Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 121
Текст из файла (страница 121)
За некоторыми исключениями, протеасомы воздействуют на белки, которые специфически помечены для разрушения: к пим ковалентно присоединены «опознавательные метки» (тяги), образонанные маленьким белком, называемым убиквгглгином (рис. 6.92, а). Убиквитин находится в клетках или в свободном виде, или ковалентно связан г каким-либо из множества разных внутриклеточных белков.
Для многих белков мечение убиквитином заканчивается их разрушением в протеасоме. Однако в других случаях мечение убиквитипом имеет совершенно иное значение. В конечном счете, именно число присоединенных убиквитиновых молекул и способ, которым они связаны друг с другом, и определяют, как клетка истолкует такое убиквитиновое послание (рис. 6.93). В последуюгцих пунктах мы акцентируем внимание на роли убиквитинирования в деградации белков. 6.2.21. Слоисноорганизовагнная убиквитин-конъкггируизц(ЯЯ СИСТСЧИо Пойдйчойт ПРСгДНЗЗНЗЧЮННЬге ДЛЯ РЗСЩйПЛЮНИЯ бйЛКИ Подготовку убиквитина для конъюгации с другими белками проводит ЛТР.зависимый убиквитггн аклгивируюгций ферчеггт (Е1) — он создает активи рованный Е1-связанный убиквитин, который впоследствии передается одному из Рис.
6.91. Гексамерная белковая анфолдаза (краз- вертазаь). а) Структура образована из шести субъе- диниц, каждая из которых принадлежит к семейству ААА-белков. б) Модель действия ААА-белка как АТР- зависимой а нфолдазы. АТР связанная 4юрма гексамер- ного кольца ААА-белков связывает свернугый белок- субстрат, который «приюворен» к разворачиванию (и последующему разрушению), так как на нем опознав- ательная меткаа-такая какполиубиквитиноваяцепь (см ниже) или пептид, прикрепляемый для отметки не полностью синтезированных белков (см.
Рис. Б 81). конформационное изменение, протекающее необра- тимо за счет гидролиза АТР, втягивает субстрат в цен- тральное ящю (кор) и стягивает кольцевую структуру. 8 этот момент эта гиваемый туда белок-субстрат может частично развернуться и войти в глубь поры, а может сохранить свою структуру и отделиться.Дляоченьстабильных в) свернутый белок. субстрат белковых субстратов мокнут по- требовэтьсясотницикловгидролиэаАТРидиссоциации,прежде уг чем они будут успешно втянуты в ААА-кольцо. Будучи, наконец, развернут, белок-субстрат продвигается относительно быстро через пору за счет последова- связывание тельных циклов гигээолиза АТР.
(Изображение а заимствовано из Х.2ьапй ес а(., Моб Сей б: 1473-1484,2000,иА, Н.)цраэапд ИВ 1 Магбп, Сигг. Оргл. 5ггосс Вюб Ф 12: 746-753, 2002; схема б— из К. Т. 5а пег ет а!., Сед 119: 9 — 18, 2004. На все это было получено любезное разрешение издательства Ейешег.) опознавательная ч)~ 'Т метка (тат) гвкоа мерный .). белок ААА у гидропиз АТР конформационное изменение структура в виде стянутого кольце кнадввавтсяэ на субстрат происходит выоаобшкденив субстрата редко прои транслокацн и данвгура МОНО- .
мультиубИКВИтИНИрО8>аНИб убИКпИтИНИрОбуцЧИб ГЮЙИУБИК>»ИТИНИРОВАНИЕ репарация ДНК вндоцитоз регуляция гистонов деградация в протевсоыак Рис. 6.83. Марнирование белков убнквитином. Каждая из представленных схем модификации может нести определенное значение для клетки. Оба типа полнубиквитинирования отличаются способом соединения молекул убиквитина между собой. Связь через суз«8 означает деградацию в протеасоме, тогда как при соединении через >уз63 имеет другие значения. Убиквитиновые метки «считываются» белками, которые специфично узнают модификацию каждого типа.
набора убиквитин-ко>гъю>ирую>цих (Е2) ферментов (рис. 6.92, б), Ферменты Е2 действуют в одной связке с дополнительными белками (ЕЗ). В комплексе Е2 — ЕЗ, названном убиквити>слигазой, компонент ЕЗ связывается со специфическими сигналами к деградации, названными дегронами, в белковых субстратах, помо тая ферменту Е2 сформировать полиубикви ~гиновггю цепь, связанную с лизином белка-субстрата. В такой цепочке О концевой остаток каждого убиквнтина связан с определенным лизином предыдущей убиквитиновой молекулой (см.
