蛋白的高尔基体定位_王玲霞

ＬＥＴＴＥＲＳＩＮＢＩＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．１９Ｎｏ．１Ｊａｎ．，２００８

文章编号：１００９－０００２（２００８）０１－０１１５－０５

生物技术通讯

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综述

蛋白的高尔基体定位

王玲霞，刘志敏

军事医学科学院生物工程研究所，北京１０００７１［摘要］

高尔基体既是蛋白质修饰、分选、水解加工的场所，又是分泌物质的转运站，每时每刻都有大量的蛋白进出高尔基

体。在这种情况下，高尔基体仍能保持完整且高度有序的结构，表明高尔基体驻留蛋白有精确的定位信号，以保证它们定位周缘膜蛋白、病于正确的区隔，而不会沿着分泌途径被运输出去。高尔基体内有几种不同类别的膜蛋白，包括糖基转移酶、毒蛋白和受体等。研究显示，有多种定位信号和定位机制参与了蛋白的高尔基体定位。［关键词］

高尔基体；糖基转移酶；高尔基体定位

［中图分类号］

Ｑ２４-Ｑ２５［文献标识码］Ａ

ＬｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＰｒｏｔｅｉｎｓｔｏｔｈｅＧｏｌｇｉＡｐｐａｒａｔｕｓ

ＷＡＮＧＬｉｎｇ－Ｘｉａ，ＬＩＵＺｈｉ－ｍｉｎ

ＢｅｉｊｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７１，Ｃｈｉｎａ

［Ａｂｓｔｒａｃｔ］

ＴｈｅＧｏｌｇｉａｐｐａｒａｔｕｓｐｌａｙｓａｍａｊｏｒｒｏｌｅｉｎｔｈｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｎｅｗｌｙｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｐｒｏｔｅｉｎｓａｎｄａｌｓｏｓｅｒｖｅａｓａ

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ｇｒｏｕｐｓｏｆＧｏｌｇｉｍｅｍｂｒａｎｅｐｒｏｔｅｉｎｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｇｌｙｃｏｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｓ，ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌｍｅｍｂｒａｎｅｐｒｏｔｅｉｎｓ，ｒｅｃｅｐｔｏｒｓａｎｄｖｉｒａｌｐｒｏ－ｔｅｉｎｓ．ＳｔｕｄｉｅｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｒｅａｒｅａｎｕｍｂｅｒｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔＧｏｌｇｉｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｓａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｆｏｒｒｅｔａｉｎｉｎｇｐｒｏｔｅｉｎｓｔｏｔｈｅＧｏｌｇｉａｐｐａｒａｔｕｓ．

［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］

Ｇｏｌｇｉａｐｐａｒａｔｕｓ-ｇｌｙｃｏｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ-Ｇｏｌｇｉｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ

基体小泡。一般认为，它们由附近的粗面内质网芽生而来，将内质网合成的蛋白质转运到高尔基体，因此这些小泡又被称为转运小泡（ｔｒａｎｓｆｅｒｖｅｓｉｃｌｅ）。在扁平囊泡的成熟面，常可见数量不等、体积较大的球形结构，称为大泡。通常认为大泡是由扁平囊泡的末端膨大而成的，为高尔基体的分泌产物，因此又被称为分泌泡。

构成高尔基体的膜囊区结构从生成面到成熟面各不相同，根据膜囊区的形态结构、细胞化学反应和执行功能，可把高尔基体分为３个组成部分［２］，即顺面高尔基网状结构（ｃｉｓＧｏｌｇｉｎｅｔ－高尔基中间膜囊（ｍｅｄｉａｌＧｏｌｇｉｓｔａｃｋ）和反面高尔基ｗｏｒｋ，ＣＧＮ）、

网状结构（ｔｒａｎｓＧｏｌｇｉｎｅｔｗｏｒｋ，ＴＧＮ）。

高尔基体（Ｇｏｌｇｉａｐｐａｒａｔｕｓ）的一个重要功能是作为新合成的蛋白质、糖脂等的加工修饰场所。２００多种不同的糖基转移酶（ｇｌｙｃｏｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｓ）分布于高尔基体的亚区隔内，有序地对底物进行糖基化修饰。这些酶的精确定位引发了人们对其定位信号和定位机制的关注。

１高尔基体的形态结构

１８９８年，意大利细胞学家ＣａｍｉｌｌｏＧｏｌｇｉ［１］应用银染方法，在

光镜下观察猫和一种枭的神经细胞时，在细胞质中发现了一种嗜银网状结构，称之为内网器（ｉｎｔｅｒｎａｌｒｅｔｉｃｕｌａｒａｐｐａｒａｔｕｓ）；以后在许多真核细胞中均找到类似的结构，称之为高尔基复合体（Ｇｏｌｇｉｃｏｍｐｌｅｘ）或高尔基体（Ｇｏｌｇｉｂｏｄｙ）。

