Biokhimia_T3_Strayer_L_1984 (1123304), страница 61
Текст из файла (страница 61)
Некоторые фаги проникают в бактериальные клетки путем связывания со специфическими переносчиками. Так, фаг λ использует рецептор мальтозы.Среди белков наружной мембраны количественно преобладает (~ 7•105 молекул на32. Оболочки бактериальныхклеток229Рис. 32.23.А. Электронная микрофотография Е. coli. Видно расположение негативно окрашенныхпориновых каналов.
Б. Изображение пориновых каналов, полученное после обработкии фильтрации (обесцвечиванияфона) микрофотографии, приведенной на рис. А. В. Разъясняющая схема: показанапроекцияканаловпоринапри низком разрешении. [Steven А, С., Heggeler В. Ten, Muller R., Kistler J., Rosenbusch J.P., J. Cell Biol., 72, 292 (1977).]клетку) небольшой липопротеин, содержащий всего лишь 58 остатков аминокислот.Этот белок характеризуется высокой степенью α-спирализованности; к его N-концевому цистеину ковалентно присоединенытри жирные кислоты. Примерно 1/3 молекул липопротеина через ε-аминогруппысвоегоС-концевоголизинасвязанас СООН-группами расположенного надним пептидогликана. Таким образом, рассматриваемый липопротеин прикрепляет наружную мембрану к подлежащему пептидогликанному слою и тем самым способствуетмеханической устойчивости клеточной оболочки.плазматическом пространстве, наружноймембране или внеклеточной среде.
Какимобразом новосинтезированная молекула попадает в нужное место, выбирая из пяти возможных направлений правильное? Для выяснения этого вопроса очень важное значение имеет следующий факт: как оказалось,липопротеин наружной мембраны синтезируется в виде пролипопротеина, содержащего на N-конце 20 дополнительных остатков32.15. Новообразованные белкинаружной мембраны содержат отщепляемуюсигнальную последовательностьБелки, синтезируемые грам-отрицательными бактериями, могут локализоваться в цигозоле, плазматической мембране, пери230Часть V.Молекулярная физиологияРис.
32.24.Последовательность аминокислот N-концевой части пролипопротеина. Эта сигнальнаяпоследовательность содержитмного гидрофобных остатков(показаны желтым цветом).Рис. 32.25.У прокариот синтез белковклеточной оболочки происходит на рибосомах, прикрепленных к плазматическоймембране. Сигнальная последовательность(показанакрасным цветом) новообразованного полипептида направляет рибосомы к плазматической мембране, а также обеспечивает перенос белка через нее.аминокислот (рис.
32.24). Аналогичнымобразом и другие белки, предназначенныедля плазматической мембраны или еще более наружно расположенных участков, несутсигнальные последовательности, отличающие их от тех белков, которые остаютсяв цитозоле. Рибосомы, синтезирующие белки, предназначенные для выхода из цитозоля, соединяются с плазматической мембраной посредством именно этих крайне гидрофобных N-концевых последовательностей.Таким образом, начальные этапы процессасекреции у прокариот и эукариот оченьсходны (разд.
29.30). Однако есть и различие: у прокариот рибосомы, синтезирующиебелки клеточной оболочки, прикрепляютсяк плазматической мембране (рис. 32.25),тогда как у эукариот рибосомы с аналогичной функцией связываются с эндоплазматическим ретикулумом (разд. 29.29). Как иу эукариот, пептидазы прокариот отщепляют сигнальные последовательности новосинтезированных белков, как только этибелки минуют барьер мембраны.Гипотеза сигнальных последовательностей подтверждается данными, полученными при изучении бактериальных мутантов;проиллюстрируем это на примере белка,связывающего мальтозу: его масса 38 кДа,он участвует в поглощении мальтозы клеткой.
Обычно этот белок локализован в периплазматическом пространстве. Однако примутации, затрагивающей N-конец его предшественника, локализация белка (в его зрелой форме) меняется: замещение гидрофобной аминокислоты в сигнальной последовательности на заряженный остаток приводитк накоплению связывающего мальтозу белка в цитозоле. Таким образом, следствиемзамены всего лишь одного аминокислотногоостатка оказалось изменение локализациибелка: вместо периплазматического пространства - цитозоль.
Рассмотрим обратную ситуацию: может ли белок цитозоляошибочно попасть в наружную мембрану?Часть гена, ответственного за синтез N-концевой части белка-переносчика мальтозы(белок наружной мембраны, являющийсятакже рецептором фага λ), соединили с геном β-галактозидазы. Кодируемый полученным геном белок-химера накапливалсяне в цитозоле, как это свойственно β-галактозидазе, а в наружной мембране. Этотопыт показывает, что N-концевая последовательность новосинтезированной полипептидной цепи - это своего рода форма записиадреса белков клеточной оболочки.
Совершенно очевидно, что клетки прокариот, каки эукариот, способны транспортироватьбелки в соответствующие участки. Молекулярные основы этого процесса сортировкибелков - важная область современных исследований.ЗаключениеБактериальные клетки окружены клеточными стенками, которые защищают их от ос32. Оболочки бактериальныхклеток231мотического лизиса.
