李婉怡，丁 航，張志珍

(廣東醫(yī)科大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室，廣東 東莞 523808)

在真核生物中，運(yùn)輸囊泡通過(guò)在不同細(xì)胞器及細(xì)胞表面轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)揮作用。目前已知的運(yùn)輸囊泡有網(wǎng)格蛋白囊泡、外被體蛋白(也稱為衣被蛋白)(coat protein，COP)Ⅰ囊泡和COPⅡ囊泡，這些運(yùn)輸囊泡在細(xì)胞膜的生物合成、細(xì)胞器功能和形態(tài)的動(dòng)態(tài)平衡以及蛋白質(zhì)分泌等方面發(fā)揮作用[1]。早期分泌途徑中，COPⅡ囊泡介導(dǎo)新合成的分泌性蛋白質(zhì)和膜脂質(zhì)等貨物從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)至順面高爾基復(fù)合體(golgi apparatus，Golgi)；COPⅠ囊泡則介導(dǎo)貨物分子從順面Golgi逆向轉(zhuǎn)運(yùn)至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)以及貨物分子在Golgi膜囊間的轉(zhuǎn)運(yùn)[2-3]。晚期分泌途徑中，含銜接蛋白(adaptor protein，AP)1、AP-3及AP-4蛋白復(fù)合物的網(wǎng)格蛋白囊泡可參與貨物分子在反面Golgi與內(nèi)體、溶酶體以及質(zhì)膜間的轉(zhuǎn)運(yùn)[4-5]；含AP-2蛋白的網(wǎng)格蛋白囊泡參與貨物的胞吞途徑，通過(guò)質(zhì)膜內(nèi)陷形成囊泡，將細(xì)胞外或質(zhì)膜表面的貨物包裹到囊泡內(nèi)，并轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞內(nèi)[6]?，F(xiàn)就COPⅡ結(jié)構(gòu)及囊泡形成的研究進(jìn)展予以綜述。

1 COPⅡ的分子組成、結(jié)構(gòu)與功能

1.1COPⅡ復(fù)合物的組成 Matsuoka等[7]早期采用 X線晶體學(xué)，通過(guò)對(duì)COPⅡ復(fù)合物體外重構(gòu)，解析出COPⅡ基本組成成分：小GTP酶蛋白Sar1，內(nèi)衣被蛋白 Sec23和Sec24，外衣被蛋白Sec13和Sec31，這些成分以分層方式按順序組裝至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，并介導(dǎo)COPⅡ囊泡的形成。Sar1以Sar1-鳥(niǎo)苷三磷酸(guanosine triphosphate，GTP)活化形式插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)并與Sec23的trunk結(jié)構(gòu)域結(jié)合，進(jìn)而募集Sec23/Sec24復(fù)合體構(gòu)成COPⅡ囊泡的內(nèi)層；Sec23/Sec24復(fù)合體一側(cè)彎曲并帶正電荷，有利于該復(fù)合物與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)合，而Sec23通過(guò)與Sec31 C端富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)域結(jié)合，招募Sec13/Sec31復(fù)合體構(gòu)成COPⅡ囊泡的籠型外層，并驅(qū)動(dòng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜變形，最終形成COPⅡ囊泡；Sec13/Sec31復(fù)合體中Sec13的β-propeller結(jié)構(gòu)域位于Sec31 N端β-propeller結(jié)構(gòu)域和α-solenoid結(jié)構(gòu)域之間；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，除上述核心成分外，Sec12和Sec16對(duì)COPⅡ囊泡的形成也至關(guān)重要[8]。