最初的电子显微镜观察认为高尔基体由扁平囊泡（ｃｉｓｔｅｒ－小泡（ｖｅｓｉｃｌｅｓ）和大泡（ｖａｃｕｏｌｅｓ）组成。扁平囊泡为高尔基体ｎａ）、

最具特征的结构，是高尔基体的主体部分，一般４～６个扁平囊泡平行地排列在一起形成高尔基堆（Ｇｏｌｇｉｓｔａｃｋ）。高尔基体具有一定的极性，扁平囊的凸面靠近细胞核或内质网，称为生成面（ｆｏｒｍｉｎｇｆａｃｅ）或未成熟面（ｉｍｍａｔｕｒｅｆａｃｅ），与其相反的凹面朝向细胞膜一侧，称为分泌面（ｓｅｃｒｅｔｉｎｇｆａｃｅ）或成熟面（ｍａｔｕｒｅ

ＣＧＮ靠近内质网，位于高尔基体顺面的最外侧，又称ｃｉｓ膜

囊。一般认为该结构的主要功能是分选来自内质网新合成的蛋白质和脂类，分选后将其大部分转入高尔基体中间膜囊，小部分再返回内质网。

高尔基体中间膜囊位于ＣＧＮ和ＴＧＮ之间，主要执行多数糖基的修饰、糖脂形成，以及高尔基体有关的多糖合成的功能。

ＴＧＮ位于高尔基体反面最外层，该结构的主要功能是对蛋

白质进行分选和修饰，之后这些蛋白将由分泌泡输出细胞或运

［收稿日期］２００７－０９－１３

［作者简介］王玲霞（１９８２－），女，硕士研究生

［通讯作者］刘志敏，（Ｅ－ｍａｉｌ）Ｌｉｕｚｈｍ＠ｖｉｐ．ｓｉｎａ．ｃｏｍ

ｆａｃｅ）。

在扁平囊泡的生成面，经常可以观察到许多小泡，称为高尔

１１６

向溶酶体。

ＬＥＴＴＥＲＳＩＮＢＩＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．１９Ｎｏ．１Ｊａｎ．，２００８

研究发现情况并没有想象的那么简单，针对同一糖基转移酶的研究有时会得出不同的结论。除定位信号本身情况复杂外，实验设计的不同也会导致得出不同的结论。实验方面的不同包括［７］：

生物技术通讯

２高尔基体的功能

高尔基体参与细胞的分泌活动，分泌蛋白质在粗面内质网

①构建融合蛋白时选用的报告分子不同，而且不同的分子可能

对定位模序的构象形成影响不同；②不同的杂交分子的表达水平不同；③不同的细胞类型中蛋白的定位不同；④不同的生化和微观检测手段的敏感性不同。此外遇到的最大问题是，最初假设突变或缺失掉一段序列后只对这一位点有影响，但事实上它们可能影响蛋白的整体构象进而影响到定位。

目前对３个糖基转移酶，即半乳糖基转移酶（ｇａｌａｃｔｏｓｙｌ－

合成后被运送到高尔基体，在高尔基体内加以修饰后再被运入分泌泡，最后通过胞吐作用被分泌到细胞外。多项研究不仅肯定了高尔基体参与细胞的分泌过程，而且也证明了高尔基体对分泌的糖蛋白和其他糖蛋白具有修饰加工、分类包装，以供转运的多作用。高尔基体是糖类生物合成的主要场所，糖蛋白的合成、糖的合成，以及氨基多糖的硫酸化都在高尔基体内进行。Ｒｏｔｈ－

ｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ，ＧａｌＴ）、Ｎ－乙酰葡糖胺基转移酶（Ｎ－ａｃｅｔｙｌｇｌｕ－ｃｏｓａｍｉｎｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ，ＧｌｃＮＡｃＴⅠ）和唾液酸转移酶（ｓｉａｌｙｌｔｒａｎｓ－ｆｅｒａｓｅ，ＳＴ）在定位信号和定位机制方面的研究较为全面。

ＧａｌＴ主要定位于高尔基的反面膜囊［８－１４］和ＴＧＮ［１４－１５］，也有在

细胞表面的异位定位情况［１６］。研究认为，ＧａｌＴ的高尔基体定位主要由跨膜区介导［１７－２１］，其他区域如细胞质尾可能起一定的辅助作用［１７，２２］。Ｔｅａｓｄａｌｅ［１９，２３］等认为，ＧａｌＴ的跨膜区是定位的必要和充分条件，他们发现ＧａｌＴ的跨膜区单独可以将卵清蛋白定位于高尔基体，而将跨膜区用转铁蛋白受体替换掉后，杂合蛋白在ＣＯＳ细胞表面的表达增加。Ｍａｓｉｂａｙ［２０］等认为，不同的糖基转移酶对定位的要求不同，如ＧａｌＴ的细胞质尾和跨膜区可以被１，３－ＧａｌＴ的细胞质尾和跨膜区替换而不影响其高尔基定位；但如果用ＳＴ的替换则不行，除非在跨膜区后再加上茎区的１８个氨基酸残基，才能实现其定位。这一结果强调了ＧａｌＴ和ＳＴ对高尔基体定位要求的序列潜在的不同。为了进一步确定ＧａｌＴ跨膜区对定位必需的特异序列，Ａｏｋｉ［１８］等进行了一系列的替换实验，发现将跨膜区的Ｃｙｓ－Ａｌａ－Ｌｅｕ－Ｈｉｓ－Ｌｅｕ替换掉或将此区域内的Ｃｙｓ和Ｈｉｓ突变掉后，ＧａｌＴ－ＨＣＧ杂合蛋白在ＣＯＳ细胞表面的表达增加。Ｍａ－

