COP-被膜小泡形成的機(jī)理
COP-被膜小泡介導(dǎo)的是非選擇性的小泡運(yùn)輸， 包括從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體潴泡、從一個(gè)潴泡到另一個(gè)潴泡、到反面高爾基體網(wǎng)絡(luò)以及從反面高爾基體向ER的回運(yùn)。
■ 小GTP結(jié)合蛋白（small GTP binding protein）
小GTP結(jié)合蛋白是細(xì)胞內(nèi)的一個(gè)大的蛋白家族， 它以兩種狀態(tài)存在： 同GTP結(jié)合時(shí)， 具活性狀態(tài)； 同GDP結(jié)合， 則是非活性狀態(tài)。小GTP結(jié)合蛋白的活性和非活性狀態(tài)的轉(zhuǎn)變?nèi)Q于兩種蛋白： 一種是鳥嘌呤核苷釋放蛋白（guanine-nucleotide-releasing protein， GNRP）， 它催化GDP同GTP的交換。另一種是GTP 酶激活蛋白（GTPase-activating protein， GAP）， 它觸發(fā)結(jié)合的GTP水解。
在COP-被膜小泡的形成中小G蛋白起重要作用。
■ 裝配反應(yīng)因子及COPⅠ被膜小泡的形成
● 裝配反應(yīng)因子（assembly reaction factor， ARF）
裝配反應(yīng)因子被認(rèn)為是外被體外被的裝配和去裝配的信號(hào)。ARF是一種單體GTPase.
當(dāng)ARF同GDP結(jié)合時(shí)，游離存在于胞質(zhì)溶膠中，若同GTP結(jié)合，GTP使ARF的構(gòu)型發(fā)生改變，暴露出它的脂肪酸鏈，并隨即插入到供體膜中。同膜結(jié)合后的ARF——GTP可以同外被體結(jié)合，形成被膜小泡。
● 外被體蛋白質(zhì)Ⅰ（coatmer proteinⅠ， COPⅠ）
COPⅠ是一種胞質(zhì)溶膠蛋白質(zhì)復(fù)合物，由7個(gè)亞基組成：α、β、β＇、γ、δ、ε、ζ。COPⅠ在出芽小泡的胞質(zhì)溶膠面聚合， 形成COPⅠ被膜小泡。由COPⅠ作為外被的小泡稱為COP Ⅰ被膜小泡。
● COPⅠ被膜小泡的形成
通過(guò)無(wú)細(xì)胞系統(tǒng)研究了COPⅠ運(yùn)輸小泡的出芽過(guò)程：① 一種胞質(zhì)溶膠中的小分子GTP結(jié)合蛋白，即ARF，釋放所結(jié)合的GDP，然后同GTP結(jié)合，形成ARF-GTP復(fù)合物，并整合在高爾基體膜中。GDP與GTP的交換是由高爾基體膜中的一種酶催化的；② COPⅠ同ARF以及高爾基體膜蛋白的細(xì)胞質(zhì)部分結(jié)合；③在脂酰CoA（fatty-acyl CoA）的幫助下形成COPⅠ被膜小泡，但脂酰CoA的確切作用尚不清楚。一旦COPⅠ小泡形成就立即從供體膜釋放出來(lái)，COPⅠ包被去聚合， 并與膜脫離， 這一過(guò)程是由與ARF結(jié)合的GTP水解所觸發(fā)。
在高爾基體膜中一種酶的催化下，ARF蛋白將所結(jié)合的GDP與GTP進(jìn)行交換，出芽隨即開(kāi)始。ARF-GTP與高爾基體膜中ARF受體結(jié)合后，外被體與高爾基體的胞質(zhì)溶膠面結(jié)合并聚合成纖維狀外被體，誘導(dǎo)出芽形成小泡。在出芽形成小泡過(guò)程中，不僅將被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)包進(jìn)小泡，也包括其他一些膜蛋白，其中包括V-SNARE，它的作用是導(dǎo)航，指引小泡到達(dá)正確的目的地。脂酰CoA幫助小泡與供體膜脫離，隨著GTP的水解小泡的外被解聚。
● COPⅠ被膜小泡介導(dǎo)的運(yùn)輸方向