1.2COPⅡ的結(jié)構(gòu)與功能

1.2.1Sar1 Sar1是一種與ADP-核糖化因子相關(guān)的GTP酶，是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上調(diào)節(jié)COPⅡ囊泡形成的核心參與者。Sar1有4個(gè)結(jié)構(gòu)域：鳥(niǎo)嘌呤核苷酸結(jié)合口袋(G結(jié)構(gòu)域)、開(kāi)關(guān)Ⅰ、開(kāi)關(guān)Ⅱ和N端雙親性α-螺旋，其中G結(jié)構(gòu)域由6個(gè)β-折疊構(gòu)成，并含有高度保守的核苷酸結(jié)合基序GxxxxGKT39，對(duì)于Sar1的功能至關(guān)重要；開(kāi)關(guān)Ⅰ介導(dǎo)鳥(niǎo)嘌呤核苷酸和鎂離子之間的相互作用；開(kāi)關(guān)Ⅱ在GTP水解中起重要作用[9]。Sar1在細(xì)胞質(zhì)以無(wú)活性的Sar1-鳥(niǎo)苷二磷酸(guanosine diphosphate，GDP)形式存在，通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐留蛋白——鳥(niǎo)嘌呤核苷酸交換因子Sec12催化，將GDP置換為GTP，形成活性的Sar1-GTP募集至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上；當(dāng)Sar1與GTP結(jié)合時(shí)，Sar1的開(kāi)關(guān)Ⅰ/Ⅱ區(qū)域構(gòu)象發(fā)生變化，暴露Sar1的N端雙親性α-螺旋，螺旋的疏水殘基與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中的磷脂基團(tuán)相互作用而嵌入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中，介導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的彎曲，并降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的剛性[9-10]。隨著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜曲率的增加，Sar1對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的親和力增強(qiáng)，Sar1-GTP酶活性增加，而Sar1的GTP酶循環(huán)在COPⅡ囊泡形成中起正反饋?zhàn)饔肹11]。插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中的Sar1-GTP能夠通過(guò)與Sec23結(jié)合募集內(nèi)衣蛋白Sec23/Sec24復(fù)合物[1]。目前，Sar1介導(dǎo)COPⅡ復(fù)合物募集、囊泡形成的作用機(jī)制已明確，但Sar1對(duì)運(yùn)載貨物的濃度、COPⅡ囊泡出芽和斷裂的調(diào)節(jié)作用仍有爭(zhēng)議。Bacia等[12]認(rèn)為，Sar1的GTP酶活性是COPⅡ囊泡從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜處斷裂的必要條件；而Adolf等[13]則認(rèn)為，COPⅡ囊泡的斷裂不依賴Sar1的GTP酶活性，且Sar1的GTP酶循環(huán)與COP Ⅱ 囊泡出芽以及COPⅡ囊泡裝配的貨物濃度無(wú)關(guān)。

1.2.2Sec23/Sec24異二聚體 內(nèi)衣被蛋白Sec23、Sec24緊密結(jié)合形成蝴蝶結(jié)狀異二聚體，該二聚體分子量約為200 000。插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的Sar1-GTP通過(guò)與Sec23結(jié)合形成Sar1-Sec23/Sec24異三聚體作為COPⅡ囊泡內(nèi)層的基本結(jié)構(gòu)單元；多個(gè)Sec23/Sec24異二聚體的重復(fù)單元相互結(jié)合以近似螺旋管樣排列，該結(jié)構(gòu)不僅可以與貨物蛋白、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜、COPⅡ籠形外層結(jié)合，還決定了COPⅡ囊泡的形狀；Sec23/Sec24異二聚體包含5個(gè)結(jié)構(gòu)域：β-barrel、鋅指結(jié)構(gòu)域、trunk結(jié)構(gòu)域、α-螺旋結(jié)構(gòu)域和C端結(jié)構(gòu)域[4,14]。一個(gè)異二聚體Sec23的C端結(jié)構(gòu)域及鋅指結(jié)構(gòu)域與相鄰異二聚體中Sec23的β-barrel結(jié)合，而來(lái)自同一異二聚體的Sec24的鋅指結(jié)構(gòu)與相鄰異二聚體中Sec24的C端端結(jié)構(gòu)域結(jié)合，結(jié)合部位表面帶相反的電荷，有利于兩個(gè)Sec23/Sec34復(fù)合物結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定[1]。Sec23/Sec24中β-barrel與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜大致平行；鋅指結(jié)構(gòu)與β-barrel結(jié)合構(gòu)成Sec23/Sec24異二聚體邊緣部分；trunk結(jié)構(gòu)域插入β-barrel之間，并提供Sec23與Sec24結(jié)合的接口；α-螺旋結(jié)構(gòu)域是由螺旋α K-L-M形成的三螺旋束和螺旋N、O、S組成，其中αL朝向內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，αM和αN與Sar1結(jié)合；C端結(jié)構(gòu)域是由Sec23和Sec24中105個(gè)連續(xù)氨基酸殘基構(gòu)成，并與α-螺旋結(jié)構(gòu)域相結(jié)合，C端結(jié)構(gòu)域是5種結(jié)構(gòu)域中唯一不參與COPⅡ內(nèi)層構(gòu)成的結(jié)構(gòu)域，主要在Sar1與核苷酸之間起催化作用，并在遠(yuǎn)離內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的方向延伸形成了與Sec31的結(jié)合位點(diǎn)，從而對(duì)COPⅡ籠形結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以適應(yīng)不同大小和形狀的貨物裝配[14]。此外，Sec23的trunk結(jié)構(gòu)域與Sar1結(jié)合，Sec23是Sar1的GTP酶激活蛋白，通過(guò)與Sar1-GTP結(jié)合加速GTP水解；Sec24攜帶多個(gè)與貨物或貨物蛋白受體的結(jié)合位點(diǎn)，目前已發(fā)現(xiàn)酵母Sec24的3個(gè)結(jié)合位點(diǎn)(A、B、C位點(diǎn))，每個(gè)位點(diǎn)都可識(shí)別不同的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出信號(hào)，其中A位點(diǎn)通過(guò)疏水口袋與酵母Sed5p上的YXXXNPF基序結(jié)合，B位點(diǎn)與酵母Sys1的DXE、Sed5的LXXME及Bet1的LXXLE基序結(jié)合，C位點(diǎn)通過(guò)構(gòu)象表位與可溶性N-乙基馬來(lái)酰亞胺附著受體(soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor，SNARE)蛋白Sec22結(jié)合[15-16]。

