Biokhimia_cheloveka_Marri_tom_2 (1123307), страница 43
Текст из файла (страница 43)
Внутренняя поверхность везикулы и наружная— клетки топологически эквивалентны. (Из работы (.жЪЬ Н. г., КоьЬьпап 3. Е.: ТЬе аехетпЫу о(сей ьпеьпЬгапее. Зп. Аьп. (1ап.1 1979, 240, 43, с изменениями.) вательность бывает очень редко. Х-концевая лидерная последовательность обычно отщепляется от белка при его встраивании в мембрану или сразу после него, при этом получается зрелый секретируемый или интегральный белок. Существуют убедительные данные о том, что лидерная последовательность участвует в процессе встраивания белка.
Мутантные белки, содержащие модифицированную лидерную последовательность, в которой какая-либо гидрофобная аминокислота заменена на гидрофильную, не включаются в мембраны. В то же время немембранные бе.чки с присоединенной к ним лидерной последовательностью (для этого используются методы генной инженерии) способны включаться в мембрану и даже секретироваться. Глава 42 !36 Сигнальная гипотеза Мембранная триттериая гипотеза В этой гипотезе особое значение придается роли лидерной последовательности в изменении третичной структуры самого белка.
Согласно этой гипотезе, лидерная последовательность индуцирует такую упаковку обычно гидрофобного интегрального белка, что последний может оставаться солюбилизированным в водной среде цитоплазмы. где он синтезирован. Мембранный липидный бислой является как и с с 'ч белок полосы 111 Бычий родопсин Цитох!юм Ьб Гликофорин Рецептор ЛНП Тямелая цепь Н1.А-А Гемегглютинин вируса гриппа Рецептор есиелогликопротеине Рецептор т рвисферрине Бектеривльнея лидернея пептидезе Инввриентнал цепь Н1.А-ОН П !зедшественник сеяерезы-изомельтезы Рис.
42. 11. Различные способы включения белков в мембраны. Те участки белковой молекулы, которые находятся внутри мембраны, имеют форму а-спиралей. а остальные фрагменты линейны. Х вЂ” ХНз-конец; С вЂ” -СООН-конец. (Из работы %!скпег %. Т, аког!!вЬ Н. Г.: МиЫр1е глссйвп!вптз от" рго!ет !пзсгйоп !п!о впд всгозз тегпЬгапсз. Яс!енсе, 1985, 236.
400, с разрешения.) Белки встраиваются в мембрану разными способами (рис. 42.11); детали этого процесса во многих случаях еше не установлены. Для обьяснения механизма встраивания предложены две модели: сиптальная гипотеза и мембранная три!терная гипотеза. В сигнальной гипотезе предполагается, что белок включается в мембрану параллельно его трансляции на мРНК в полирибосомах; это так называемое котрансляционное включение. Когда лидерная последовательность выходит из рибосомы, она выявляется некой сигнал-распознающей частицей (СРЧ), которая блокирует дальнейшую трансляцию на уровне примерно 70 аминокислот, 40 из которых остаются в большом рибосомном комплексе, а 30 экспонированы в среду (рис. 42.12).
СРЧ содержит шесть белков, с ней ассоциирована 7Б-РНК, близко- родственная <сА1и-семейству» последовательностей ДНК с большим числом повторов (см. гл. 38). Блокирование трансляции не снимается до тех пор, пока комплекс СРЧ-лидерная последовательность— рибосома не свяжется с так называемым «отстригающим» белком (рецептором для СРЧ) эндоплазматического ретикулума. В этот момент начинается котрансляционное встраивание белка в эндоплазматический ретикулум.
В процессе элонгации оставшейся части белка он перемещается через липидный бислой, поскольку рибосома остается присоединенной к зндоплазматическому ретикулуму. Таким образом образуется шероховатый (усеянный рибосомами) эндоплазматический ретикулум. Рибосомь! остаются прикрепленными к эндоплазматическому ретикулуму в течение всего времени синтеза мем- бранного белка и освобождаются и диссоциируют на соответствующие субьединицы только после его завершения. Когда ранее синтезированная часть белка выходит в просвет эндоплазматического ретикулума, отщепляется лидери ая последовательность и присоединяются углеводы.
Интегральные мембранные белки не пересекают мембрану целиком; по-видимому, этому препятствует гидрофильная якорная последовательность на С-конце. Секретируемые же белки проходят сквозь мембранный бислой полностью и высвобождаются в просвет эндоплазматического ретикулума. К моменту их поступления внутрь везикулы углеводные остатки уже оказываются связанными с ними.
Впоследствии секретируемые белки обнаруживаются в просвете аппарата Гольджи, где происходит модификация их углеводных цепочек, а затем они перемещаются к специфическим внутриклеточным органеллам или клеточным мембранам либо секретируются. Некоторые белки пересекают одну мембрану, а затем заякориваются в другой, соседней мембране, например внутренней мембране митохондрий. Меибраны: структура, спарка и функции 137 Сигнальные кодоны ао д Сигнальный лелтид — -е- СРЧ вЂ” ~ Сигнальный рецептор Рибосомный рецептор Рис. 42.
