Часть 3 (1129751), страница 96
Текст из файла (страница 96)
Несвернутые или не полностьюсобранные белки остаются в ЭР, где они связываются с шаперонами (обсуждаемымив главе 6), например BiP или кальнексином. Шапероны, возможно, могут прикрывать сигналы выхода или каким-то образом заякоривать белки в ЭР (рис. 13.21).Такие дефектные белки в конце концов транспортируются обратно в цитозоль,где они деградируются протеасомами (см. главы 6 и 12).
Такой этап проверкиРис. 13.21. Удержание не полностью собранных молекул антител в ЭР. Антитела состоят из двух тяжелыхи двух легких цепей (см. главу 25), которые собираются в ЭР. Считается, что шаперон BiP связываетсясо всеми не до конца собранными молекулами антител и закрывает их сигнал выхода. Таким образом,только полностью собранные антитела покидают ЭР и секретируются.Глава 13. Внутриклеточный везикулярный транспорт 1299качества препятствует дальнейшему транспорту неправильно свернутых или собранных белков, которые потенциально могли бы навредить функционированиюнормальных белков. Необходимо заметить, что в ЭР производится удивительнобольшое количество коррекционных действий.
Например, в норме более 90 % новосинтезированных субъединиц рецептора Т-клеток (см. главу 25) деградирует до достижения ими клеточной поверхности, где они функционируют. Таким образом,клетки должны синтезировать избыточные количества многих белковых молекулдля получения нескольких избранных, которые сворачиваются, собираются в комплекс и функционируют правильно.Процесс непрерывной деградации части белков ЭР также служит системойраннего предупреждения иммунной системы о том, что клетка инфицированавирусом. При помощи специализированного ABC-транспортера ЭР импортируетобразовавшиеся в результате работы протеаз в протеасомах пептидные фрагментывирусных белков.
Чужеродные пептиды загружаются на белки MHC класса I в люмене ЭР и транспортируются к поверхности клетки. Затем Т-лимфоциты узнаютпептиды как не принадлежащие организму антигены и убивают инфицированныеклетки (см. главу 25).Иногда, однако, у строгого механизма проверки качества бывают изъяны.
Доминантные мутации, вызывающие муковисцидоз (кистозный фиброз), распространенную наследственную болезнь, приводят к синтезу немного неправильно свернутойформы белка плазматической мембраны, играющего важную роль в транспорте Cl–.Несмотря на то что мутантный белок функционировал бы абсолютно правильно, еслибы достиг плазматической мембраны, он остается в ЭР.
Это тяжелое заболевание,таким образом, вызвано не инактивирующей белок мутацией, а тем, что активныйбелок отбраковывается до того, как он достигает плазматической мембраны.13.2.3. Везикулярно-тубулярные кластеры опосредуют транспортиз ЭР в аппарат ГольджиПосле того как транспортные везикулы отпочковались от сайтов выхода из ЭРи сбросили свою оболочку, они начинают сливаться друг с другом. Это слияниемембран, произошедших из одного компартмента, называется гомотипическимслиянием. При гетеротипическом слиянии мембрана, принадлежащая одномукомпартменту, сливается с мембраной другого компартмента.
Как и в случае гетеротипического слияния, для гомотипического слияния необходим набор комплементарных белков SNARE. Однако в данном случае взаимодействие симметрично — обемембраны предоставляют v-SNARE и t-SNARE (рис. 13.22).Структуры, образующиеся при слиянии друг с другом вышедших из ЭР пузырьков, носят название везикулярно-тубулярных кластеров, поскольку в электронноммикроскопе они выглядят изогнутыми (рис. 13.23, а). Эти кластеры образуютновый компартмент, отличающийся от ЭР и лишенный многих функционирующихв ЭР белков. Они постоянно образуются и служат транспортными контейнерами,переносящими вещество из ЭР в аппарат Гольджи.
Кластеры живут относительнонедолго, поскольку они быстро перемещаются вдоль микротрубочек аппарата Гольджи и сливаются с ним, доставляя свое содержимое (рис. 13.23, б).После образования везикулярно-тубулярных кластеров от них начинаютотпочковываться собственные транспортные пузырьки. В отличие от отшнуровывающихся от ЭР окаймленных COPII везикул, эти пузырьки покрыты COPI. Они1300Часть IV. Внутренняя организация клеткиРис. 13.22. Гомотипическое слияние мембран. На этапе 1 NSF разводит в разные стороны одинаковыепары белков v-SNARE и t-SNARE обеих мембран (см.
рис. 13.18). На этапах 2 и 3 разделенные комплементарные SNARE взаимодействуют на соседних одинаковых мембранах, что приводит к слиянию мембрани образованию одного непрерывного компартмента, называющегося везикулярно-тубулярным кластером. Затем кластер разрастается за счет последующих гомотипических слияний с пузырьками мембранытого же типа, несущими комплементарные SNARE. Гомотипическое слияние не ограничивается образованием везикулярно-тубулярных кластеров; в сходном процессе эндосомы сливаются с образованиемболее крупных эндосом. Белки Rab регулируют уровень гомотипического слияния и, следовательно,размер компартмента в клетке (не показано).несут обратно в ЭР «сбежавшие» резидентные белки, а также такие белки, какрецепторы груза, которые участвовали в реакции отпочковывания в ЭР и теперьрециркулируют обратно.