1.2.3Sec13/Sec31異四聚體 Sec31主要由N端WD40結(jié)構(gòu)域和C端ACE1結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，其中WD40結(jié)構(gòu)域包含7個(gè)β-propeller，ACE1結(jié)構(gòu)域主要包含一系列α-solenoid，并在C端存在脯氨酸序列；Sec13主要包含6個(gè)β-propeller，通過(guò)與Sec31第7個(gè)β-propeller結(jié)合，插入Sec31的WD40結(jié)構(gòu)域和ACE1結(jié)構(gòu)域之間而形成Sec13/Sec31異二聚體[15]。2個(gè)Sec13/Sec31異二聚體通過(guò)Sec31 C端ACE1結(jié)構(gòu)域結(jié)合形成1個(gè)Sec13/Sec31棒狀異四聚體，作為COPⅡ外層基本結(jié)構(gòu)單元；4個(gè)Sec13/Sec31異四聚體通過(guò)Sec31 N端的β-propeller相互接觸構(gòu)成X型，并形成COPⅡ的一個(gè)頂點(diǎn)[1,15]。COPⅡ囊泡能夠不依賴內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜在體外進(jìn)行裝配，利用這一特性，借助冷凍電子顯微鏡解析了COPⅡ囊泡的結(jié)構(gòu)：Sec13/Sec31異四聚體可單獨(dú)裝配形成正八面體球狀籠型，平均直徑為60 nm；Sec13/Sec31和Sec23/Sec24共同裝配可形成平均直徑60～100 nm的籠型結(jié)構(gòu)，其中最大可形成二十面體球狀籠型；在COPⅡ籠型結(jié)構(gòu)中，相對(duì)于立方體的頂點(diǎn)，Sec13/Sec31異四聚體構(gòu)成的頂點(diǎn)位于偏心的位置，即異四聚體的一端比另一端更靠近頂點(diǎn)，從而在邊緣產(chǎn)生極性，靠近頂點(diǎn)的一端稱為正端，另一端稱為負(fù)端，以維持COPⅡ囊泡的幾何形狀[1,9]。Sec13/Sec31異四聚體正端和負(fù)端在頂點(diǎn)處的幾何關(guān)系可以用兩個(gè)角度來(lái)描述：從正端到負(fù)端的順時(shí)針角稱為α角，而由負(fù)端到正端的順時(shí)針角稱為β角，通過(guò)改變?chǔ)陆强僧a(chǎn)生不同大小的COPⅡ籠型[16]。利用冷凍透射電子顯微鏡進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，COPⅡ籠型可根據(jù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的形狀將COPⅡ囊泡裝配為球型或管型囊泡，在球型COPⅡ囊泡中，α角始終為60°，β角在90°～108°變化，而管型COPⅡ囊泡的α角和β角分別為80°和96°；另外，在球型囊泡中，單個(gè)Sec13/Sec31異四聚體一端為負(fù)一端為正，而管型囊泡單個(gè)Sec13/Sec31異四聚體兩端同為正端或負(fù)端[1,17]。Sec13/Sec31復(fù)合體具有自我組裝成不同幾何形狀的特性，Sec13/Sec31復(fù)合物通過(guò)Sec31能夠與Sar1-Sec23/Sec24組成的出芽前復(fù)合物結(jié)合，并使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)進(jìn)一步彎曲與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜分離，形成包被有貨物的一個(gè)完整囊泡；不同于 COPⅠ 囊泡，COPⅡ不需要特殊的GTP酶來(lái)收縮形成囊泡的頸部，并將包被有貨物的COPⅡ囊泡從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜中釋放出來(lái)[18]。Sec31可加速Sec23水解GTP酶，有利于COPⅡ囊泡的形成。Sec31 C端的氨基酸序列可根據(jù)COPⅡ囊泡裝配的貨物大小調(diào)節(jié)COPⅡ籠型的柔性和剛性，靈活裝配成不同幾何形狀的COPⅡ籠型，從而使COPⅡ囊泡容納比自身更大的貨物(如前膠原、乳糜微粒等)，這可能與Sec31的泛素化有關(guān)[15]。