前面討論過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留蛋白都有KDEL信號(hào)， 如果錯(cuò)誤輸出到高爾基體，則由位于高爾基體膜囊中的KDEL受體識(shí)別并與之結(jié)合。這種受體又是如何被COPⅠ識(shí)別并包裝進(jìn)入COPⅠ小泡？ 研究發(fā)現(xiàn)， KDEL受體的細(xì)胞質(zhì)面有Lys-Lys-X-X序列作為COPⅠ的識(shí)別信號(hào)。同樣，其他要回運(yùn)到ER的蛋白的細(xì)胞質(zhì)面都有這種信號(hào)。由此推測(cè)， COPⅠ被膜小泡介導(dǎo)的運(yùn)輸方向是從高爾基體到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的回流。
■ COPⅡ小泡的形成
● 外被體蛋白Ⅱ（COPⅡ）
COPⅡ小泡介導(dǎo)從ER到高爾基體的運(yùn)輸，所以小泡首先是從ER形成的，其外被蛋白與COPⅠ相似但不相同，故稱為COPⅡ被膜小泡。COPⅡ也是多亞基的蛋白復(fù)合物， 構(gòu)成的亞基有Sec23/Sec24、Sec13/Sec31和Sec16等。
● COPⅡ被膜小泡的裝配
COPⅡ小泡的裝配需要一種稱為Sar1的G蛋白的參與。當(dāng)Sar1中GDP與GTP進(jìn)行了交換， 誘導(dǎo)Sec23和Sec24蛋白的結(jié)合，接著是Sec13和Sec31蛋白的結(jié)合，最后由一種結(jié)合在ER表面的大蛋白質(zhì)，Sec16與Sec23/Sec24復(fù)合物、Sec13/Sec31復(fù)合物相互作用，裝配成一個(gè)完整的小泡。
● 識(shí)別信號(hào)
在COPⅡ的小泡膜上有一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量為24kDa的蛋白質(zhì)幫助選擇被運(yùn)輸?shù)目扇苄缘腅R蛋白。COPⅡ小泡裝配時(shí)的識(shí)別信號(hào)是雙酸性分選信號(hào)（di-acidic sorting signal）， 如Asp-X-Glu.這種信號(hào)序列與COPⅡ的一個(gè)或多個(gè)亞基結(jié)合。另外，從ER形成的COPⅡ小泡常常相互融合成大的運(yùn)輸小泡，這種大的小泡需要以微管作為運(yùn)輸軌道向高爾基體運(yùn)輸。
COP-被膜小泡介導(dǎo)的是非選擇性的小泡運(yùn)輸， 包括從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體潴泡、從一個(gè)潴泡到另一個(gè)潴泡、到反面高爾基體網(wǎng)絡(luò)以及從反面高爾基體向ER的回運(yùn)。
■ 小GTP結(jié)合蛋白（small GTP binding protein）
小GTP結(jié)合蛋白是細(xì)胞內(nèi)的一個(gè)大的蛋白家族， 它以兩種狀態(tài)存在： 同GTP結(jié)合時(shí)， 具活性狀態(tài)； 同GDP結(jié)合， 則是非活性狀態(tài)。小GTP結(jié)合蛋白的活性和非活性狀態(tài)的轉(zhuǎn)變?nèi)Q于兩種蛋白： 一種是鳥嘌呤核苷釋放蛋白（guanine-nucleotide-releasing protein， GNRP）， 它催化GDP同GTP的交換。另一種是GTP 酶激活蛋白（GTPase-activating protein， GAP）， 它觸發(fā)結(jié)合的GTP水解。
在COP-被膜小泡的形成中小G蛋白起重要作用。
■ 裝配反應(yīng)因子及COPⅠ被膜小泡的形成
● 裝配反應(yīng)因子（assembly reaction factor， ARF）
裝配反應(yīng)因子被認(rèn)為是外被體外被的裝配和去裝配的信號(hào)。ARF是一種單體GTPase.
