1972年Milstein等發現免疫球蛋白IgG輕鏈的前體要比成熟的IgG在N-端多20氨基酸。他們推測這20個氨基酸可能和其通過ER進而分泌有關。美國Bloble實驗室完成三項重要的實驗支持了以上推測:
將IgG的mRNA在無細胞系統中,以游離核糖體體外合成時產生的蛋白是IgG的前體;若在無細胞系統中加入狗胰細胞的RER,就能產生IgG成熟蛋白。成熟的IgG輕鏈蛋白和前體蛋白相差的20個aa是疏水性很強的氨基酸;
加入蛋白水解酶不能使正在合成的IgG水解,而同時加入去垢劑就可以使其水解。由于蛋白酶只能作用于游離的蛋白而不能作用與膜結合的蛋白,所以表明IgG合成可能和RER的膜是結合的,而用去垢劑可將其和膜分離才得以水解;
用去垢劑處理骨髓瘤后所獲得的多核糖體與膜分離,然后在離體的條件下繼續進行新生肽的合成。經短時溫育得到的是成熟的IgG,而長時溫育得到的是前體IgG,此表明mRNA5’端核糖體上合成的新生肽尚未來得及加工,而在3′端核糖體上合成的新生肽在核糖體未分離前已部分進入rER,經過了加工,切除了N-端的部分。
在以上實驗的基礎上Bloble和Dobberstin(1975)提出了信號假設(signalhypothesis),認為分泌蛋白N-端有一段信號肽,當新生肽長約50-70aa后,信號肽從核糖體的大亞基中露出,立即被RER膜上的受體識別并與之結合。在信號肽越膜進入RER內腔后被信號肽酶水解。正在合成的新生肽隨著信號肽通過RER膜上的蛋白孔道穿過脂雙層進入RER腔內。這一假設經過多年的繼續研究又有了新的發展,但基本觀點仍是正確的。Bloble因這項成就而榮獲了1999年度諾貝爾生理學或醫學獎。
信號肽假說認為,編碼分泌蛋白的mRNA在翻譯時首先合成的是N 末端帶有疏水氨基酸殘基的信號肽,它被內質網膜上的受體識別并與之相結合。信號肽經由膜中蛋白質形成的孔道到達內質網內腔,隨即被位于腔表面的信號肽酶水解,由于它的引導,新生的多肽就能夠通過內質網膜進入腔內,最終被分泌到胞外。翻譯結束后,核糖體亞基解聚、孔道消失,內質網膜又恢復原先的脂雙層結構。