2 COPⅡ囊泡的形成及運(yùn)輸

2.1COPⅡ在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的裝配 在真核生物中，約有1/3蛋白質(zhì)的早期分泌途徑依賴COPⅡ囊泡的運(yùn)輸；在酵母細(xì)胞中，COPⅡ囊泡在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成，而在大多數(shù)真核生物中，COPⅡ囊泡在過(guò)渡內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出位點(diǎn)形成，以哺乳動(dòng)物細(xì)胞COPⅡ復(fù)合物的裝配為例：COPⅡ的裝配起始于Sar1的活化，Sar1-GDP在Sec12催化作用下轉(zhuǎn)變?yōu)镾ar1-GTP，活化后的Sar1構(gòu)象發(fā)生變化，暴露其N(xiāo)端的α-螺旋，從而插入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)；Sar1-GTP通過(guò)與Sec23結(jié)合將COPⅡ內(nèi)衣被Sec23/Sec24異二聚體募集至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜，Sec24攜帶與貨物蛋白受體或跨膜蛋白的結(jié)合位點(diǎn)，通過(guò)捕獲正確折疊和組裝的貨物分子進(jìn)行貨物分選[1,14]。Sar1-Sec23-Sec24與蛋白質(zhì)/脂質(zhì)等貨物分子結(jié)合后形成前出芽復(fù)合物，該復(fù)合物可啟動(dòng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的正性彎曲[14]。隨后，Sec23與Sec31 C端富含脯氨酸的結(jié)構(gòu)域結(jié)合，從而招募Sec13/Sec31復(fù)合體聚合形成COPⅡ籠型結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)不同大小的貨物分子，通過(guò)上述過(guò)程，COPⅡ裝配至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上并形成COPⅡ囊泡[1,14]。這一裝配過(guò)程不同于COPⅠ囊泡，COPⅠ的cage亞復(fù)合物和adaptor亞復(fù)合物是在胞質(zhì)形成異七聚體的蛋白質(zhì)復(fù)合物后，以整體形式被募集至Golgi膜上[18]。Sec23是Sar1-GTP的GTP酶激活蛋白，而Sec31可增強(qiáng)Sec23的GTP酶活性，從而加快GTP水解，誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的斷裂驅(qū)使COPⅡ囊泡釋放，并將貨物運(yùn)輸至各個(gè)靶器官[19-20]。大部分蛋白質(zhì)和超過(guò)COPⅡ囊泡本身大小的大分子貨物(如前膠原或乳糜微粒等)均可通過(guò)COPⅡ囊泡完成運(yùn)輸[21]。

