Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 198
Текст из файла (страница 198)
10.19, пример 1). н, лилидный ~ Вислои ~ Ф Я Рис. 10.19. Различные способы прикрепления мембранным белков к липидному вислою. Считают, что большинство трзнсмембрзнных белков простирается через мембрану в виде (1) единственной аспи рели, (2) нескольких аспи репей или (3) свернутых (1 структур (1)бочонка). Некоторые из зтих «однопроходныхх» и им нотон роходньжи белков несут ко вале нтно связанную жир но кислотную цепь, входящую в цитоплазматический липидный монослой [1). Другие мембранные белки полностью располагаются только с одной стороны мембраны. (4) Некоторые из них за я корен ы нв цитоплззмзтической поверхности амфифильной а-спиралью, которая проникает в цитоплззмзтический монослой своей гндрофобной стороной. (5) Другие белки взаимодействуют с бислоем только через коввлентно связанную липидную цепь — либо жирнокислотную, либо пренильную группу (см.
рис. 10.20) — в цитоплззмвтическом монослое или (6) через олигосзхвридный лннкер (6Р1-якорь), связанный с фосфзтидилинозитолом в нецитоплвзмвтическом монослое. (7, 8) Наконец, многие белки связаны с мембраной исключительно зз счет нековалентных взаимодействий с другими мембранными белками. Синтез структуры нв (5) проиллюстрирован нз рис.
10.20, з формирование 6Р1-якоря, показанного нв (6), — нв рис. 12.56. Подробно процесс связывания белков с липидным бислоем обсуждается в главе 12. 972 Часть!Ч. Виутреиияяоргаиизация клетки Другие мембранные белки располагаются исключительно в цитозоле или связаны с цитоплазматическим моиослоем липидиого бислоя либо посредством амфифильиой а-спирали иа поверхности белка (см. Рис. 10.19, пример 4), либо при помощи одной или нескольких ковалеитио связанных липидиых цепей (см. рис. 10.19, пример 5). Прочие белки полностью располагаются иа внешней поверхности клетки, соединяясь с липидиым бислоем только ковалеитиыми связями (через специфические олигосахариды) с фосфатидилииозитолом во виешием липидиом моиослое плазматической мембраны (рис. 10.19, пример б). Связанные с липидами белки в примере 5 иа рис. ! 0.19 синтезируются в цито- золе как растворимые белки и затем заякориваются в мембране ковалеитиой связью с липидиой группой.
Однако белки в примере б синтезируются как траисмембраииые однопроходные белки в эидоплазматическом ретикулуме (ЭР). Пока оии все еще находятся в ЭР, траисмембраииый сегмент белка отрезается и добавляется гликозилфосфатидилииозитольиый (й!усову!Вйозрйа(Ыу)~поз!1о1, ОР1) якорь. В результате белок оказывается связанным с иецитоплазматической поверхностью мембраны исключительно через якорь (см. обсуждение в главе 12).
Транспортиые везикулы в конце концов доставляют белок в плазматическую мембрану (см. главу 13). Белки, связанные с плазматической мембраной через ОР)-якорь, ле~ко идентифицируют при помощи фермента, носящего название фосфатидилииозитолспецифическая фосфолипаза С. Этот фермент расщепляет связь белка с якорем и таким образом отделяет его от мембраиы. Некоторые мембранные белки совсем ие проникают в гидрофобиую часть липидиого бислоя; оии связываются с поверхностью мембраны посредством иековалеитиых взаимодействий с другими мембранными белками (рис.
10.19, примеры 7 и 8). Многие белки такого типа могут быть отделены от мембраиы относительно мягкими методами выделения, например, обработкой растворами с очень высокой или низкой ионной силой или высоким РН, которые влияют иа белок-белковые взаимодействия, ио ие нарушают бислой; такие белки называют периферическими мембранными белками. Траисмембраииые белки и миогие белки, соединенные с бислоем липидиыми группами или гидрофобиыми полипептидиыми участками, проникающими в гидрофобиое ядро липидиого бислоя, нельзя отделить такими методами. Эти белки называются интегральными мембранными белками. 10.2.2.
Липидные якори контролируют локализацию некоторых сигнальных белков в мембране Способ прикрепления белка к липидиому бислою отражает его функцию. Только траисмембраииые белки способны функционировать по обеим сторонам мембраны и транспортировать молекулы через иее. Рецепторы иа поверхности клетки, например, представляют собой траисмембраииые белки, которые связывают сигнальные молекулы во виеклеточиом пространстве и генерируют другие виутриклеточиые сигналы иа противоположной стороне плазматической мембраны. Для переноса маленьких гидрофильиых молекул через мембрану мембранный транспортный белок должен предоставить молекулам путь, по которому оии смогут преодолеть гидрофобиый непроницаемый барьер липидиого бислоя. Молекулярная архитектура многопроходных мембранных белков идеально для этого подходит, что мы обсудим в главе 11.