Клеточная стенкаграм-положительных бактерий имеет обычно толщину 250 А и состоит из пептидогликана и тейхоевой кислоты; клеточная поверхность грам-отрицательных бактерийимеет более сложное строение. Клеточнаястенка - это одна огромная макромолекула,имеющая форму мешка. Пептидогликан изS. aureus содержит 3 повторяющихся звена;NAG-NAM, тетрапептид из D- и L-остаткови пентаглициновую цепь.
Пентаглициновыезвенья поперечно связывают отдельные полисахаридные цепи. В биосинтезе пептидогликанов используются активированные сахара в форме UDP-NAG и UDP-NAM.Биосинтез протекает в пять этапов: 1) наостатке NAM, присоединенном к UDP, наращивается пептидное звено; 2) NAM-пептид переносится на липидный переносчик;3) к NAM-пептидной единице присоединяются NAG и пентаглициновый мостик;4) NAG-NAM-пептидное звено переноситсяот липидного переносчика на растущую полисахаридную цепь; 5) аминогруппа пентаглицинового мостика на одной полисахаридной цепи атакует концевую D-Ala-D-Alaпептидную связь в тетрапептиде, принадлежащем другой цепи, и таким образомобразуется поперечная сшивка между полисахаридными цепями.Пенициллин убивает бактерии, подавляясинтез клеточных стенок. Пенициллин похож по структуре на ацил-D-Ala-D-Ala и содержит высокореакционноспособную пептидную связь.
Он необратимо ингибируетгликопептид-транспептидазу и тем самымблокирует образование поперечных сшивокв пептидогликане. Некоторые бактерии резистентны к действию пенициллина благодаря наличию пенициллиназы, гидролизующей и тем самым инактивирующей пенициллин.РЕКОМЕНДУЕМАЯЛИТЕРАТУРАГрам-отрицательные бактерии в отличиеот грам-положительных имеют наружнуюмембрану, расположенную над слоем пептидогликана. Кроме того, между плазматическоймембранойграм-отрицательныхбактериальных клеток и слоем пептидогликана имеется периплазматическое пространство. Наружная мембрана состоит из крайнесвоеобразных липополисахаридов. Эти амфипатические соединения содержат заякоренный в наружном слое наружной мембраны липид А, а также еще более наружнорасположенные олигосахарид и О-боковыецепи.О-боковые цепи, в состав которых входятнеобычные сахара, образуются путем полимеризации тетрасахаридных звеньев на липидном переносчике.
Разнообразие структуры О-боковых цепей позволяет грамотрицательным бактериям обойти иммунологическую защиту организма-хозяина. Посодержащим воду каналам в наружной мембране происходит диффузия небольших полярных (но не гидрофобных) молекул; этиканалы образованы трансмембранно расположенным белком порином. Молекулыбольшей величины, например мальтоза иливитамин В 1 2 , проходят сквозь мембранублагодаря наличию специфических системих транспорта. К числу основных белковыхкомпонентов наружной мембраны относится небольшой липопротеин, посредствомкоторого мембрана прикрепляется к подлежащему слою пептидогликана. Белки клеточной оболочки синтезируются на рибосомах, присоединенных к плазматическоймембране.
Предшественники этих белковсодержат N-концевые сигнальные последовательности, которые отщепляются послепереноса белка-предшественника через мембрану.Sharon N., 1969. The bacterial cell wall, грам-отрицательных микроорганизSci. Amer., 220(5), 92-98.мов имеют непосредственное отношение к теме данной главы.]Оболочки бактериальных клетокNikaido H., 1979. Permeability of theС чего начать(ed.),1973.Bacterial outer membrane of bacteria, Angew.Nikaido H., Nakae Т., 1979.
The outer Leive L.membrane of gram-negative bacteria, Membranes and Walls, Marcel Dekker. Chem. (Int.Ed.), 18, 337-350.Baddiley J.,1976.Advan. Microbiol. Physiol., 14, 163-250. [Прекрасный сборник критических Hussey H.,DiRienzo J.M., Nakamura K., Inouye обзоров. Статьи Гюйсена и Шокмана Biosynthesis of bacterial cell walls. In:M., 1978. The outer membrane proteins (Ghuysen, Shockman) по биосинтезу Martonosi A.
(ed), The Enzymes ofof gram-negative bacteria: biosynthesis, пептидогликана и Накайдо (Nikaido) Biological Membranes, vol. 2, pp.assembly, and functions, Ann. Rev. по биосинтезу клеточных оболочек 227-326, Plenum.Osborn M.J., 1971. The role ofBiochem., 47, 481-532.membranes in the synthesis ofmacromolecules. In: Rothfield L . L .Часть V.(ed.), Structure and Function of232Молекулярная физиологияBiological Membranes, pp. 343-400,Academic Press.Steven A.C., ten Heggeler B., Muller R.,Kistler J.,Rosenbusch J.P., 1977.Ultrastructure of a periodic protein layerin the outer membrane of Escherichiacoli, J.
Cell Biol., 72, 292-301.D-alanine carboxypeptidases, Proc. Nat.Acad. Sci., 76, 2730-2734.Stone K.J.,Strominger J.L.,1971.Mechanism of action of bacitracin:complexation with metal ion andC 55 -isoprenyl pyrophosphate, Proc.Nat. Acad. Sci., 68, 3223-3227.Boyd D.B.. 1977. Transition state strucПенициллин и бацитрацинtures of a dipeptide related to the modeFleming A., 1929.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