2.2COPⅡ參與的貨物分選

2.2.1貨物分選方式 貨物分選是指依賴于受體、銜接子和COPⅡ被膜組分識(shí)別出正確折疊和組裝的貨物，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出位點(diǎn)處裝載入COPⅡ囊泡，并選擇性地從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出的過(guò)程。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出位點(diǎn)或過(guò)渡內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上用于貨物輸出的專(zhuān)門(mén)區(qū)域，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出位點(diǎn)是一種富含COPⅡ主要成分和Sec16的特殊部位[22]。貨物需經(jīng)過(guò)正確折疊和組裝后選擇性地進(jìn)行輸出，并留下內(nèi)質(zhì)網(wǎng)駐留蛋白。理論上講，任何定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的貨物均可通過(guò)批量運(yùn)輸?shù)姆翘禺愋苑绞桨罜OPⅡ囊泡中，并隨 COPⅡ 囊泡出芽擴(kuò)散輸出，該途徑運(yùn)輸速度快但效率低，且對(duì)蛋白質(zhì)的分泌起作用較?。淮蠖鄶?shù)膜蛋白和可溶性貨物蛋白以主動(dòng)分選的選擇性運(yùn)輸方式包裹至COPⅡ囊泡中，該方式運(yùn)輸?shù)呢浳餄舛缺扰窟\(yùn)輸方式高3～50倍，選擇性貨物捕獲由內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)；大多數(shù)跨膜貨物可與COPⅡ直接結(jié)合，少數(shù)跨膜貨物和多數(shù)可溶性蛋白通過(guò)跨膜貨物受體或銜接子間接與COPⅡ結(jié)合，而缺乏回收信號(hào)的未成熟的蛋白質(zhì)則不能被批量運(yùn)輸[23]。

2.2.2貨物分選所需的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出信號(hào) 不同的跨膜蛋白貨物存在多種分選信號(hào)序列，介導(dǎo)了貨物與COPⅡ結(jié)合并驅(qū)使貨物的運(yùn)輸。這些分選信號(hào)序列是存在于蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)中的短線性序列，可用于指導(dǎo)貨物在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的合成，并在合成結(jié)束前被切除。已在不同生物的跨膜貨物蛋白上鑒定出幾類(lèi)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出信號(hào)，如水皰性口炎病毒糖蛋白、哺乳動(dòng)物Kir2.1鉀通道蛋白、酵母Sys1p和Gap1p細(xì)胞質(zhì)區(qū)域的含酸性氨基酸殘基的基序D/E-X-D/E，上述內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號(hào)序列是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運(yùn)輸貨物所必需的；在蛋白質(zhì)貨物C端或其附近的兩個(gè)相鄰疏水性氨基酸殘基組合的基序(FF、YY、LL或FY)屬于第二類(lèi)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出信號(hào)，這些信號(hào)存在于p24家族蛋白和Erv41/46復(fù)合體中[16]。除上述基序外，在ERGIC(ER-Golgi intermediate compartment)-53/上皮膜蛋白-47家族蛋白C端也發(fā)現(xiàn)了含酪氨酸基序的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出信號(hào)；另外，在幾種酵母SNARE蛋白的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域也鑒定出輸出信號(hào)，如酵母Sed5上的YXXXNPF、LXXME基序以及在Bet1上的LXXME基序等[15-16]。

少數(shù)跨膜蛋白和多數(shù)可溶性蛋白的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出需要特定的跨膜貨物受體或銜接子間接與COPⅡ亞基的結(jié)合，如哺乳動(dòng)物中ERGIC-53是部分糖蛋白(如糖蛋白凝血因子、組織蛋白酶C和組織蛋白酶Z)裝配至COPⅡ囊泡所必需的；酵母中Erv29是將糖基化α因子前體有效裝配入COPⅡ囊泡和有效分泌羧肽酶Y所必需的[16]。