ｍａｎ等提出，高尔基体叠层具有生化区隔化或房室化（ｃｏｍｐａｒｔ－ｍｅｎｔａｔｉｏｎ），指出高尔基体扁囊至少可分为３个区隔，各由一个或

多个扁囊组成，每个区隔中含有完成蛋白质修饰过程的一些特定的酶，早期作用的酶大部分存在于顺面高尔基扁囊，后期作用的酶大部分在反面的扁囊。

新合成的蛋白在内质网中进入生物合成分泌途径，其后的运输，即从内质网运输到高尔基体，并从高尔基体到细胞表面或其他部位，都是通过运输囊泡进行的，囊泡通过出芽和融合的循环，运输蛋白从膜到膜、从腔到腔（或到细胞外空间）。所以高尔基体既是蛋白质修饰、分选和水解加工的场所，又是分泌物质的转运站。在这种情况下，高尔基体仍能保持完整且高度有序的结构，说明高尔基体驻留蛋白有精确的定位信号，以保证它们定位于正确的区隔，而不沿着分泌途径被运输出去。

３高尔基体驻留蛋白

高尔基体驻留蛋白主要参与执行高尔基体的功能，并维持

高尔基体自身结构的完整。高尔基体驻留蛋白主要包括具有单具有多个跨膜结构域的个跨膜结构域的膜蛋白（Ⅰ型和Ⅱ型）、

膜蛋白、周缘膜蛋白和腔内可溶性驻留蛋白［３］。大部分已知的定位于高尔基堆的膜蛋白如糖基转移酶、糖基化酶均为Ⅱ型膜蛋白，其Ｎ端位于细胞质，Ｃ端位于高尔基体腔内；与Ⅱ型膜蛋白方向相反的、定位于ＴＧＮ的为Ⅰ型膜蛋白。

ｓｉｂａｙ［２０］等发现，在ＧａｌＴ的跨膜区插入序列或改变其中的极性氨

基酸残基，可增加ＧａｌＴ在ＣＯＳ细胞表面的表达，说明相对于特定的序列来说，跨膜区的疏水氨基酸的长度或某些保守的极性氨基酸可能对定位更重要一些，它们的改变可能会影响跨膜区的正确折叠进而影响其功能。大部分实验都显示了ＧａｌＴ跨膜区在高尔基体定位中的重要作用，也有一些研究认为，针对不同的细胞类型细胞质尾和茎区在定位中可能起一定的辅助作用。

３．１高尔基体糖基转移酶

糖基转移酶一般被认为是高尔基体最具特征性的酶。基于

ＧｌｃＮＡｃＴⅠ在不同的细胞类型中定位于高尔基体中间膜囊

或中间和反面膜囊［１４，２４－２５］。最初，Ｂｕｒｋｅ［２５］证实了在ＣＯＳ细胞中，

对目前定义的糖基转移酶的精确分类［４－５］，合成所有已知的糖原结合的碳氢链至少需要１００～２００种不同的糖基转移酶分布于高尔基堆。不同的糖基转移酶几乎没有序列相似性，比对它们的一级结构也不能揭示出潜在的高尔基定位模序。但它们的三级结构却非常相似，都具有典型的Ⅱ型膜蛋白的三级结构特征（Ｎｉｎ／

ＧｌｃＮＡｃＴⅠ跨膜区及其两侧序列可以将卵清蛋白定位于高尔基

体。Ｔａｎｇ［２６］等也支持ＧｌｃＮＡｃＴⅠ的跨膜区在高尔基体定位中起重要作用，同时认为茎区对定位有一定的辅助作用。结合一些其他研究，普遍认为ＧｌｃＮＡｃＴⅠ的跨膜区在高尔基体定位中起主导作用，而茎区则有助于提高定位的效率。后来，Ｂｕｒｋｅ［２７］等发现，在小鼠的Ｌ细胞中，ＧｌｃＮＡｃＴⅠ的３个结构域对其高尔基体定位都很重要。他们利用免疫荧光显微镜和ＦＡＣＳ分析ＧｌｃＮＡｃＴⅠ与卵清蛋白、转铁蛋白受体杂合体蛋白的表达，发现替换掉ＧｌｃＮＡｃＴ跨膜区或细胞质尾，会使杂合蛋白在细胞表面的表Ⅰ的腔内区、

