Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 222
Текст из файла (страница 222)
Мембранные белки ядерной оболочки — более не связанные с поровыми комплексами, ламиной или хроматином, — распределяются по мем бране ЭР. Двигательный белок динеин, мигрирующий вдоль микротрубочек (см. главу 17), активно участвует в отрывании ядерной оболочки от хроматина. Все эти процессы вместе разрушают барьеры, которые в норме отделяют ядро от цито золя, и ядерные белки, не связанные с мембранами или хромосомами, полностью смешиваются с белками цитозоля (рис. 12.20). Позднее в митозе ядерная оболочка собирается заново на поверхности хро мосом.
В дополнение к ее важной роли в ядерном транспорте, Кап СТРаза также выполняет функции маркера локализации хроматина, когда ядерные и цитоплаз магические компоненты перемешиваются. Поскольку Кап СЕР остается связанной с хроматином при разрушении ядерной оболочки, молекулы Кап вблизи хроматина в основном находятся в ОТР связывающей конформации. И наоборот, молекулы Кап вдали от хроматина с б>ольшой вероятностью встретят Кап ОАР, распреде ленную по цитозолю; таким образом, эти молекулы Кап в основном находятся в С()Р связывающей конформации.
Хроматин в митотических клетках окружен облаком Кап СТР. Это облако локально удаляет рецепторы ядерного транспор та с белков ХРС, с чего начинается процесс сборки ЫРС, прикрепленных к поверхности хромосом. Одновременно белки внутренней ядерной мембраны и дефгхфорилированные ламины вновь связываются с хроматином. Рис. 12.19. Ядерная пластинка. Электронная микрофотография участка ядерной пластинки ооцита Хепория подготовленной методами лиофилизации и напыления металла. Пластинка образована регулярной сетью специализированных промежуточных филаментов.
1С любезного разрешения Пе>1 АеЬИ 1 мкм 12З.Транспорт бенков в митохондрии ихиороппасты 1095 Как показано, ядерная оболочка сначала восстанавливается вокруг отдельных деконденсирующихся хроматид. По мере протекания деконденсации эти структуры сливаются и образуют единое ядро. Зиипнзмимме Ядерная оболочка состоит из внутренней и внешней ядерны т мембран.
Внеш няя мембрана переходит в мембрану ЭР, и пространство между ней и нутренней мембраной сообщается с люменом ЭР. Молекулы РНК, синтезируемые в ядре, и рибосомальные субьединицы, собирающиеся там же, экспортируются в цитозоль; с другой стпороны, все белки, функционирующие в ядре, синтезируются в цитозоле и затем импортируются в ядро. Интенсивный поток веществ между ядром и цитозолем происходит через ядерные паровые комплексы (ХРС), создающие прямой проход через ядерную оболочку. Милые молекулы пассивно диффундируюпг через А1РС, но крупные молекулы должны быть транспортированы активно. Белки, несущие сигналы ядерной локализации, активно транспортируются внутрь через ХРС, тогда как молекулы РНК и рибосомальные субьединицы содержат сигналы ядерного экспорта, направляющие активный транспорт через НРС наружу.
Некоторые белки, включая рецепторы ядерного импорта и экспорта, непрерывно мигрируют между цитозолем и ядром. Кап ОТРаза— движущая сила ядерного транспорта и определяет его направление. Клетки регулируют транспорт ядерных белков и молекул РНК через ХРС, контролируя доступ этих молекул к транспортному аппарату. 11оскольку сигналы ядерной локализации не удаляются, ядерные белки могугп быть повторно и.чпортиро ваны, что необходимо для восстановления ядра после митоза.
Митохондрии и хлоропласты представляют собой органеллы, окруженные двойной мембраной (см. главу 14). Они специализируются на синтезе АТР, используя энергию электронного транспорта и окислительного фосфорилирования в митохондриях и фотосинтеза в хлоропластах. Несмотря на то что зти органеллы несут собствен ные ДНК, рибосомы и другие компоненты, необходимые для белкового синтеза, болыпинство их белков кодируются ядром и импортируются из цитозоля. Каждый импортированный белок должен достичь определенного субкомпартмента органеллы, где он выполняет свои функции.
Митохондрии несут два субкомпартмента: внутреннее пространство матрикса и межмембранное пространство. Эти компартменты образова ны двухи концентрическими митохондриальными мембранами; внутренней мембраной, окружающей матрикс и образующей множественные выпячивания — кристы, и внешней мембраной, контакти- 12.3*ТРвнспдРтбвлкав Вэврпбхан)эРии ихпВРюзщжъъ4 1(ВУ Наиболее изучены сигнальные последовательности, направляющие белки предшественники в митохондриальный матрикс.