Этот процесс возвращения иллюстрирует совершенствомеханизмов контроля, регулирующих реакции сборки оболочки. Сборка окаймленияCOPI начинается всего лишь через секунды после потери оболочки COPII. Остаетсянеизвестным, как контролируется такое переключение сборки оболочек.Возвратный (или ретроградный) транспорт продолжается по мере того,как везикулярные трубчатые кластеры продвигаются к аппарату Гольджи. Такимобразом, кластеры непрерывно созревают, меняя свой состав в соответствии с тем,как определенные белки возвращаются в ЭР.
Сходный процесс возврата продолжается в аппарате Гольджи после того, как везикулярные трубчатые кластерыдоставляют свой груз.13.2.4. В возвратном пути в ЭР используются сигналы сортировкиОбратный путь возврата «сбежавших» белков в ЭР зависит от сигналов возврата в ЭР. Резидентные белки ЭР, например, содержат сигналы, напрямуюсвязывающиеся с оболочками COPI, и поэтому упаковываются в окаймленныеCOPI транспортные пузырьки для ретроградной доставки в ЭР. Лучше всего охарактеризованный сигнал возврата этого типа состоит из двух лизинов, за которымиидут два любых других аминокислотных остатка, и располагается на C-конце мембранного белка ЭР. Он называется последовательностью KKXX в соответствиис однобуквенными обозначениями аминокислот.Растворимые резидентные белки ЭР, например BiP, также на C-конце содержат короткий сигнал возврата, но он отличается от последовательности KKXX:это последовательность Lys-Asp-Gly-Leu или похожая на нее.
Если этот сигналГлава 13. Внутриклеточный везикулярный транспорт 1301Рис. 13.23. Везикулярно-тубулярные кластеры. (а) Электроннаямикрофотография среза везикулярно-тубулярных кластеров,образующихся из мембраны ЭР. Множество видимых на микрофотографии везикулоподобных структур представляет собой поперечные срезы трубочек, продолжающихся сверху и снизу от плоскости этого тонкого среза и связанных друг с другом.(б) Везикулярно-тубулярные кластеры движутся вдоль микротрубочек для переноса белков из ЭР в аппарат Гольджи.
Оболочки COPI опосредуют отпочковывание пузырьков, возвращающихся в ЭР из этих кластеров. Как показано, оболочки быстроразбираются после образования везикул. (а, с любезного разрешения William Balch.)(известный как последовательность KDEL) методами генетической инженерииудалить с BiP, белок будет медленно секретироваться из клетки. Если сигнал перенести на белок, который в норме секретируется, он будет эффективно возвращатьсяв ЭР и накапливаться там.В отличие от сигналов возврата мембранных белков ЭР, которые способнынапрямую взаимодействовать с оболочкой COPI, растворимые белки ЭР должнысвязаться со специализированными рецепторными белками, например, рецептором KDEL, многопроходным трансмембранным белком, связывающим последовательность KDEL и упаковывающим любой несущий ее белок в окаймленныеCOPI ретроградные транспортные пузырьки (рис. 13.24).
Для этого сам рецепторKDEL должен рециркулировать между ЭР и аппаратом Гольджи, и его сродствок последовательности KDEL должно различаться в этих двух компартментах.В везикулярно-тубулярных кластерах и аппарате Гольджи рецептор должен обладать высоким сродством к последовательности KDEL, чтобы быть способнымулавливать «сбежавшие» растворимые резидентные белки ЭР, присутствующие1302Часть IV. Внутренняя организация клеткив низкой концентрации. Однако в ЭР сродство должно быть низким, чтобы онмог высвобождать свой груз, несмотря на очень высокую концентрацию в ЭР содержащих KDEL резидентных белков.Как меняется сродство рецептора KDEL в зависимости от компартмента,в котором он находится? Ответ на этот вопрос неизвестен, но это может бытьсвязано с разными ионными условиями и pH в разных компартментах, которыерегулируются ионными транспортерами в мембране компартмента.
Как мы обсудимпозже, pH-чувствительные белок-белковые взаимодействия в клетке лежат в основемногих этапов сортировки.Большинство мембранных белков, функционирующих на поверхности разделамежду ЭР и аппаратом Гольджи, включая v- и t-SNARE и некоторые рецепторыгруза, входят в ретроградный путь в ЭР.
Рециркуляция некоторых из этих белковопосредуется сигналами, как только что описано, тогда как для других никакихспециальных сигналов не нужно. Таким образом, если сигналы возврата увеличиваютэффективность процесса возврата, некоторые белки случайно входят в отпочковы Рис. 13.24. Модель возврата растворимых резидентныхбелков ЭР. Резидентные белки, покидающие ЭР, возвращаются туда посредством везикулярного транспорта.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