达增加１．４～２倍；而替换掉细胞质尾和跨膜区或细胞质尾和腔内区，会使细胞表面表达增加５．４～６倍。这一结果显示了ＧｌｃＮＡｃＴ

Ｃｏｕｔ）［６］：Ｎ端是约１０个氨基酸残基的细胞质尾，然后是一个１６～２５个氨基酸残基的疏水跨膜结构域；Ｃ端大的催化结构域位于

高尔基体腔内，通过一段柔性的茎区与跨膜区相连，茎区的作用可能是使催化结构域远离脂双层，从而能更好地接近底物。

３．１．１定位信号的特点在分析定位序列时普遍采用的方法

是，通过缺失或改变酶的结构域构建酶的突变体，若突变体在细胞表面表达，则认为缺失或突变的序列对定位是必需的，然后将这段序列融合于报告分子，将构建的杂合分子转染哺乳动物细胞，观察其在细胞内的分布情况［７］。最初的研究很大程度上是基于假设高尔基体定位信号存在于一个独立的区域或模序，后来

Ⅰ的３个结构域可能都参与了其高尔基体定位。而Ｗａｒｒｅｎ［２８］等

认为，在ＨｅＬａ细胞中，ＧｌｃＮＡｃＴⅠ的茎区是其定位的必要和充分条件。他们认为茎区的带电氨基酸与甘露糖苷酶Ⅱ（ＭａｎｎⅡ）相

王玲霞等：蛋白的高尔基体定位

互作用而使ＧｌｃＮＡｃＴⅠ滞留于高尔基体。他们同时提出，ＧｌｃＮ－

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间膜囊的ＭａｎｎⅡ也部分滞留于内质网。此外，Ｇｌｅｅｓｏｎ［４６］还发现，

ＡｃＴⅠ的跨膜区对其定位并不是必需的，在茎区存在的条件下，

将ＧｌｃＮＡｃＴⅠ的跨膜区分别用１９、２３或２７个Ｌｅｕ残基替换后并没有改变其高尔基体定位，可能是因为在ＨｅＬａ细胞中，ＧｌｃＮ－

ＧｌｃＮＡｃＴⅠ能与ＧｌｃＮＡｃＴⅡ发生免疫共沉淀。

那么糖基转移酶的３个结构域在聚合中分别是怎么起作用的呢？ＧｌｃＮＡｃＴⅠ的３个结构域对其高尔基体定位都是必需的，说明可能３个结构域都参与了聚合形成，如通过沿着跨膜区的螺旋的极性面［４２］或亮氨酸拉链的蛋白－蛋白相互作用介导形成同源或异源二聚体。这些二聚体可能在到达高尔基体之前就形成了［４５］，进入高尔基体后，在合适的微环境如ｐＨ值、Ｃａ２＋浓度等的诱导下相互作用，形成更大的二元聚合物。如Ｃｏｌｌｅｙ［４７］等发现，ＳＴ在ｐＨ６．３的条件下形成不溶性的低聚物，这与后高尔基体的ｐＨ值是一致的。最新的研究结果也表明，ＳＴ依赖低聚体形成机制而稳定地定位于高尔基体［４７－４８］。

ＡｃＴⅠ的茎区可作为一个独立的定位信号。ＧｌｃＮＡｃＴⅠ在高尔基

体内以大分子复合体形式存在，但细胞质尾和跨膜区并没有参与形成大分子复合体。事实上，只包含茎区和催化结构域、以可溶形式存在的ＧｌｃＮＡｃＴⅠ在高尔基体内也发生聚合，阻止分泌的发生［２９］。Ａｎｄｒｅａ［３０］等却认为，ＧｌｃＮＡｃＴⅠ的细胞质尾在介导其定位于正确的高尔基体区隔内起主导作用。分析这些数据并不能得出一致的结论，因此不能确定哪些序列对ＧｌｃＮＡｃＴⅠ定位是必需的；同时这些数据也表明，可能不同的细胞类型对定位的要求不同。

在肠杯状细胞中，ＳＴ分布于高尔基反面膜囊和反面网状结构；而在肠吸收细胞中，ＳＴ则分布于整个高尔基堆［１０，１２，１４，３１－３４］。最初的研究发现［３５］，单独的ＳＴ的催化结构域很快地从细胞中分泌跨膜区和出去，说明其高尔基体定位信号应该存在于细胞质尾、（或）茎区。后来的研究陆续发现，ＳＴ的跨膜区及其两侧序列能实现其定位［３６－３８］。Ｗｏｎｇ［３９］等通过ＳＴ－Ｄ４杂合蛋白的研究发现，在

Ｗａｒｒｅｎ等提出的模型与此略有不同，他们认为高尔基体酶

通过茎区相互作用形成的同源二聚体通过跨膜区与相邻的异源二聚体相互作用，形成线形的异源聚合体。但这一模型对只含有跨膜区的杂合分子在高尔基体的有效定位并不适用［１９，２５，２７］。