рис. 6.93), в результате чего получается линейная цепочка убиквитин — убиквитиновых копью гатов (рис. б.92, в). Именно такая полиубиквитиновая цепь на целевом белке и опознается специфическим рецептором в пргг>еасоме. У млекопитающих существует примерно 30 структурно подобных, но разных ферментов Е2 и сотни различных белков ЕЗ, которые образуют комплексы с опреде ленными ферментами Е2. Таким образом, система уГ>иквитин — протеасома состоит из множества различных, но подобным образом организованнь>х протеолитических путей, причем их общими составляющими являются как фермент Е1 на «верхуш ке», так и протеасома в «основании»; а отличаются они составом входящих в них убиквитинлигаз Е2 — ЕЗ и набором дополнительных факторов. Различные убикви ти>пигазы опознают разные сигналы деградации и поэтому нацелены на разрушение разных субпопуляций внутриклеточных белков.
Денатурированные нли по какой либо иной причине неправильно свернутые белки, равно как и белки, содержащие окисленные или иные аномальные ами нокислоты, опознан>тся и разрушаются, потому что на поверхности аберрантных белков, как правило, экспонированы аминокислотные последовательности или конг)к>рмационные мотивы, которые распознаются «отрядом» молекул ЕЗ в системе уГ>иквитин — протеасома как сны>алы деградации; в нормальных вариантах этих бел ков такие последовательности должны, конечно, Г>ытыюгружены вглубь и поэтому будут недоступны.
Однако машины протеолиза, которые опознают и уничтожак>т аномальные белки, должны обладать способностью отличать завершенные Г>ел 608 Часть 2. Основные генетические механизмы ки, которые имеют «неправильные» конформации, от многочисленных растущих на рибосомах полипептидов (а также полипептидов, только что вышедших с рибосом), которые еще не успели принять надлежащую свернутую конформацию. Это не тривиальная задача; система убиквитин — протеасома, как думают, уничтожает многие из растущих и недавно образованных молекул белка не потому, что эти белки неправильны как таковые, а потому, что они в течение непродолжительного времени несут на себе сигналы к деградации, которые будут запрятаны внутрь в их зрелом (свернутом) состоянии.
б.?.22. Многие белки находятся лод контролем механизмов регулируемого разрушения Как только что было описано, одна из функций внутриклеточных протеолитических механизмов состоит в опознавании и уничтожении неправильно свернутых или в каком-либо ином отношении аномальнь>х белков. На протеолитические механизмы клетки возложена еще одна миссия — наделять короткими сроками жизни определенные нормальные белки, концентрации которых должны быстро изменяться в зависимости от изменений состояния клетки.
Некоторые из таких короткоживущих белков всегда подвергаются быстрой деградации, тогда как многие другие условно недолговечны, то есть при некоторых условиях они метаболически стабильны, но при изменении состояния клетки становятся нестабильными. Например, митотические циклины долговечны на всем протяжении клеточного цикла— до их внезапной деградации в конце митоза, что будет обьяснено в главе 17. Как же управляется такое регулируемое разрушение белков? Несколько механизмов проиллюстрированы с помощью характерных примеров, которые появятся в этой книге чуть позже.
По одному из основных механизмов (рис. 6.94, а), активность убиквитинлигазы усиливается или фосфорилированием ЕЗ, или аллостерическим переходом в Г>елке ЕЗ, вызываемым связыванием с ним определенной малой или большой молекулы. Например, стимулирующий переход к анафазе комплекс (АРС; апарЬазе-ргошо(1пд сошр1ех) представляет собой многосубъединнчную убиквитинлигазу, которая активируется синхронизированным с клеточным циклом присоединением суГ>ъединиц во время митоза.
После этого активированный АРС вызывает деградацию митотических циклинов и некоторых других регуляторов перехода из метафазы в анафазу (см, рис, 17А4). И наоборот, в ответ на внугриклеточные сигналы или на сигналы окружающей среды в некотором белке может сформироваться сигнал к деградации и обусловить его стремительное убиквитинирование н разрушение протеасомой. Один общий способ создания такого сигнала — фосфорилирование определенного участка белка, в результате чего становится видимым обычно скрытый сигнал к деградации. Другой способ демаски)ювать такой сигнал — действовать путем регулируемой диссоциации белковых субъединиц. Наконец, мощные сигналы к деградации могут быть созданы путем рас>цепления одной пептидной связи, при условии, что такое расщепление создаст новый Х-конец, который опознается специальным белком ЕЗ как «дестабилизирующий» Х-концевой остаток (рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
