基化和进一步加工。外壳蛋白塑造出芽囊泡，Rab GTP酶和系链引导靶向，SNARE蛋白驱动融合，将货物递送至内体、溶酶体或质膜。内吞作用则向内运行，内化膜和细胞外物质。

Clinical relevance

分泌途径是细胞如何构建其表面、分泌蛋白质和维持细胞器身份的基础，它是细胞生物学和生物技术中蛋白质生产的核心框架。本文的论述是描述性的，不具指导性。

History

Palade在20世纪中叶的显微镜和脉冲追踪实验揭示了分泌途径；Schekman的酵母遗传学和Rothman的生物化学后来定义了囊泡出芽和融合的保守机制，Blobel的信号假说解释了蛋白质如何被靶向到该系统中。

Key figures

• George Palade
• James Rothman
• Randy Schekman
• Günter Blobel

Seminal works

• palade1975
• rothman1996

Frequently asked questions

什么是分泌途径？

它是蛋白质在内质网合成后，通过运输囊泡穿过高尔基体，到达细胞表面、细胞外空间或其他细胞器的途径。

SNARE蛋白有什么作用？

运输囊泡及其靶膜上的SNARE蛋白配对，使两个膜靠近并驱动它们的融合，从而递送囊泡的内容物。