高尔基体膜的厚度和化学成分介于内质网膜和细胞膜之间；ＣＧＮ膜的厚度接近于内质网膜，约为２．５～４ｎｍ；ＴＧＮ膜的厚度与细胞膜相似，约为７．５ｎｍ。从构成内质网膜和细胞质膜的磷脂、胆固醇和蛋白质组分看，高尔基体膜也介于内质网膜和细胞膜之间。这种膜厚度及组成的不同，可能在介导糖基转移酶的跨膜区与脂双层的相互作用中起重要作用。Ｂｒｅｔｓｃｈｅｒ［４９］等首次提出了脂双层介导的蛋白分选模型，他们认为高尔基体蛋白的跨膜区比细胞膜蛋白的跨膜区要短，它们可选择性地与相应厚度的高尔基体膜双层相互作用而滞留在正确的区隔。这一模型和以前观察到的在介导高尔基定位时，跨膜区疏水氨基酸的长度比具体的氨基酸序列更重要是一致的。Ｍｕｎｒｏ［３６］发现，将ＳＴ的跨膜区用Ｄ４（细胞膜蛋白）的跨膜区替换后，会使其在细胞表面的表达增加，缩短Ｄ４跨膜区的长度会增加其在高尔基内的滞留［５０］。他还发现，将ＳＴ－溶菌酶杂合蛋白跨膜区内插入疏水氨基酸，会增加其在细胞表面的表达。Ｍａｓｉｂａｙ［２０］等对野生性的ＧａｌＴ的跨膜区进行了一系列的Ｉｌｅ插入实验，发现均会增加其在细胞表面的表达，认为增加ＧａｌＴ的跨膜区的长度确会破坏其在高尔基体的定位，但尚不清楚这是由插入后使跨膜区疏水序列增长引起的，还是插入序列后改变了跨膜区的正确折叠所致，或是二者兼有。

脂双层介导的分选模型能很好地适用于ＧａｌＴ

［１９，２０，２３］

ＭＤＣＫ细胞中，单独的ＳＴ的跨膜区能将Ｄ４蛋白定位于高尔基

体；而在ＣＨＯ细胞中，杂合蛋白却大部分出现在溶酶体中，只有当ＳＴ的茎区存在时，高尔基体定位才能实现。Ｃｏｌｌｅｙ［４０］等首次提出ＳＴ的茎区可作为一个独立的定位信号，他们发现只包括ＳＴ的茎区和催化结构域的蛋白能定位于高尔基体，而单独的催化结构域却分泌出了胞外。这些研究表明，ＳＴ的跨膜区及其两侧序列和ＳＴ的茎区可能都是其独立的定位信号。Ｃｏｌｌｅｙ［４１］等还发现，

ＳＴ的跨膜区可能也是其一个独立的定位信号，缺失其细胞质尾

的５个核心氨基酸残基或将其跨膜区用质膜蛋白的替换掉，均不能改变ＳＴ的聚合和定位状态；相反，如果同时进行这些改变的话，将会显著降低ＳＴ聚合体的形成，导致其分泌增加，说明ＳＴ的细胞质尾和跨膜区可能都是其独立的定位信号，分别介导着相同或不同的定位机制。这些不同的序列均能实现其高尔基体定位，说明ＳＴ可能存在不止一种定位机制，也似乎能够解释ＳＴ在大部分细胞中分布于高尔基体反面膜囊和反面网状结构，而在肠吸收细胞中的分布不同。

３．１．２定位机制关于高尔基体蛋白的定位机制主要有两种假，增加

说，即低聚体形成假说（ｏｌｉｇｏｍｅｒｉｚａｔｉｏｎｈｙｐｏｔｈｅｓｉｓ）和脂双层介导的蛋白分选模型（ｌｉｐｉｄ－ｍｅｄｉａｔｅｄｓｏｒｔｉｎｇｍｏｄｅｌ）。

低聚体形成假说也称为亲属相认假说（ｋｉｎｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｈｙ－

ＧａｌＴ跨膜区的长度明显影响其在高尔基体的定位。相反，增加ＧｌｃＮＡｃＴⅠ跨膜区的长度对其定位却影响甚微［６，２７］，说明可能还

有其他序列和其他机制参与定位。增加ＳＴ－溶菌酶杂合蛋白的跨膜区的长度，会使其在细胞表面的表达增加［５０］，而对完整的ＳＴ蛋白，增长其跨膜区却没有增加其在细胞表面的表达［３７］，可能是其腔内区介导酶滞留于高尔基体内。由此分析，ＳＴ和ＧｌｃＮＡｃＴⅠ都至少有２个独立的区域和２种机制，能分别独立地介导其在高尔基体的定位。

ｐｏｔｈｅｓｉｓ），首先由Ｍａｃｈａｒｍｅｒ［４２］提出。Ｍａｃｈａｒｍｅｒ认为，糖基转移酶

到达正确的高尔基体区隔后，由其跨膜区和高尔基体膜的脂双层相互作用，诱导形成低聚体。聚合的动力主要来自脂双层组成胆固醇、蛋白质组分并不相同［４３］，的不同，不同细胞器膜的磷脂、

高尔基体膜介于内质网膜和细胞膜之间，从ＣＧＮ到ＴＧＮ膜厚度依次增加。这一假说也能解释糖基转移酶横过高尔基体呈梯度分布，以及不同细胞类型中特定的糖基转移酶的分布不同。之后，Ｎｉｌｓｓｏｎ［４４－４５］等又对聚合模型进行了延伸，认为高尔基体特定区隔内不同的酶相互作用形成大的异源低聚体（称为亲属相认），从而阻止进入出芽小泡而被运出高尔基体。关于这一假说的有力证据是［４５］，在ＧｌｃＮＡｃＴⅠ分子上引入内质网滞留信号后，不仅引起ＧｌｃＮＡｃＴⅠ滞留于内质网，同时使另一个高尔基体中

