Часть 3 (1129751), страница 98
Текст из файла (страница 98)
В таких клетках на транс-стороне аппарата Гольджирасположены необычно крупные везикулы, обращенные к домену плазматическоймембраны, с которого происходит секреция.13.2.7. Олигосахаридные цепи модифицируются в аппарате ГольджиЕсли люмен ЭР полон растворимых люминальных резидентных белков, товсе резидентные белки аппарата Гольджи связаны с мембраной.
Ферментативныереакции в аппарате Гольджи протекают исключительно на поверхности мембран.1308Часть IV. Внутренняя организация клеткиРис. 13.29. Бокаловидная клетка тонкой кишки. Этаклетка специализируется на секреции слизи, смеси гликопротеинов и протеогликанов, синтезированных в ЭРи аппарате Гольджи. Как и все остальные эпителиальныеклетки, бокаловидные клетки поляризованы. Специальный апикальный домен плазматической мембраны обращен в просвет кишки, а базолатеральный домен — к базальной пластинке. Аппарат Гольджи также поляризован,что ускоряет высвобождение слизи путем экзоцитозаиз апикального домена плазматической мембраны.
(Согласно R. V. Krstic, Illustrated Encyclopedia of Human Histology. New York: Springer-Verlag, 1984. С любезного разрешения издательства Springer-Verlag.)Все гликозидазы и гликозилтрансферазыГольджи — однопроходные трансмембранные белки, многие из которых организованыв мультиферментные комплексы. Таким образом, организация двух синтетических органеллбиосинтетического секреторного пути, ЭР и аппарата Гольджи, фундаментально различна.К гликопротеинам млекопитающих присоединяются два больших класса N-связанныхолигосахаридов, сложные олигосахаридыи олигосахариды с высоким содержаниемманнозы (рис. 13.30).
Иногда оба типа прикрепляются (в разных местах) к одной полипептидной цепи.Сложные олигосахариды образуются, когда исходный присоединенный в ЭРN-связанный олигосахарид укорачиваетсяи к нему добавляются новые сахара. Обогащенные маннозой олигосахариды укорачиваются, но новые сахара к ним в аппаратеГольджи не добавляются. Они содержат всего два N-ацетилглюкозамина и многоостатков маннозы, число которых часто приближается к числу остатков, исходноприсутствовавших в связанном с липидом олигосахариде-предшественнике, присоединенном в ЭР.
Сложные олигосахариды могут содержать больше двух исходныхN-ацетилглюкозаминов, а также различное число остатков галактозы и сиаловойкислоты и, в некоторых случаях, фукозы. Сиаловая кислота особенно важна, поскольку это единственный сахар в гликопротеинах, несущий отрицательный заряд.Останется ли углевод обогащенным маннозой или будет модифицирован, в значительной степени зависит от его положения в белке. Если олигосахарид доступен дляферментов процессинга в аппарате Гольджи, он с большой вероятностью будет переведен в сложную форму; если он недоступен, поскольку его сахара крепко связаныс поверхностью белка, он, скорее всего, останется в форме с высоким содержаниемманнозы.
Модификация, в ходе которой образуются сложные олигосахаридныецепи, идет по высокоупорядоченному пути, изображенному на рис. 13.31.Помимо этих общих черт процессинга олигосахаридов во всех клетках, продукты модификации углеводов, протекающей в аппарате Гольджи, очень сложны.Глава 13. Внутриклеточный везикулярный транспорт 1309Рис. 13.30.
Два основных класса аспарагин-связанных (N-связанных) олигосахаридов зрелых гликопротеинов млекопитающих. (а) Сложные олигосахариды и обогащенные маннозой олигосахаридыобладают общей сердцевиной, унаследованной от исходного N-ацетилглюкозамина, добавленногов ЭР (см. рис. 12.50). Обычно она состоит из двух N-ацетилглюкозаминов (GlcNAc) и трех манноз (Man).(б) Каждый сложный олигосахарид состоит из сердцевины и концевой области, содержащей различноечисло копий особой трисахаридной единицы (N-ацетилглюкозамин-галактоза-сиаловая кислота),присоединенной к маннозной сердцевине.
Часто терминальная область укорочена и содержит толькоGlcNAc и галактозу (Gal) или просто GlcNAc. Более того, к сердцевинному GlcNAc, связанному с аспарагином (Asn), может быть добавлен остаток фукозы. Таким образом, несмотря на то что этапы процессинга и последующего добавления сахаров строго упорядочены, сложные олигосахариды могут бытьгетерогенными. Более того, хотя представленные на рисунке сложные олигосахариды имеют три ветви,также часто встречаются две или четыре ветви в зависимости от гликопротеина и клетки, в которой онсинтезируется.
