共翻译转运(co-translational translocation)
把一根长绳穿过墙上一道窄缝,有两种办法。你可以先把整根绳盘成一团,再设法把这团塞过去——很难,因为盘成团的绳根本塞不进。或者,你可以一边放绳一边把它穿过缝隙,绳头先行,趁它还是直的。细胞搬运蛋白质穿过膜时这两种办法都用,而共翻译转运就是后一种:在蛋白质链还在被合成的同时,就把它穿过膜。
用朴素的步骤来讲是这样的。一个核糖体开始合成一个蛋白质,前端出现了一段内质网信号肽;信号识别颗粒抓住它,把核糖体送到内质网膜;核糖体对接到一条由蛋白质围成、叫做转运体(translocon)的通道上,使自己的出口隧道对准通道的孔。这时翻译恢复进行,每加上一个新氨基酸,越来越长的链就直接经转运体喂入内质网。蛋白质根本没机会先在细胞质里折叠起来,而这正是关键所在:一条未折叠、仍在增长的线条很容易从那条狭窄的通道里滑过去,而一个完全折好的蛋白质就太臃肿了。与之相对的是翻译后转运:蛋白质在细胞质里合成完毕,由分子伴侣使其保持未折叠状态,然后才被推过一条通道——这正是蛋白质进入线粒体、以及在许多情况下进入酵母内质网所走的路线。
共翻译转运之所以重要,是因为它是我们细胞中进入分泌途径的主要入口——每一个我们分泌出去或放到细胞表面的蛋白质的门户。把转运与翻译耦合在一起,巧妙地解决了折叠的难题,还让糖链及其他修饰可以在链抵达内质网时就被加上去。要把握的微妙之处是:共翻译与翻译后讲的是时机——是在合成期间还是合成之后——而不同的生物体和不同的目的地各自偏好不同的时机,所以两者都不是唯一普适的规则。
一个正在合成分泌型抗体的核糖体对接到内质网膜上,一边合成一边把链径直送过转运体。等到最后一个氨基酸加上去时,整个蛋白质已经在内质网里面了,准备折叠和加糖衣——它从未在细胞质里自由漂浮过。
一边合成,一边就穿入内质网。
共翻译与翻译后之分讲的是时机,而非孰优孰劣。线粒体的输入和酵母内质网的输入常常是翻译后进行的,由分子伴侣把已完成的链保持在未折叠状态。