３．２高尔基体定位的病毒蛋白

大多数病毒在质膜成熟，但也有一些病毒利用高尔基体作

为装配位点，如冠状病毒、痘病毒等［５１－５２］通过进入高尔基体获得包膜。定位于高尔基体的病毒蛋白包括Ⅰ型膜蛋白和多次跨膜的膜蛋白。与高尔基体糖基转移酶类似，大多数病毒蛋白的跨膜区是其定位的关键因素，有的细胞质尾对其有效的高尔基体定位也具有重要作用［３］。

１１８

３．３

高尔基体定位的周缘膜蛋白（ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌＧｏｌｇｉｐｒｏｔｅｉｎｓ）许多不同种类的蛋白定位于高尔基体膜的细胞质表面，如运输小泡的包被组分在高尔基体膜上组装，许多参与组装的蛋白如ＧＴＰ酶及其调控蛋白也都附着在高尔基体外膜上

［５３－５４］

ＬＥＴＴＥＲＳＩＮＢＩＯＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＶｏｌ．１９Ｎｏ．１Ｊａｎ．，２００８

ＰｒｏｃＮａｔｌＡｃａｄＳｃｉＵＳＡ，１９８５，８２：４７３６－４７３９．

［１１］ＢｅｒｇｅｒｏｎＪＪＭ，ＰａｉｅｍｅｎｔＪ，ＫｈａｉｖＭＮ，ｅｔａｌ．Ｔｅｒｍｉｎａｌｇｌｙｃｏｓｙｌａ－

ｔｉｏｎｉｎｒａｔｈｅｐａｔｉｃＧｏｌｇｉｆｒａｃｔｉｏｎｓ：ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｌｏｃａｔｉｏｎｓｆｏｒｓｉａｌｉｃａｃｉｄａｎｄｇａｌａｃｔｏｓｅａｃｃｅｐｔｏｒｓａｎｄｔｈｅｉｒｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｓ［Ｊ］．ＢｉｏｐｈｙｓＡｃｔａ，１９８５，８２１：３９３－４０３．

［１２］ＴａａｔｊｅｓＤＪ，ＲｏｔｈＪ，ＷｅｉｎｓｔｅｉｎＪ，ｅｔａｌ．Ｃｏｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｇａｌａｃｔｏ－

ｓｙｌ－ａｎｄｓｉａｌｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ：ＣｅｌｌＢｉｏｌ，１９８７，４４：１８７－１９４．

１，４－Ｇａｌａｃｔｏｓｙｌ－［１３］ＲｕｓｓｏＲＮ，ＳｈａｐｅｒＮＬ，ＴａａｔｊｅｓＪＤＪ，ｅｔａｌ．β

ｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ：ａｓｈｏｒｔＮＨ２－ｔｅｒｍｉｎａｌｆｒａｇｍｅｎｔｔｈａｔｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅｃｙｔｏ－ｐｌａｓｍｉｃａｎｄｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅｄｏｍａｉｎｉｓｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｆｏｒＧｏｌｇｉｒｅｔｅｎｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪＢｉｏｌＣｈｅｍ，１９９２，２６７：９２４１－９２４７．

［１４］ＲａｂｏｕｉｌｌｅＣ，ＨｕｉＮ，ＨｕｎｔｅＦ，ｅｔａｌ．Ｍａｐｐｉｎｇｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆ

Ｇｏｌｇｉｅｎｚｙｍｅｓｉｎｖｏｌｖｅｄｉｎｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｌｅｘｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａ－ｒｉｄｅｓ［Ｊ］．ＪＣｅｌｌＳｃｉ，１９９５，１０８：１６１７－１６２７．

［１５］ＧｅｕｚｅＨＪ，ＳｌｏｔＪＷ，ＳｔｒｏｕｓＧＪ，ｅｔａｌ．Ｐｏｓｓｉｂｌｅｐａｔｈｗａｙｓｆｏｒ

ｌｙｓｏｓｏｍａｌｅｎｚｙｍｅｄｅｌｉｖｅｒｙ［Ｊ］．ＪＣｅｌｌＢｉｏｌ，１９８５１０１：２２５３－２２６２．［１６］ＢｅｒｇｅｒＥＧ．

ＥｃｔｏｐｉｃｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＧｏｌｇｉｇｌｙｃｏｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｓ［Ｊ］．

Ｇｌｙｃｏｂｉｏｌｏｇｙ，２００２，１２（２）：２９Ｒ－３６Ｒ．

［１７］ＮｉｌｓｓｏｎＴ，ＬｕｃｏｃｑＪＭ，ＭａｃｋａｙＤ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅｓｐａｎｎｉｎｇ

ｄｏｍａｉｎｏｆＢ－ｌ，４－ｇａｌａｃｔｏｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｓｐｅｃｉｆｉｅｓｔｒａｎｓＧｏｌｇｉｌｏｃａｌｉｚａ－ｔｉｏｎ［Ｊ］．ＥＭＢＯＪ，１９９１，１０：３５６７－３５７５．

