Часть 3 (1129751), страница 95
Текст из файла (страница 95)
Более того, мономерныеGTPазы регулируют различные этапы везикулярного транспорта, включаяГлава 13. Внутриклеточный везикулярный транспорт 1295Рис. 13.19. Вход капсульных вирусов в клетку. (а) Электронные микрофотографии проникновения ВИЧв клетку путем слияния его мембраны с плазматической мембраной клетки. (б) Модель процесса слияния.Сначала ВИЧ связывается с белком CD4 на поверхности клетки-мишени. Вирусный белок gp120, связанныйс белком слияния ВИЧ, опосредует это взаимодействие. Второй поверхностный белок клетки-мишени,который в норме служит рецептором хемокинов (обсуждаемых в главах 24 и 25), начинает взаимодействовать с gp120. В результате этого взаимодействия белок слияния ВИЧ освобождается от gp120, и егоспрятанный гидрофобный пептид слияния выходит наружу и встраивается в плазматическую мембрануклетки-мишени. Белок слияния, представляющий собой тример (не показано), временно заякоривается в форме интегрального белка в двух расположенных напротив друг друга мембранах.
Затем белокслияния спонтанно перестраивается, сворачиваясь в плотно упакованный шестиспиральный тяж. Энергия, высвобождаемая в результате этой перестройки множественных копий белка слияния, сближаетмембраны и позволяет преодолеть высокий активационный барьер, который в норме препятствуетслиянию мембран.
Таким образом, белок слияния ВИЧ наподобие мышеловки содержит запас потенциальной энергии, которая высвобождается и используется для совершения механической работы. (а,из B. S. Stein et al., Cell 49: 659–668, 1987. С любезного разрешения Elsevier; б, адаптированный рисунокWayne Hendrickson.)отшнуровывание пузырьков и докинг.
Рекрутирующие белки оболочки GTPазы,включая белки Sar1 и Arf, регулируют сборку и разборку оболочки. Большоесемейство белков Rab служит GTPазами везикул. Белки Rab рекрутируютсяв транспортные пузырьки и мембраны-мишени. Сборка и разборка белков Rabи их эффекторов на специализированных мембранных доменах динамическиконтролируется связыванием и гидролизом GTP. Активные белки Rab рекрутируют эффекторы Rab: двигательные белки, которые транспортируют1296Часть IV. Внутренняя организация клеткивезикулы по актиновым филаментам или микротрубочкам, и филаментныесоединительные белки, которые следят за тем, чтобы везикулы доставлялисвой груз только в правильный мембранный компартмент. Комплементарныебелки v-SNARE на транспортном пузырьке и t-SNARE на мембране-мишениобразуют стабильные транс-SNARE комплексы, которые притягивают мембраны друг к другу, в результате чего липидные бислои могут слиться.13.2. Транспорт из ЭР через аппарат ГольджиКак обсуждается в главе 12, чтобы новосинтезированный белок пошелпо биосинтетическому регуляторномупути, он должен пересечь мембрану ЭРиз цитозоля.
В ходе последующего транспорта из ЭР в аппарат Гольджи и из аппарата Гольджи на поверхность клеткии далее этот белок последовательно модифицируется по мере прохождения через набор компартментов. В переносе изодного компартмента в другой участвуеттонкое равновесие между прямым и обратным (ретроградным) транспортнымипутями. Некоторые транспортные везикулы отбирают молекулы груза и перемещают их в следующий по порядкукомпартмент, тогда как другие отыскивают «сбежавшие» белки и возвращаютих в предыдущий компартмент, где онидолжны функционировать в норме.
Таким образом, путь из ЭР в плазматическую мембрану включает в себя множество этапов сортировки, во время которыхнепрерывно происходит отбор мембранных и растворимых люминальных белковдля упаковки в везикулы или фрагменты органелл, отпочковывающиеся от ЭРи аппарата Гольджи.В данном разделе мы в основном будем рассматривать аппарат Гольджи (такженосящий название комплекса Гольджи). Помимо синтеза углеводов, здесь такжепроисходят основные этапы сортировки белков и их упаковка для дальнейшеготранспорта. Клетка синтезирует множество полисахаридов в аппарате Гольджи,включая пектин и гемицеллюлозу клеточной стенки растений и большую частьглюкозамингликанов внеклеточного матрикса животных (см.