當(dāng)ARF同GDP結(jié)合時(shí)，游離存在于胞質(zhì)溶膠中，若同GTP結(jié)合，GTP使ARF的構(gòu)型發(fā)生改變，暴露出它的脂肪酸鏈，并隨即插入到供體膜中。同膜結(jié)合后的ARF——GTP可以同外被體結(jié)合，形成被膜小泡。
● 外被體蛋白質(zhì)Ⅰ（coatmer proteinⅠ， COPⅠ）
COPⅠ是一種胞質(zhì)溶膠蛋白質(zhì)復(fù)合物，由7個(gè)亞基組成：α、β、β＇、γ、δ、ε、ζ。COPⅠ在出芽小泡的胞質(zhì)溶膠面聚合， 形成COPⅠ被膜小泡。由COPⅠ作為外被的小泡稱為COP Ⅰ被膜小泡。
● COPⅠ被膜小泡的形成
通過(guò)無(wú)細(xì)胞系統(tǒng)研究了COPⅠ運(yùn)輸小泡的出芽過(guò)程：① 一種胞質(zhì)溶膠中的小分子GTP結(jié)合蛋白，即ARF，釋放所結(jié)合的GDP，然后同GTP結(jié)合，形成ARF-GTP復(fù)合物，并整合在高爾基體膜中。GDP與GTP的交換是由高爾基體膜中的一種酶催化的；② COPⅠ同ARF以及高爾基體膜蛋白的細(xì)胞質(zhì)部分結(jié)合；③在脂酰CoA（fatty-acyl CoA）的幫助下形成COPⅠ被膜小泡，但脂酰CoA的確切作用尚不清楚。一旦COPⅠ小泡形成就立即從供體膜釋放出來(lái)，COPⅠ包被去聚合， 并與膜脫離， 這一過(guò)程是由與ARF結(jié)合的GTP水解所觸發(fā)。
在高爾基體膜中一種酶的催化下，ARF蛋白將所結(jié)合的GDP與GTP進(jìn)行交換，出芽隨即開(kāi)始。ARF-GTP與高爾基體膜中ARF受體結(jié)合后，外被體與高爾基體的胞質(zhì)溶膠面結(jié)合并聚合成纖維狀外被體，誘導(dǎo)出芽形成小泡。在出芽形成小泡過(guò)程中，不僅將被運(yùn)輸?shù)奈镔|(zhì)包進(jìn)小泡，也包括其他一些膜蛋白，其中包括V-SNARE，它的作用是導(dǎo)航，指引小泡到達(dá)正確的目的地。脂酰CoA幫助小泡與供體膜脫離，隨著GTP的水解小泡的外被解聚。
● COPⅠ被膜小泡介導(dǎo)的運(yùn)輸方向
前面討論過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留蛋白都有KDEL信號(hào)， 如果錯(cuò)誤輸出到高爾基體，則由位于高爾基體膜囊中的KDEL受體識(shí)別并與之結(jié)合。這種受體又是如何被COPⅠ識(shí)別并包裝進(jìn)入COPⅠ小泡？ 研究發(fā)現(xiàn)， KDEL受體的細(xì)胞質(zhì)面有Lys-Lys-X-X序列作為COPⅠ的識(shí)別信號(hào)。同樣，其他要回運(yùn)到ER的蛋白的細(xì)胞質(zhì)面都有這種信號(hào)。由此推測(cè)， COPⅠ被膜小泡介導(dǎo)的運(yùn)輸方向是從高爾基體到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的回流。
■ COPⅡ小泡的形成
● 外被體蛋白Ⅱ（COPⅡ）
COPⅡ小泡介導(dǎo)從ER到高爾基體的運(yùn)輸，所以小泡首先是從ER形成的，其外被蛋白與COPⅠ相似但不相同，故稱為COPⅡ被膜小泡。COPⅡ也是多亞基的蛋白復(fù)合物， 構(gòu)成的亞基有Sec23/Sec24、Sec13/Sec31和Sec16等。
● COPⅡ被膜小泡的裝配
COPⅡ小泡的裝配需要一種稱為Sar1的G蛋白的參與。當(dāng)Sar1中GDP與GTP進(jìn)行了交換， 誘導(dǎo)Sec23和Sec24蛋白的結(jié)合，接著是Sec13和Sec31蛋白的結(jié)合，最后由一種結(jié)合在ER表面的大蛋白質(zhì)，Sec16與Sec23/Sec24復(fù)合物、Sec13/Sec31復(fù)合物相互作用，裝配成一個(gè)完整的小泡。
● 識(shí)別信號(hào)
在COPⅡ的小泡膜上有一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量為24kDa的蛋白質(zhì)幫助選擇被運(yùn)輸?shù)目扇苄缘腅R蛋白。COPⅡ小泡裝配時(shí)的識(shí)別信號(hào)是雙酸性分選信號(hào)（di-acidic sorting signal）， 如Asp-X-Glu.這種信號(hào)序列與COPⅡ的一個(gè)或多個(gè)亞基結(jié)合。另外，從ER形成的COPⅡ小泡常常相互融合成大的運(yùn)輸小泡，這種大的小泡需要以微管作為運(yùn)輸軌道向高爾基體運(yùn)輸。