［１８］ＡｏｋｉＤ，ＬｅｅＮ，ＹａｍａｇｕｃｈｉＮ，ｅｔａｌ．Ｇｏｌｇｉｒｅｔｅｎｔｉｏｎｏｆａｔｒａｎｓ－

Ｇｏｌｇｉｍｅｍｂｒａｎｅｐｒｏｔｅｉｎ，ｇａｌａｃｔｏｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ，ｒｅｑｕｉｒｅｓｃｙｓｔｅｉｎｅａｎｄｈｉｓｔｉｄｉｎｅｒｅｓｉｄｕｅｓｗｉｔｈｉｎｔｈｅｍｅｍｂｒａｎｅａｎｃｈｏｒｉｎｇｄｏｍａｉｎ［Ｊ］．ＮａｔｌＡｃａｄＳｃｉＵＳＡ，１９９２，８９：４３１９－４３２３．

［１９］ＴｅａｓｄａｌｅＲＤ，Ｄ＇ＡｇｏｓｔａｒｏＧ，ＧｌｅｅｓｏｎＰＡ．ＴｈｅｓｉｇｎａｌｆｏｒＧｏｌｇｉ

ｉ，４－ｇａｌａｃｔｏｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｉｓｉｎｔｈｅｔｒａｎｓｍｅｍ－ｒｅｔｅｎｔｉｏｎｏｆｂｏｖｉｎｅβ

ｂｒａｎｅｄｏｍａｉｎ［Ｊ］．ＪＢｉｏｌＣｈｅｍ，１９９２，２６７：４０８４－４０９６．

［２０］ＭａｓｉｂａｙＡＳ，ＢａｌａｊｉＰＶ，ＢｏｅｇｇｅｍａｎＥＥ，ｅｔａｌ．Ｍｕｔａｔｉｏｎａｌａｎａｌ－

－ｌ，４－ｇａｌａｃｔｏｓｙｌｔｒａｎｓ－ｙｓｉｓｏｆｔｈｅＧｏｌｇｉｒｅｔｅｎｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｏｆｂｏｖｉｎｅβｆｅｒａｓｅ［Ｊ］．ＪＢｉｏｌＣｈｅｍ，１９９３，２６８：９９０８－９９１６．

－１，４－［２１］ＹａｍａｇｕｃｈｉＮ，ＦｕｋｕｄａＭＮ．Ｇｏｌｇｉｒｅｔｅｎｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆβ

ｇａｌａｃｔｏｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ：ｍｅｍｂｒａｎｅ－ｓｐａｎｎｉｎｇｄｏｍａｉｎ－ｄｅｐｅｎｄｅｎｔｈｏｍｏｄ－ｉｍｅｒｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｗｉｔｈａ－ａｎｄＰ－ｔｕｂｕｌｉｎｓ［Ｊ］．Ｃｈｅｍ，１９９５，２７０：１２１７０－１２１７６．

［２２］ＥｖａｎｓＳＣ，ＬｏｐｅｚＬＣ，ＳｈｕｒＢＤ．Ｄｏｍｉｎａｎｔｎｅｇａｔｉｖｅｍｕｔａｔｉｏｎｉｎ

１，４－ｇａｌａｃｔｏｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｉｎｈｉｂｉｔｓｃｅｌｌ－ｃｅｌｌａｎｄｃｅｌｌｃｅｌｌｓｕｒｆａｃｅβ

ｍａｔｒｉｘｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＪＣｅｌｌＢｉｏｌ，１９９３，１２０：１０４５－１０５７．

［２３］ＴｅａｓｄａｌｅＲＤ，ＭａｔｈｅｓｏｎＦ，ＧｌｅｅｓｏｎＰＡ．Ｐｏｓｔ－ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌｍｏｄｉ－

１，４－ｇａｌａｃｔｏ－ｆｉｃａｔｉｏｎｓｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈｃｅｌｌｓｕｒｆａｃｅｆｒｏｍＧｏｌｇｉ－ｒｅｔａｉｎｅｄβｓｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｍｏｌｅｃｕｌｅｓ．

Ｇｏｌｇｉｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｖｏｌｖｅｓａｃｔｉｖｅｒｅｔｅｎｔｉｏｎ

［Ｊ］．Ｇｌｙｃｏｂｉｏｌｏｇｙ，１９９４，４：９１７－９２８．

［２４］ＤｕｎｐｈｙＷＧ，ＢｒａｎｄｅＲ，ＲｏｔｈｍａｎＪＥ．ＡｔｔａｃｈｍｅｎｔｏｆｔｅｒｍｉｎａｌＮ－

ａｃｅｔｙｌｇｌｕｃｏｓａｍｉｎｅｔｏａｓｐａｒａｇｉｎｅ－ｌｉｎｋｅｄｏｌｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓｏｃｃｕｒｓｉｎｃｅｎｔｒａｌｃｉｓｔｅｍａｅｏｆｔｈｅＧｏｌｇｉｓｔａｃｋ［Ｊ］．Ｃｅｌｌ，１９８５，４０：４６３－４７２．［２５］ＢｕｒｋｅＪ，ＰｅｔｔｉｔｔＪＭ，ＳｃｈａｃｈｔｅｒＨ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅａｎｄ

