囊泡概念

囊泡是由单层膜所包裹的膜性结构，从几十纳米到数百纳米不等，主要负责细胞内不同膜性细胞器之间的物质运输，称之为囊泡运输。

运 输 物 质

通过囊泡运输的物质主要有两类：

01

囊泡膜上的膜蛋白和脂类等，参与细胞器的组成与特定的细胞功能(如细胞代谢和信号转导等)；

02

囊泡所包裹的内含物，如神经递质、激素、各种酶和细胞因子等，这些物质可参与蛋白质或脂类的降解或剪切功能等，或者分泌到细胞外，调节自身或其它细胞的功能。

转 运 过 程

这种方式主要见于细胞器之间的蛋白质运输，如蛋白质从内质网转运到高尔基体以及从高尔基体转运到溶酶体、分泌泡、细胞质膜、细胞外等，这种小泡称为运输小泡，转运过程称为囊泡运输。运输小泡直径为50～100nm，通常从一个细胞器以芽生方式形成，小泡内包裹被运输的蛋白质，当它到达靶细胞器时即与其融合，将蛋白质从一个细胞器运送到另一个细胞器。

蛋白质通过分泌途径进行运输至少可分为3个不同的阶段，首先是蛋白质从内质网中输出，然后呈递到高尔基体；其次是高尔基体内的运输；最后是高尔基体后的运输，此步包括了从高尔基体的反面高尔基网络到内体和质膜的蛋白质运输。

合成的分泌蛋白转运示意图（1-5代表合成和运输的顺序）

囊 泡 与 靶 细 胞 器 的 融 合

1．SNARE假说

从分子水平上来解释膜泡运输过程中融合机制的主要模型为SNARE假说。该假说认为每种类型的运输膜泡都有不同的v-SNARE蛋白质，可与相应靶膜上的特异的t-SNARE识别配对，通过这种特异的相互作用将膜泡锚定到靶膜上，形成反式SNARE复合物，然后在α-SNAP蛋白质的辅助下，通过NSF蛋白质的ATP酶活性可逆地解离SNARE蛋白质复合物，驱动膜融合，形成顺式SNARE复合物。

该假说认为膜泡的运输是特异的，因为介导膜泡融合的SNARE蛋白质之间的相互作用是特异的。尽管SNARE蛋白质是在神经元突触膜泡和质膜上发现的，但其同源物也存在于细胞间的其他运输过程中。几乎膜运输的每一步都是由一对不同的SNARE蛋白质（v-SNARE和t- SNARE）来进行的。

2．SNARE蛋白质的种类

SNARE蛋白质在所有迄今研究过的胞内运输途径巾仍然占据着中心位置。Syntaxin、SNAP25和VAMP/synaptobrevin是发现的SNARE蛋白质，也是研究最为详细的SNARE蛋白质。囊泡融合至少涉及3种蛋白质参与，v- SNARE、t- SNARE和SNAP25，也称为融合锚定蛋白。SNAP25由两条a-螺旋肽链组成，常与t- SNAREs相伴，为v-SNAREs的受体。体外研究表明，当含v - SNAREs脂质体与含t-SNAREs/SNAP25脂质体相接触时，先有锚定蛋白的结合，即两条α链的SNAP25与另各由一条a链的v-SNAREs和t-SNAREs相互织缠，将双方牢牢系住。这一过程在数秒钟即可完成。真核细胞中，除了上述3种蛋白，还有N-乙基马来酰亚胺敏感因子（NSF）参与囊泡融合。AFS为等大四聚体蛋白，可催化ATP水解。此外α-、β-、γ-SNAPs也参加囊泡融合过程。

SNARE是一些小的蛋白质，分子量为18～42KD。所有SNARE蛋白的标志是它们在近膜端区都含约60个保守的氨基酸残基组成的七段重复序列（称为SNARE基序）。可以形成coiled - coil结构，此螺旋束可连接两个相对的膜进行膜融合。例外是SNAP25蛋白质，这个蛋白质有两个SNARE基序，通过该蛋白质中央部分共价连接的棕榈酰基团而结合到膜上。大多数SNARE蛋白质是羧端锚定的跨膜蛋白（Ⅱ型整合膜蛋白质），带一很短的胞质外结构域或不带，具功能的氨基端朝向胞液。但也有许多SNARE蛋白质是通过棕榈酰化锚定在膜上，而没有跨膜结构域。

3．Rab蛋白在囊泡转运与融合中的调节作用

除了锚定蛋白外，还有其他一些蛋白参与调节囊泡转运。这其中Rab尤为重要。Rab属GTP结合家族，含有200个氨基酸，蛋白结构与Ras极为相似，通过不断结合与水解ATP的循环过程，调节囊泡的融合速度。胞浆中存在着异种蛋白，称为GDI，会抑制Rab和GDP的解离（因为胞浆内存在大量的GTP,若GDP脱落,Rab可能会在不正确的位置与GTP结合），而当Rab运输到特定位置后，GEF可特异性催化Rab与GDP解离，并与GTP结合，使Rab分子构象发生改变，从而同转运囊泡表面蛋白迅速结合。当囊泡融合时，GTP水解成GDP，与Rab分离。可以看出，Rab与GDP结合，再置换GTP，最后水解GTP构成调节囊泡融合的整个过程。这一循环过程受到Rab/GTP绝对结合率的严格调节。至于何种蛋白参与其调节，尚不得知。

RAB蛋白的细胞内分布和功能

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