Белки, которые функционируют только иа одной стороне липидиого бислоя, с другой стороны часто связаны только с одним липидиым моиослоем или белко- 10.2. Мел!бранный бвяк)э с)уз ' вым доменом на соответствующей сто)юне. 1)апример, некоторые внутриклеточные сигнальные белки, принимающие участие в переводе внеклеточного сипгала во внутрик.легочный, прикрепляя>тся к цитоплазматической половине плазматической мем браны через одну или несколько ковалентно связанных липидных групп, которые могут представлять собой либо жирнокислотные цепи, либо пренильные группы (рис. 10.20). В некоторых случаях в процессе синтеза на рибосоме к тч концевой аминогруппе белка присоединяется миристиновая (тетрадекановая) кислота, насыщенная жирная кислота, состоящая из 14 атомов углерода.
Все члены Ягс семейства цитоплазматических белков тирозинкиназ (см. главу 15) несут миристиновую цепь. Однако связь с мембраной посредством единственного липидного якоря не является крепкой, и часто для более сильного заякоривания белков в мембране добавляется вторая липидпая группа. Для большинства 5гг киназ второй липидной модификацией служит присоединение к боковой цепи цистеинового остатка белка пальмитиноной кислоты, насыщенной жирной кислоты, содержащей 1б углеродных атомов. Эта модификация происходит в ответ на внеклеточный сигнал и позволяет рекрутировать киназы к плазматической мембране.
Когда сигнальный путь выклю чается, пальмитиновая кислота отщепляется, и киназы возвращаются в цитозоль. Другие внутриклеточные сигнальные белки, такие как Каз-семейство СТРаз (см. главу 15), используют комбинацию преннльной группы и пальмитиновой кислоты для присоединения белков к плазматической мембране. е) о — сн, ! тисзфнрная сеязь маиду ганзен«он и пренипыюи СН труппой сспсзмазфирная связь ммкду цистенном З и карбокаипьнаи группой ! папьмитинаеая «нспотн мидная аеязь н н наяду юнцееа амимируппой н мнрнстннаеаЙ кнспотои цитозоль ~ пипидныи т х)*" д) пвпьмитиновый якорь г) миристиповый якорь о е) фврнеэиповый якорь о Рис. 10.20.
Присоединение мембранных белков через жирнокислотную цепь или пренильную группу. Ковзлентнвя связь посредством одного иэ этих двух типов липидов позволяет присоединить водо- растворимые белки к мембране после их синтеза в цитозоле. о) Жирнокислотнвя цепь (миристиноввя кислота) присоединяется через змидную связь к Н-концевому глицину. 6) Жирнокислотнзя цепь (пальмитиновая кислота) присоединяется посредством тиосложнозфирной связи н цистеину, г) Пренильнзя группа (либо фарнеэильнзя, либо более длинная геранил-геранильная группа) присоединяется через тиоэфирную связь к цистеиновому остатку, который сначала располагается нэ расстоянии четырех остатков от С-конца белка. После пренилировзния три концевые аминокислоты отщепляются, и новый С-конец до ввода якоря в мембрану метилируется (не показано).
Структуры липидных я порей поназаны внизу: (г) миристиновый якорь (14-углероднэя насыщенная жирная кислота), (д) пальмити новый якорь (16-углероднзя насыщенная жирная кислота) и (е) фарнезильный якорь (15-углероднзя ненасыщенная углеводородная цепь]. 10.2. Мембранные белки 975 что часто бывает возможно из аминокислотной последовательности белка предсказать, какие части полипептидной цепи располагаются за пределами бислоя.
Участки, состоящие из 20 — 30 аминокислот с высоким уровнем гидрофобности, обладают достаточной длиной для того, чтобы пересечь бислой в форме а-спирали, и их часто можно идентифицировать при помощи профиля гидрофобности (рис. 10.22). Эти графики позволили показать, что около 20 ' белков организма являк>тся трансмембранными, что указывает на их важную роль. Профили гидрофобности не позволяют идентифицировать прошивающие мембрану участки р-бочонка, поскольку для эффективного пересечения липидного бислоя в форме вытянутого 1)-тяжа достаточно 10 аминокислот или даже меньше. Более того, только каждый второй аминокислотный остаток в Д-структуре гидрофобен.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