ｌ，２－Ｎ－ａｃｅｔｙｌｇｌｕｃｏｓａｍｉｎｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅＩｓｐｅｃｉｆｙｆｌａｎｋｉｎｇｓｅｑｕｅｎｃｅｓｏｆβ

ｍｅｄｉａｌ－Ｇｏｌｇｉｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪＢｉｏｌＣｈｅｍ，１９９２，２６７：２４４３３－２４４４０．［２６］ＴａｎｇＢＬ，ＷｏｎｇＳＨ，ＬｏｗＳＨ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅｄｏｍａｉｎ

ｏｆＮ－ｇｌｕｃｏｓａｍｉｎｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅＩｃｏｎｔａｉｎｓａＧｏｌｇｉｒｅｔｅｎｔｉｏｎｓｉｇｎａｌ［Ｊ］．ＪＢｉｏｌＣｈｅｍ，１９９２，２６７：１０１２２－１０１２６．

［２７］ＢｕｒｋｅＪ，ＰｅｔｔｉｔＪＭ，ＨｕｍｐｈｒｉｓＤ，ｅｔａｌ．Ｍｃｄｉａｌ－Ｇｏｌｇｉｒｅｔｅｎｔｉｏｎｏｆ

Ｎ－ａｃｅｒｙｌｇｌｕｃｏｓａｍｉｎｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅＩ：

ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｆｒｏｍａｌｌｄｏｍａｉｎｓｏｆ

ＪＢｉｏｌＰｒｏｃ

ｒｅｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｒａｎｓＧｏｌｇｉａｐｐａｒａｔｕｓ

ｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｈｅｐａｔｏｃｙｔｅｓｉｎｉｎｔａｃｔＵＶＣＴａｎｄｃｅｌｌｃｕｌｔｕｒｅ［Ｊ］．ＥｕｒＪ

Ｂｉｏｃｈｉｍ

生物技术通讯

。此

外，参与信号转导的一些蛋白家族也存在于高尔基体膜上，可能参与高尔基体自身事件的调控。还有一个未知功能的卷曲蛋白家族，可能作为高尔基体的自体抗原参与自体免疫反应［５５］。这些周缘膜蛋白的存在，使得高尔基体膜与其他细胞器膜区别开来，其中一些可能是通过与高尔基体膜蛋白的细胞质尾特异结合而存在于膜表面的，目前还不清楚其确切的定位机制。

３．４其他高尔基体驻留蛋白

其他高尔基体驻留蛋白包括收回受体（ｒｅｔｒｉｅｖａｌｒｅｃｅｐｔｏｒｓ）、

基质和细胞骨架结合蛋白。收回受体包括多次跨膜的ＫＤＥＬ／

ＨＤＥＬ受体，ＫＤＥＬ受体只有与配体结合后才会返回内质网［３］，受

体本身可能具有高尔基体定位信号。第一个定位于高尔基体腔内的可溶性蛋白发现于１９９６年［３］，对这类蛋白的高尔基体定位机制又提出了新的问题。

４结语

在近１０年的研究中，许多高尔基驻留蛋白被确定，并在了

解其定位的分子基础方面取得了一定的进展。总体来说，其定位情况很复杂。首先，高尔基体包含几种不同类型的驻留蛋白；其次，对糖基转移酶的研究发现，某一特定的蛋白可能包含多种定位信号，也可能包含多种定位机制，或者在不同的细胞类型中对定位的需求不尽相同。

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ｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｅｒｍｉｎａｌｇｌｙｃｏｓｙｌａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＧｏｌｇｉａｐｐａｒａｔｕｓｏｆｉｎ－ｔｅｓｔｉｎａｌａｂｓｏｒｐｔｉｖｅａｎｄｇｏｂｌｅｔｃｅｌｌｓ［Ｊ］．１４３０７－１４３１２．

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ｍａｎｎｏｓｅ－６－ｐｈｏｓｐｈａｔｅｒｅｃｅｐｔｏｒｗｉｔｈ２，６－ｓｉａｌｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｉｎＨｅｐＧ２ｃｅｌｌｓ：

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ｒａｔｕｓｓｉａｌｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｔｏａｓｅｃｒｅｔｏｒｙｐｒｏｔｅｉｎｂｙｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅＮＨ２－ｔｅｒｍｉｎａｌｓｉｇｎａｌａｎｃｈｏｒｗｉｔｈａｓｉｇｎａｌｐｅｐｔｉｄｅ［Ｊ］．ＪＢｉｏｌＣｈｅｍ，１９８９，２６４：１７６１９－１７６２２．

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－ｇａｌａｃｔｏｓｉｄｅα－２，６－ｓｉａｌｙｌｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅｉｓｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔｆｏｒＧｏｌｇｉｍａｉｎｏｆβ

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