2.2.3大分子貨物分選 一般來(lái)說(shuō)，COPⅡ囊泡直徑為60～90 mm，前膠原、乳糜微粒及載脂蛋白等大分子貨物遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)COPⅡ囊泡的大小，但仍可以在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出位點(diǎn)處依賴COPⅡ囊泡進(jìn)行分泌[1]。大分子貨物分選主要涉及貨物如何裝配入COPⅡ囊泡以及囊泡被膜如何增加尺寸以容納大分子貨物。大分子貨物的裝載主要由轉(zhuǎn)運(yùn)和Golgi組織蛋白1(transport and Golgi organization protein 1，TANGO1)介導(dǎo)，而E3泛素連接酶和其配體銜接蛋白KLHL12以及泛素化的Sec31可增加COPⅡ囊泡被膜尺寸[24]。TANGO1通過(guò)與Sec16結(jié)合定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出位點(diǎn)處，兩者的結(jié)合對(duì)于維持COPⅡ組分是必需的[25]。TANGO1也可以作為貨物的受體，以環(huán)狀形式裝配在COPⅡ周?chē)?，環(huán)狀TANGO1伴隨內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中大分子貨物的輸出而收縮[26]。TANGO1包含多個(gè)結(jié)構(gòu)域：SH3結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域、2個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)域和脯氨酸結(jié)構(gòu)域，其中脯氨酸結(jié)構(gòu)域與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出位點(diǎn)和COPⅡ的Sec23結(jié)合，SH3結(jié)構(gòu)域可與膠原、載脂蛋白及乳糜微粒等大分子貨物結(jié)合，如SH3結(jié)構(gòu)域通過(guò)與膠原的特異性分子伴侶人熱激蛋白47結(jié)合將大分子貨物定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出位點(diǎn)處[24]。TANGO1能在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出位點(diǎn)處與其同源物皮膚T細(xì)胞淋巴瘤相關(guān)抗原5結(jié)合，T細(xì)胞淋巴瘤相關(guān)抗原5可以作為T(mén)ANGO1的共同受體，通過(guò)募集Sec12從而招募更多的COPⅡ組分[24,27]。TANGO1還能夠招募Sedlin蛋白，Sedlin蛋白能促進(jìn)Sar1-GTP水解，從而促進(jìn)大分子貨物的輸出[28]。Sec31的泛素化對(duì)COPⅡ囊泡被膜尺寸也起重要作用，但具體機(jī)制尚不清楚。研究顯示，E3泛素連接酶通過(guò)配體銜接蛋白KLHL12可使Sec31泛素化，修飾后的Sec31可招募有利于形成管狀 COPⅡ 衣被結(jié)構(gòu)的其他因子，且Sec31的泛素化還可以調(diào)節(jié)Sec23的活性，以激活Sar1-GTP的GTP酶水解活性[29]。

2.3COPⅡ囊泡的出芽 活化的Sar1-GTP介導(dǎo)內(nèi)衣被Sec23/Sec24復(fù)合物和外衣被Sec13/Sec31分步募集至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上，并分選裝載貨物形成籠型結(jié)構(gòu)，誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜正性彎曲形成出芽[1]。在COPⅡ囊泡形成的后期，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜以負(fù)性彎曲為主，出芽的COPⅡ裝配復(fù)合物逐漸收縮形成狹窄的頸部，初級(jí)COPⅡ囊泡脫離內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜；與其他囊泡出芽依靠動(dòng)力蛋白家族不同，COPⅡ囊泡是由自身組分Sar1驅(qū)動(dòng)的，Sar1可使脂質(zhì)變形為細(xì)長(zhǎng)小管，Sar1的α-螺旋是COPⅡ莖部收縮和斷裂所必需的；另外，對(duì)囊泡結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)證明，Sec23/Sec24復(fù)合物具有與囊泡大小相匹配的凹面，有助于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的彎曲[14]。研究表明，定位于過(guò)渡內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)輸出位點(diǎn)處的Sec16在COPⅡ裝配過(guò)程中起支架蛋白的作用，有利于COPⅡ組分的集中招募，并可通過(guò)調(diào)節(jié)Sar1活性使COPⅡ囊泡完成被膜裝配和貨物裝載后再出芽[30]。目前，有關(guān)Sar1-GTP水解在COPⅡ囊泡出芽過(guò)程中作用說(shuō)法不一，有研究認(rèn)為，GTP水解是COPⅡ囊泡形成和供體膜斷裂所必需的，而有的研究則認(rèn)為，Sar1-GTP中小GTP酶促進(jìn)囊泡從膜上分離不依賴于GTP水解而與自身寡聚化有關(guān)[31]。

