Часть 3 (1129751), страница 85
Текст из файла (страница 85)
Интеграция в мембрану ЭР однопроходных трансмембранных белков, несущих внутреннюю сигнальную последовательность. Внутренняя сигнальная последовательность ЭР, служащаястарт-сигналом переноса, может связываться с транслокатором двумя способами. В одном случаев люмене ЭР будет располагаться C-конец (путь А), во втором — N-конец (путь Б). Белки направляютсяв один из путей согласно свойствам полипептидной цепи, фланкирующей внутреннюю последовательность начала переноса: если до гидрофобной сердцевины старт-сигнала переноса содержится большеположительно заряженных аминокислот, чем после нее, то мембранный белок входит в транслокаторв ориентации, показанной в пути А.
Если же положительно заряженных аминокислот больше после гидрофобной сердцевины старт-сигнала переноса, чем до нее, то белок входит в транслокатор в ориентации,показанной в пути Б. Поскольку транслокация не может начаться до тех пор, пока последовательностьначала переноса не выйдет из рибосомы, транслокация N-концевой части белка, показанного на (Б),может протекать только после того, как эта часть полностью синтезировалась.Обратите внимание, что существует два способа встраивания в мембрану однопроходных белков такимобразом, чтобы их N-конец оказался в люмене ЭР: показанный на рис. 12.46 и здесь на (Б).гами ориентированных белков.
Таким образом, асимметрия белков, наблюдаемаяв клеточных мембранах, не является внутренним свойством белков, а являетсярезультатом процесса их встраивания в мембрану ЭР из цитозоля.Глава 12. Внутриклеточные компартменты и сортировка белка 1249Рис. 12.48. Интеграция двупроходных трансмембранных белков с внутренней сигнальной последовательностью в мембрану ЭР. В случае данного белка внутренняя сигнальная последовательностьЭР служит старт-сигналом переноса (как на рис.
12.47) и инициирует перенос C-концевой части белка.В определенный момент в транслокатор входит стоп-последовательность переноса, и транслокаторлатерально высвобождает белок в мембрану.12.5.8. Транслоцированные полипептидные цепи сворачиваютсяи собираются в люмене шероховатого ЭРМногие белки в люмене ЭР находятся там временно (транзитные белки),по пути в другие органеллы; однако часть белков в норме расположена там и содержатся в высоких концентрациях. Эти резидентные белки ЭР несут сигналудержания в ЭР, состоящий из четырех аминокислот на C-конце и ответственныйза сохранение белка в люмене ЭР (см.
таблицу 12.3 и главу 13). Некоторые из этихбелков служат катализаторами, способствующими правильному сворачиваниюи сборке белков, транслоцируемых в ЭР.Важный резидентный белок ЭР — протеиндисульфидизомераза (Protein Disulfide Isomerase, PDI), которая катализирует окисление свободных сульфгидрильных(SH) групп цистеинов с образованием дисульфидных (S‑S) связей. В секреторноми эндоцитозном путях почти все цистеины доменов белков, расположенных во внеклеточном пространстве или люмене органелл, образуют дисульфидные мостики.С другой стороны, дисульфидные связи очень редко образуются в доменах, расположенных в цитозоле, который обладает восстановительными свойствами.Другим резидентным белком ЭР является шаперон BiP. Мы уже обсудили,как BiP посттрансляционно проталкивает белки в ЭР через транслокатор.
Каки другие шапероны, BiP узнает неправильно свернутые белки и белковые субъединицы, еще не встроившиеся в свой олигомерный комплекс. Он связывается с открытыми аминокислотными последовательностями, которые в норме должны быть1250Часть IV. Внутренняя организация клеткиРис. 12.49. Встраивание многопроходного мембранного белка родопсина в мембрану ЭР. Родопсин —это светочувствительный белок палочек сетчатки млекопитающих (см.
главу 15). (а) Профиль гидрофобности указывает на наличие в родопсине семи коротких гидрофобных участков. (б) Гидрофобная областьвблизи N-конца служит старт-последовательностью переноса, инициирующей транслокацию черезмембрану ЭР лежащего до нее N-концевого участка белка. Следующие далее гидрофобные последовательности служат чередующимися сигналами начала и остановки переноса.