Они все образуют амфифильную а спираль, в которой с одной стороны располагается кластер положительно заря женных аминокислот, а с противоположной — кластер гидрофобных аминокислот. Специфические рецепторные белки, инициирующие транслокацию белков, узнают такую конфигурацию, а не точную аминокислотную последовательность сигнальной последовательности (рис. (2.22). Мультисубъединичные белковые комплексы, выполняющие функцию транс- локаторов белков, опосредуют перенос белков через митохондриальные мембраны. Комплекс ТОМ (Тгапз)осаве о1 ЕЬе Обжег МешЬгапе — транслоказа внешней мембраны) транспортирует белки через внешнюю мембрану, а два комплекса Т1М (Тгапз)осазе о1 (Ье 1ппег МешЬгапе — транслоказа внутренней мембраны) Т1М23 и Т1М22 переносят белки через внутреннюю мембрану (рис.
12.23). Часть кампо нентов этих комплексов функционирует в качестве рецепторов митохондриальных белков предшественников, остальные формируют транслокационные каналы. ми 1 сйФ вы \ сьь "'ЖМДД~' б) в) )ге 81((ф та Сяч Рис. 12.22. Сигнальная последовательность импорта митохондривльных белков. Цитохромонсидэзэ— это крупный мультибелховый комплекс, расположенный во внутренней митохондризльной мембране, где он служит хонечным ферментом электрон-транспортной цепи (рассматриваемой в главе 14]. а) Первые 18 эминонислот предшественника субъединицы ЕУ этого фермента — сигнальная последовательность его импорта в митохондрию. б) Когда сигнальная последовательность свернута в а-спирэль, положительно заряженные аминохислоты (хаосные) расположены преимущественно нэ одной ее стороне, э неполярные (желгпые) — нэ другой. Аминокислоты с незаряженными полярными базовыми цепями показаны синим.
Сигнальные последовательности, направляющие белки в мэтрихс, всегда обладают потенциалом х формированию та них амфифнльных а-спирвлей, которые узнают по специфичным рецептарным белкам нэ поверхности митохондрий. в) Расшифрованная методом ЯМР структура сигнальной последовательности еще одного фермента мэтрихсэ митохондрий элхогальдегидрогенззы, связанной с рецептором импорта. Амфифильнэя и-спираль связана своей гидрофобной поверхностью с гидрофобным желобом нв рецепторе. (в, адаптировано из У. Аье ет э)., Се!/ 100: 551-5бо, 2000. С любезного разрешения издательства Е)зеу)ег ) 12.3.
Транспорт белков в митохондрии и хлоропласты 1099 12.3.2. Митохондриальные белки-предшественники импортируются в форме развернутых полипептидных цепей Почти все, что нам известно о молекулярном механизме импорта белков в митохондрии, мы узнали благодаря анализу бесклеточных систем транспорта, в которых очищенные митохондрии в пробирке импортировали радиоактивно меченые белки-предшественники. Изменяя условия в пробирке, можно установить биохимические условия процесса импорта. Митохондриальные белки-предшественники не сворачиваются в нативную структуру после синтеза; благодаря взаимодействиям с другими белками они остаются в цитозоле в несвернутой конформации.
Некоторые из этих взаимодействующих белков представляют собой белки-шапероны семейства Нзр70 (см. главу 6), другие же специфичны к митохондриальным белкам-предшественникам и напрямую связываются с их сигнальными последовательностями. Все взаимодействующие белки предотвращают спонтанные агрегацию или фолдинг белков-предшественников после их связывания с комплексом ТОМ внешней мембраны митохондрий. Первый этап процесса импорта состоит в связывании рецепторами импорта комплекса ТОМ сигнальной последовательности митохондриального белка-предшественника.
Затем взаимодействующие белки отделяются, и развернутая полипептидная цепь проходит сигнальной последовательностью вперед в транслокационный канал. В принципе, белок может попасть в матрикс митохондрии либо одновременно пройдя через обе мембраны, либо пересекая их по очереди. Определить, как именно это происходит, можно путем охлаждения бесклеточной системы митохондриального импорта, останавливая белки на промежуточном этапе п)юцесса транслокации. В результате остановленные белки не будут содержать Ы-концевую сигнальную последовательность, и, следовательно, Н-конец должен находиться в матриксе, где расположена сигнальная пептидаза, но основная часть белка все еще может быть атакована за пределами митохондрии искусственно введенными в систему протеолитическими ферментами (рис.
! 2.24). Очевидно, белки-предшественники способны одновременно проходить через обе мембраны митохондрии и входить в матрикс (рис. ! 2.25). Предполагают, что комплекс ТОМ сначала транспортирует сигнальную последовательность через внешнюю мембрану в межмембранное пространство, где она связывается с комплексом Т1М, открывая его канал. Полипептидная цепь затем либо входит в матрикс, либо встраивается во внутреннюю мембрану. Несмотря на то что комплексы ТОМ и Т1М обычно работают совместно при одновременном переносе белков-предшественников через обе мембраны, они могут работать и независимо друг от друга.
Например, в изолированных внешних мембранах комплекс ТОМ способен транслоцировать сигнальную последовательность белков-предшественников через мембрану. Точно так же, если внешнюю мембрану изолированных митохондрий искусственно нарушить, комплекс Т1М23 способен эффективно импортировать белки в матрикс. 12.3.3. Гидролиз АТР и мембранный потенциал — движущая сила импорта белков в матрикс Направленный транспорт требует затраты энергии, которая в большинстве биологических систем получается путем гидролиза АТР.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