главу 19). АппаратГольджи также лежит на пути выхода из ЭР, и значительная часть производимыхв нем углеводов присоединяется в форме олигосахаридных боковых цепей комногим белкам и липидам, которые попадают в него из ЭР. Некоторые из этихолигосахаридов служат маркерами, направляющими определенные белки в везикулы, которые затем транспортируют эти белки в лизосомы. Но большинство белкови липидов, после того как приобретают соответствующие олигосахариды в аппаратеГольджи, узнаются другими способами и направляются в транспортные везикулы,отправляющиеся в другие компартменты.Глава 13. Внутриклеточный везикулярный транспорт 129713.2.1. Белки покидают ЭР в составе окаймленных COPII транспортных везикулЧтобы инициировать движение по биосинтетическому секреторному пути, белки,вошедшие в ЭР и предназначенные для переноса в аппарат Гольджи и дальше, сначалаупаковываются в маленькие, покрытые COPII транспортные везикулы.
Эти везикулыотпочковываются от специализированных участков ЭР, носящих название участковвыхода из ЭР, на мембране которых отсутствуют связанные рибосомы. У большинстваживотных клеток участки выхода из ЭР распределены по всей сети ЭР.Первоначально считали, что все белки, не присоединенные к ЭР, по умолчаниювходят в транспортные пузырьки. Однако теперь стало ясно, что вход в покидающиеЭР везикулы обычно является селективным процессом. Многие мембранные белкиактивно рекрутируются в эти везикулы и концентрируются там. Предполагают, чтоэти белки груза несут на своей цитоплазматической поверхности сигналы выхода(транспорта), которые узнаются оболочкой COPII (рис. 13.20); эти компонентыоболочки служат рецепторами груза и рециркулируют обратно в ЭР после доставки своего груза в аппарат Гольджи.
С другой стороны, растворимые белки грузалюмена ЭР несут сигналы выхода, присоединяющиеся к трансмембранным рецепторам груза, которые, в свою очередь, связываются через сигналы выхода в своихцитоплазматических хвостах с компонентами оболочки COPII. Белки без сигналаРис. 13.20. Рекрутирование молекул груза в транспортные пузырьки ЭР.
За счет прямого или косвенногосвязывания с оболочкой COPII мембранные и растворимые белки груза концентрируются в транспортныхвезикулах. Мембранные белки упаковываются в отпочковывающиеся транспортные везикулы благодарявзаимодействию сигналов выхода на их цитоплазматических «хвостах» с оболочкой COPII. Некоторыемембранные белки, попадающие в оболочку, служат рецепторами груза, связывая растворимые белкилюмена и способствуя их упаковке в везикулы.
Типичный транспортный пузырек диаметром 50 нм содержит около 200 мембранных белков, которые могут принадлежать ко множеству различных типов.Как показано на рисунке, несвернутые или не полностью собранные белки связываются с шаперонамии удерживаются в компартменте ЭР.1298Часть IV. Внутренняя организация клеткивыхода также способны входить в транспортные пузырьки, но с меньшей скоростью,поэтому даже белки, в норме функционирующие в ЭР (так называемые резидентныебелки ЭР), медленно утекают из ЭР и доставляются в аппарат Гольджи.
Точно также секреторные белки, синтезируемые в высоких концентрациях, могут покидатьЭР без помощи сигналов выхода или рецепторов груза.Сигналы выхода, направляющие растворимые белки из ЭР для транспорта в аппарат Гольджи и далее, малоизучены. Некоторые трансмембранные белки, служащиерецепторами груза и упаковывающие определенные секреторные белки в окаймленныеCOPII пузырьки, представляют собой лектины, связывающиеся с олигосахаридами.Лектин ERGIC53, например, связывается с маннозой и, как предполагают, узнаетсахар на двух секретируемых факторах свертывания крови (факторах V и VIII) и,следовательно, упаковывает эти белки в транспортные везикулы в ЭР. Роль ERGIC53в транспорте белков установлена потому, что у людей с отсутствием этого белка в результате наследуемой мутации в сыворотке крови наблюдается пониженный уровеньфакторов V и VIII, и, следовательно, у них сильнее кровотечения.13.2.2. Только правильно свернутые и собранные белки могутпокинуть ЭРЧтобы покинуть ЭР, белки должны быть правильно свернуты, и, если онипредставляют субъединицы мультимерного белкового комплекса, в определенныхслучаях им нужно быть полностью собранными.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