(в) После окончательнойинтеграции родопсина его N-конец располагается в люмене ЭР, а C-конец — в цитозоле. Голубымишестиугольниками показаны ковалентно связанные с белком олигосахариды. Стрелками показанывходящие в транслокатор парные сигналы начала и остановки переноса.спрятаны в глубине правильно свернутого белка или собранной полипептиднойцепи. Примером сайта связывания BiP является участок чередующихся гидрофобных и гидрофильных аминокислот, который в норме должен быть упакованглубоко в β-листе. Связанный BiP препятствует агрегации белков и способствуетих удержанию в ЭР (то есть не дает им попасть в аппарат Гольджи и последующие участки секреторного пути). Как и некоторые другие члены семейства белковHsp70, которые связывают несвернутые белки и ускоряют их импорт в митохондрии и хлоропласты, BiP гидролизует АТP для получения энергии, необходимойдля посттрансляционной транслокации в ЭР.
Он также способствует фолдингуэтих и других белков.12.5.9. Большинство синтезированных в шероховатом ЭР белков гликозилируется путем добавления одного N-связанного олигосахаридаКовалентное присоединение сахаров к белкам является одной из основныхбиосинтетических функций ЭР. Около половины всех эукариотических белковгликозилированы. Большая часть растворимых и мембраносвязанных белков,синтезируемых в ЭР, включая белки, предназначенные для транспорта в аппаратГольджи, лизосомы, плазматическую мембрану и внеклеточное пространство, представляют собой гликопротеины. С другой стороны, в цитозоле содержится оченьГлава 12.
Внутриклеточные компартменты и сортировка белка 1251мало гликозилированных белков, и они несут значительно более простую углеводную модификацию, при которой N-ацетилглюкозаминовая группа присоединяетсяк сериновому или треониновому остатку белка.Важным шагом в понимании процесса гликозилирования белков былооткрытие того, что заранее синтезированный олигосахарид-предшественник(состоящий из N-ацетилглюкозамина, маннозы, глюкозы и — в общей сложности — из 14 сахаров) переносится на белки ЭР единым блоком. Посколькуэтот олигосахарид переносится на боковую цепь NH2-группы аспарагина белка,он называется N-связанным, или аспарагин-связанным (рис. 12.50).
Перенос катализируется мембраносвязанным ферментным комплексом, олигосахаридтрансферазой, чей активный сайт расположен на люминальной сторонемембраны ЭР; это объясняет, почему цитоплазматические белки не гликозилируются таким способом. Специальная липидная молекула долихол удерживаетолигосахарид-предшественник в мембране ЭР. Она переносит олигосахариднуюцепь на аспарагин в единственной ферментативной реакции сразу после того, какаминокислота достигает люмена ЭР в процессе транслокации белка (рис. 12.51).С каждым транслокатором связана одна копия олигосахаридтрансферазы, чтопозволяет последней эффективно сканировать и гликозилировать входящуюполипептидную цепь.Олигосахарид-предшественник связан с долихолом высокоэнергетическойпирофосфатной связью, которая обеспечивает энергию активации реакции гликозилирования, проиллюстрированной на рис.12.51.
Весь олигосахарид-предшественниксобирается сахар за сахаром на его мембраносвязанной липидной молекуле и затем переносится на белок. Сахара сначалаактивируются в цитозоле путем образования нуклеотидсахаров, которые затемпоследовательно передают свои сахара(напрямую или опосредованно) на липид.В середине этого процесса связанный с лиРис. 12.50. Аспарагин-связанный (N-связанный)олигосахарид-предшественник добавляется к большинству белков в мембране шероховатого ЭР.
Пятьсахаров (выделены серым) образуют «сердцевину»этого олигосахарида. В случае многих гликопротеинов только эти остатки сохраняются после процессаудаления сахаров в аппарате Гольджи. Только аспарагины в последовательностях Asn-X-Ser и Asn-X-Thr(где X — любая аминокислота, кроме пролина) гликозилируются.
Эти две последовательности встречаются в гликопротеинах значительно реже, чем в негликозилированных цитоплазматических белках.По-видимому, во время эволюции эти последовательности испытывали против себя давление отбора, поскольку гликозилирование слишком большогочисла сайтов мешало бы фолдингу белков.1252Часть IV. Внутренняя организация клеткиРис. 12.51. Гликозилирование белков в шероховатом ЭР. Как только полипептидная цепь входит в люменЭР, она гликозилируется по соответствующим аспарагинам.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