(в) Олигосахариды с высоким содержанием маннозы не укорачиваются до сердцевинногоучастка и содержат дополнительные остатки маннозы. Также встречаются смешанные олигосахаридыс одной ветвью Man и одной ветвью GlcNAc и Gal (не показаны).Это привело к необходимости создания новой дисциплины — гликобиологии.Человеческий геном, например, кодирует сотни различных гликозилтрансфераз,экспрессия которых различается от клетки к клетке. Это приводит к широкомуразнообразию гликозилированных форм одного и того же белка или липида в различных типах клеток и на различных стадиях дифференцировки, в зависимостиот спектра ферментов, экспрессируемых клеткой. Модификации не ограничиваютсяN-связанными олигосахаридами, но также протекают на O-связанных сахарах, какмы обсудим дальше.Показанные на (а) три аминокислоты составляют последовательность, узнаваемую ферментом олигосахарилтрансферазой, которая добавляет исходный оли-Рис. 13.31.
Модификация олигосахаридов в ЭР и аппарате Гольджи. Путь процессинга высоко упорядочен, каждый последующий этап зависит отпредыдущего. Этап 1: процессинг начинается в ЭР с удаления глюкоз с олигосахарида, исходно перенесенного на белок. Затем маннозидаза в мембранеЭР удаляет специфическую маннозу. Этап 2: остальные этапы протекают в стопке Гольджи, где маннозидаза I сначала удаляет еще три маннозы.
Этап 3:затем N-ацетилглюкзаминтрансфераза I добавляет N-ацетилглюкозамин. Этап 4: маннозидаза II удаляет две дополнительные маннозы. В результате, открывается сердцевина с тремя маннозами, сохраняющимися в сложном олигосахариде. На этом этапе связь между двумя N-ацетилглюкозаминами в сердцевине становится устойчивой к действию высокоспецифичной эндогликозидазы (Endo H). Поскольку все более поздние структуры пути также устойчивык Endo H, обработку этим ферментом широко используют для того, чтобы отличить сложные олигосахариды от олигосахаридов с высоким содержаниемманнозы.
Этап 5: наконец, как показано на рис. 13.30, добавляются дополнительные N-ацетилглюкозамины, галактозы и сиаловые кислоты. Эти конечныеэтапы синтеза сложных олигосахаридов протекают в цистернах аппарата Гольджи. Три типа ферментов гликозилтрансфераз работают последовательно,используя в качестве субстрата сахара, активированные посредством присоединения к указанному нуклеотиду. Мембраны цистерн Гольджи содержатспецифические белки-переносчики, позволяющие каждому нуклеотидсахару войти в обмен на нуклеозидфосфаты, которые высвобождаются, после тогокак сахар присоединяется к белку на люменальной стороне.1310Часть IV.
Внутренняя организация клеткиГлава 13. Внутриклеточный везикулярный транспорт 1311госахарид к белку. Ser — серин; Thr — треонин, X — любая аминокислота, кромепролина.Обратите внимание, что в качестве биосинтетической органеллы аппарат Гольджи фундаментально отличается от ЭР: все сахара собираются в люмене из нуклеотидсахаров.
С другой стороны, в ЭР N-связанные олигосахариды-предшественникисобираются частично в цитозоле, частично — в люмене, и во всех люминальных реакциях в качестве субстратов выступают долихол-связанные сахара (см.рис. 12.52).13.2.8. Протеогликаны собираются в аппарате ГольджиПомимо изменений N-связанных олигосахаридов, происходящих с белкамипо мере прохождения через цистерны Гольджи на пути из ЭР в их конечный пунктназначения, многие белки также модифицируются другими способами.
К гидроксильным группам некоторых белков добавляются сахара или определенные сериновые или треониновые боковые цепи. Такое O-гликозилирование (рис. 13.32),как и удлинение N-связанных олигосахаридных цепей, катализируется наборомферментов гликозилтрансфераз, которые используют нуклеотидсахара люменааппарата Гольджи для последовательного добавления к белку остатков сахаров.Сначала присоединяется N-ацетилглюкозамин, а за ним — различное число дополнительных остатков сахаров, от нескольких до десятка и более.Самого интенсивного O-гликозилирования в аппарате Гольджи удостаиваютсямуцины, гликопротеины слизистых выделений (см. рис. 13.29), и сердцевинныебелки протеогликанов, которые модифицируются до протеогликанов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
