一、概述

膜泡运输中，研究比较清楚的有三种包被膜泡：

COPⅡ包被膜泡

COPⅠ包被膜泡

网格蛋白-接头蛋白包被膜泡

二、COPⅡ包被膜泡

2.1 启动分子：Sar1

Sar1是一种小分子GTP结合蛋白，存在于细胞质基质中。

初始状态：与GDP结合，无活性。

2.2 组装过程

Sar1激活：

• 内质网膜上有鸟苷酸交换因子，催化Sar1释放GDP、结合GTP。

• Sar1-GTP构象改变，暴露出脂肪酸链，插入内质网膜。

• 启动COPⅡ包被膜泡的合成。

招募内层包被蛋白：

• Sar1作为“召集者”，首先招募Sec23和Sec24蛋白。

• Sec23/Sec24形成二聚体，形状弯曲，像一对相交的弓。

• 该二聚体向膜表面施加压力，促使膜弯曲，有助于出芽。

招募外层包被蛋白：

• 进一步招募Sec13和Sec31蛋白。

• 这两种蛋白覆盖在外表面，形成包被的表层。

• 纯化研究发现，Sec13/Sec31可自组装形成网格结构，发挥COPⅡ包被膜泡的骨架作用。

2.3 脱包被

关键：Sar1水解GTP，转变为Sar1-GDP。

Sar1失活后，外面包被的各种蛋白离开膜泡，完成脱包被。

2.4 功能

介导顺向运输：从内质网到高尔基体的转运。

三、COPⅠ包被膜泡

3.1 启动分子：Arf

与COPⅡ不同，COPⅠ的启动GTP结合蛋白是Arf（而非Sar1）。

3.2 运输方向

介导逆向运输：

高尔基体反面 → 高尔基体顺面

高尔基体顺面网状区（CGN） → 内质网

方向与COPⅡ相反。

3.3 两大功能

功能一：膜质再循环

问题：COPⅡ持续将内质网膜泡运输到高尔基体，会导致内质网膜成分减少、高尔基体膜面积增大，膜结构失衡。

解决：COPⅠ将膜泡从高尔基体运回内质网，维持膜质的动态平衡（有去有回）。

功能二：回收内质网逃逸蛋白

背景：COPⅡ形成时，一些本应留在内质网的驻留蛋白可能被错误包装进入膜泡，逃逸到高尔基体。

解决：COPⅠ识别这些逃逸蛋白，将其捕获并运回内质网。

3.4 逃逸蛋白的回收信号

（1）可溶性驻留蛋白

哺乳动物：信号序列为KDEL（赖氨酸-天冬氨酸-谷氨酸-亮氨酸），位于蛋白质C端。

酵母：类似信号为HDEL（组氨酸替代赖氨酸）。

（2）膜蛋白驻留蛋白

信号序列为KKXX（两个赖氨酸后跟任意两个氨基酸）。

3.5 回收机制（以KDEL为例）

逃逸：带有KDEL的蛋白错误进入COPⅡ膜泡，被运到高尔基体。

识别：高尔基体内有KDEL受体，识别并结合KDEL序列。

回收：受体-蛋白复合物被包装进COPⅠ膜泡，逆向运回内质网。

解离：进入内质网后，KDEL受体与蛋白分离，蛋白留在内质网，受体可重复使用。

3.6 结合与分离的调控

KDEL受体在高尔基体结合KDEL，在内质网解离。

推测机制：与pH值或离子浓度差异有关（内质网与高尔基体的腔内环境略有不同）。

3.7 形象的比喻

内质网像一个“开放的监狱”：驻留蛋白可以越狱（逃逸），但COPⅠ会将其抓回——法网恢恢，疏而不漏。

3.8 其他滞留机制

除回收机制外，有些内质网驻留蛋白通过形成大复合物，体积过大无法进入转运膜泡，从而被动留在内质网。

四、网格蛋白-接头蛋白包被膜泡

4.1 启动分子

与COPⅠ相同：启动GTP结合蛋白也是Arf。

4.2 结构特点：双层包被

外层：网格蛋白。

内层：接头蛋白复合物。

4.3 网格蛋白的结构

形状像三条腿的结构。

每条腿由一条重链和一条轻链构成。

可自组装形成多角形网格，构成膜泡的骨架。

4.4 运输方向

从高尔基体TGN向多个方向运输：

• 胞内体

• 溶酶体

• 黑色素体

• 血小板囊泡

• 植物细胞中的液泡

在胞吞作用中：

• 细胞质膜形成内吞泡时，表面也会覆盖网格蛋白和接头蛋白。

五、三种包被膜泡总结