12. Транспорт секретируемых белков через мембрану эндоплазматического ретикулума согласно сигнальной гипотезе. Синтезирующие белок рнбосомы движутся вдоль мРНК, детерминирующей амннокислотную последова.гельность белка (мРНК изображена в виде линии 5' — 3). Кодон А()хэ — -начало синтеза белка.„участок линии, который следует за А()С, соответствует кодонам сигнальной последовательности. Когда конец белковой молекулы выходит из большой рибосомной субчастицы, сигнальная последовательность оказывается экспонированной в среду н связывается с сигнал-распознающей частицей 1СРЧ). Дальнейшая транскрипция блокируется до тех пор, пока комплекс не свяжется с «отстригающим» белком (черный прямоугольник), расположенным на мембране эндоплазматического регикулума. Для самой рибосомы на мембране также имеется рецептор (светлый прямоугольник).
Взаимодействие рибосомы и растущей пептндной пепи с мембраной эндоплазмаз ического ретикулума приводит к открыванию поры, через которую белок вводится во внутреннее пространство эндоплазматического ретикулума. В процессе транспорта сигнальная последовательность большинства белков отщепляется ферментом, называемым сигнальной пептидазой. Синтезированный белок высвобождается из рибосомы„которая распадается на большую и малую субчастицы. и.
наконец, оказывается внутри эндоплазматического ретикулума (Из работы Нею)у щас)е ргоге1пз пр %топф йе се11, Бс1епсе, 1980, 207, 154, с изменениями.) бы триггером по отношению к третичной структуре белка--последний переходит в такую конформацию, которая обеспечивает его предпочтительное включение в бислой. Таким образом, белок претерпевает некий переход и сам встраивается в мембрану таким способом, чтобы установить необходимую поперечную асимметрию.
Сразу после встраивания белка или его интеграции лидерная последовательность отщепляется. Триперная гипотеза не предполагает специфического взаимодействия между рибосомой и мембраной, но это еще не означает, что синтез белка не может происходить на мембранах. Основные особенности сигнальной и триггерной гипотез сопоставляются в табл.
42.3. Возможно, в одной н той же клетке действуют оба механизма. Некоторые аспекты мембранного биосинтеза остаются неясными, поскольку одни мембранные и секретируемые белки синтезируются на мембраносвязанных полисомах, тогда как другие — на свободных цитоплазматических полисомах. Сборка некоторых секретируемых или встраиваемых в мембрану белков не осуществляется до тех пор, пока эти белки не вступают во взаимодействие с мембранным бислоем на ранних этапах своего биосинтеза на рибосомах. Другие белки, например цитохром Ьн встраиваются сами, сохраняя определенную ориентацию в мем- бране после того, как их синтез завершен, но все же их внедрение в мембрану требует присутствия нормальной лидерной последовательности.
Некоторые одноцепочечные пептиды или белки, такие, как бактериородопсин, пересекают мембрану несколько раз, и этот феномен трудно объяснить в рамках сигнальной гипотезы. СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ ФУНКЦИИ МЕМБРАН Если плазматическая мембрана относительно непроницаема, то как попадают в клетку большинство молекул Чем обусловлена селективность их переноса? Ответы на эти вопросы очень существенны для прояснения способов адаптаций клеток к постоянно меняющимся условиям внешней среды.
У многоклеточных организмов должны иметься также средства коммуникации между соседними и отдаленными друг от друга клетками, что позволяло бы им координировать весь комплекс биологических процессов. Сигналы могут поступать к мембране и передаваться ею или же генерироваться в виде некой последовательности каких-то взаимодействий между Глава 42 138 Таблпца 42.3. Сравнение двух моделей сборки мембран" Пассивная диффузия Сигнальная гипотеза Мембранная триггерная гипотеза Солюбилизированные поли- сомы Распознавание белком транспортного канала По завершении синтеза лидер- ного пептида Солюбилизированные полисомы Место инициации Изменение способа упаковки Роль лидерного пептида Во время синтеза белка или после его завершения Место — рецептор или липидная часть бислоя Не происходит Ассоциация нового белка с мембраной Место - — белковый транспортный канал С белковым транспортным каналом Некая специфическая пора Специфическая ассоциация рибосом Катализ сборки Изменение конформации, определяемое лидерным пептидом Белок-белковые и белок-липидные взаимодействия: самосборка В процессе встраивания полипептида в бислой или после него Определяется первичной после- довательно- стью Элонгация полипептидной це- пи Движущая сила сборки Удаление лидер- При выходе поли- ного пептид» пептида С-конец внутри, )Ч- конец снаружи Окончательная ориентация ТРАНСМЕМБРАННЫЙ ПЕРЕНОС МАЛЫХ МОЛЕКУЛ чИз работы Гч)скоег %.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