2.4COPⅡ囊泡與靶膜融合 在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放的COPⅡ囊泡被運(yùn)輸至前Golgi或ERGIC，貨物在ERGIC處由COPⅠ囊泡介導(dǎo)，繼續(xù)正向運(yùn)輸至Golgi或逆向回收至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中；但在酵母和植物細(xì)胞中，由于缺乏ERGIC，從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放的COP Ⅱ 囊泡快速擴(kuò)散并直接與早期Golgi融合[15]。在COPⅡ囊泡與靶膜融合過(guò)程中，需經(jīng)過(guò)靶向、栓系、脫殼以及融合等階段。COPⅡ囊泡與靶膜融合在酵母細(xì)胞中研究較多，出芽后COPⅡ囊泡的Sec23以分層的方式與Sar1、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白顆粒Ⅰ(transport protein particle Ⅰ，TRAPP Ⅰ)、Hrr25相互作用，有利于囊泡正向運(yùn)輸至靶膜，防止囊泡逆向運(yùn)輸回內(nèi)質(zhì)網(wǎng)[32]。TRAPPⅠ是一種鳥(niǎo)嘌呤核苷酸交換因子，TRAPPⅠ與Sec23的結(jié)合，啟動(dòng)了COPⅡ囊泡與Golgi的栓系；TRAPPⅠ募集并激活Rab蛋白家族中Ypt1的GTP酶活性，Ypt1-GTP可將Uso1募集到囊泡中，Uso1是囊泡從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)運(yùn)輸至Golgi中的一種系鏈蛋白，當(dāng)Uso1彎曲時(shí)，COPⅡ囊泡接近靶膜，觸發(fā)囊泡釋放TRAPPⅠ；Hrr25可與TRAPPⅠ競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合Sec23，促進(jìn)了TRAPPⅠ的釋放，同時(shí)Hrr25與Sec23結(jié)合可使Sec23磷酸化，進(jìn)而阻斷COPⅡ囊泡與TRAPPⅠ的結(jié)合[15,32]。目前有關(guān)COPⅡ囊泡脫殼以及與靶膜融合的機(jī)制尚不十分清楚。研究表明，Trk融合基因通過(guò)與Sec31競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合Sec23，將COPⅡ囊泡被膜外層置換，并將僅包被內(nèi)層的COPⅡ囊泡聚集，直至COPⅡ被膜組分解離并暴露膜蛋白SNARE分子，從而與靶膜融合[33-34]。COPⅡ囊泡與靶膜融合是由一類(lèi)高度保守的SNARE蛋白家族催化，在出芽前囊泡中的Sec23與v-SNARE結(jié)合，并在運(yùn)輸時(shí)與靶膜上的t-SNARE結(jié)合，從而完成融合過(guò)程[34]。

3 小 結(jié)

COPⅡ囊泡介導(dǎo)的貨物轉(zhuǎn)運(yùn)是一個(gè)復(fù)雜精細(xì)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，目前對(duì)于COPⅡ的研究仍有很多方面尚不清楚：COPⅡ囊泡形成的詳細(xì)調(diào)控機(jī)制、COPⅡ囊泡在貨物裝配過(guò)程中是否還存在其他貨物分選信號(hào)、是否存在除COPⅡ以外的其他物質(zhì)參與大分子貨物的運(yùn)輸、COPⅡ囊泡從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)斷裂到與靶膜融合過(guò)程中還受哪些因素的影響等。蛋白質(zhì)/脂質(zhì)貨物從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)至Glogi的正向轉(zhuǎn)運(yùn)依賴COPⅡ囊泡，而從Glogi至內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逆向運(yùn)輸依賴COPⅠ囊泡。盡管兩類(lèi)囊泡均參與貨物分泌途徑并且在功能上有許多相似之處，但它們的結(jié)構(gòu)和裝配模式明顯不同。COPⅠ囊泡的β-COP亞基參與高密度載脂蛋白A-1介導(dǎo)的膽固醇逆向轉(zhuǎn)運(yùn)[35]。而COPⅡ囊泡作為貨物順正向運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵，其各組分在膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)中的具體作用及相關(guān)機(jī)制還有待深入研究。