Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 225
Текст из файла (страница 225)
12.4.2. Короткая сигнальная последовательность направляет импорт белков в пероксисомы Специфическая последовательность трех аминокислот (Бег-Еуз-Еец), расположенная на С-конце многих белков пероксисом, выполняет функцию сигнала импорта (см. таблицу 12.3, стр. 1079). Другие белки пероксисом содержат сигнальнук> последовательность вблизи )Ч конца. Если какую-либо из этих последовательностей присоединить к цитоплазматическому белку, он будет импортироваться в псроксисомы. Процесс импорта до сих пор малоизучен, но известно, что в нем принимают участие растворимые рецепторные белки цитозоля, узнающие целевые сигналы, и белки докинга на цитоплазматической поверхности пероксисом.
В процессе импорта, сопряженного с гидролизом АТР, участвуют по крайней мере 23 разных белка, называющихся перокеинами. Комплекс из б различных пероксинов образует мембранный транслокатор. Поскольку даже олигомерные белки не нуждаются в разворачивании для импорта в пероксисому, механизм транспорта отличается от механизма, используемого в митохондриях и хлоропластах.
По крайней мере один растворимый рецептор импорта, пероксин Рех5, сопровождает свой груз внутрь пероксисом и, после высвобождения белка, возвращается обратно в цитозоль. Эти аспекты пероксисомального импорта белков напоминают транспорт белков в ядро. Значение процесса импорта и пероксисом ярко иллк>стрирует наследственное заболевание человека синдром Зельвегера, при котором нарушение процесса импорта в пероксисомы ведет к тяжелой псроксомальной недостаточности. У больных, клетки которых несут «пустые» пероксисомы, наблюдаются тяжелые нарушения мозга, печени и почек, и они погибают вскоре после рождения.
Мутация гена, кодирукнцего пероксин Рех2, пероксомальный интегральный мембранный белок, участвующий в импорте белков, вызывает одну форму заболевания. Дефектный рецептор Х-концевого сигнала импорта вызывает более слабое наследственное заболевание пероксисом. Долгое время дискутирук>т, возникают ли новые пероксисомы из ранее существовавших путем роста и деления органеллы (т.е. происходит их автономная репликация, как в упомянутом ранее случае митохондрий и пластид), или они становятся самостоятельным компартментом после отщепления от ЭР. Некоторые аспекты обеих точек зрения могут соответствовать действительности (рис. 12.33). Большинство мембранных белков пероксисом синтезируется в цитозоле и встраивается в мембрану уже существующих органелл, однако есть белки, которые сначала интегрируются в мембрану ЭР, где они могут входить в состав специализированных всзикул-предшественников перокснсом.
Новые везикулы-предшественники затем могут сливаться друг с другом и начать импортировать дополнительные псроксомальные белки при помощи собственного аппарата импорта и вырастать в зрелые пероксисомы, которые уже вступают в цикл роста и деления. 12.З. Эндплнаавзатический ритииупум 1111 специфические белки, Х.Ф-=.
катализирующие импорт белков Ф,. -' д' гмт т ~':,Ф :%"гг дочерние ~:ф пероксисомы РОСТ ЗА СЧЕТ ПОГЛОЩЕНИЯ СПЕЦИФИЧЕСКИХ БЕЛКОВ ПЕРОКСИСОМ И ЛИПИДОВ ИЗ ЦИТОПЛДЗМЫ ретикулум Рис. 13 33. Модель, объясняющая, нан перонсисомы пролиферируют и пан могут появляться новые пероксисомы. Везикулы-предшественники пероксисом отпочковыза ются от ЭР. Неизвестно, какой аппарат управляет реакцией отпочковывания и отбираетдля упаковки в везикулы только пероксомальные белки, а не белки ЭР или белки, предназначенные длв других комле ртментов клетки. Везинулы-предшесеен ники пероксисом затем могут сливаться друг с другом или уже существующими пероксисомами.
Мембрана пероксисом содержит рецепторные белки импорта. Цитоплазматические рибосомы синтезируют пероксомальные белки, включая новые копии рецептора импорта, и затем импортируют их в органеллу. Предполагают, что лип иды, необходимые для роста, также импортируются, хотя некоторые их них могут напрямую происходить из ЭР в мембранах везинул-предшественников пероксисом.
(Позднее мы обсудим транспорт синтезированных в ЭР ли лидо в через цитозол ь в другие орга неллы.) Зиилнзчение Нероксисомы специализируются на реакциях окисления с участием молеку лярного кислорода. Они синтезируют перекись водорода, которую используют для окисления, и содержат катализу для нейтрализации избытка перекиси. Как митохондрии и пластиды, пероксисомы являются самовоспроизводятцимися ор.
ганеллачи. Однако, поскольку они не содержат ДНК или рибосом, все их белки кодируются в клеточном ядре. Некоторые из этих белков доставляются в пероксисомы через ЭР, но большинство синтезируется в цитозоле. Специфическая последовательность трех аминокислот вблизи С-конца многих цитоплазмати ческих белков служит сигналоч импорта в пероксисомы. Механизм процесса импорта отличается от механизма в митохондриях и хлоропластах тем, что даже олигомерные белки транспортируются из цитозоля без разворичивания. 12.5. ЭНДОГ))1~ЗЛЛ~ТИЧЯСИИЙ РЕТИИУЛУЛД У всех эукариотических клеток есть зндоплазматический ретикулум (ЭР).
Его мембрана обычно составляет более половины всех мембран типичной живот ной клетки (см. таблицу 12.2, стр. 1072). ЭР— лабиринт разветвленных трубочек и уплощенных мешочков, распространяюгцихся по всему цитозолю (рис. 12.34). Трубочки и мешочки сообгцаются друг с другом, а их мембрана продолжает внешнюю мембрану ядра. Таким образом, мембраны ЭР и ядра образуют непрерывную 1И2 Часть!)й з)нуфвмняя оруана>заз)ин клетки поверхность, окружающую единое внутреннее пространство, носящее название люмена ЭР, или цистернального п)>остранппа ЭР, которое часто занимает более 10'» общего объема клетки (см. таблицу 12.1, стр.
1071). ЭР играет центральную роль в биосинтезе липидов и белков и служит депо внутриклеточного Саз', участвующего во многих сигнальных про цессах клеточного ответа (см. главу 15). Мембрана ЭР является местом синтеза всех трансмембран ных белков и липидов большинства клеточных органелл, включая сам ЭР, аппарат Гольджи, ли зосомы, зндосомы, секреторные пузырьки и плаз. магическую мембрану. МемГ>рана ЭР также производит болыпую часть лнпидов митохондриальной и пероксомальной мембран.
Более того, почти все белки, которые секретируются клсгкой во внеш нюю среду, а также белки, предназначающиеся в люмен ЭР, аппарат Гольдж>т или лизосомы, сначала транспортируя>тся из люмена ЭР. Если разнообразные функции ЭР необхо димы для выживания лк>Гюй клетки, то их относительная важность в значительной степени зависит от пша клетки. Чтобы удовлетворять различным функциональным в) 2 мкм 10 мкм Рис. 22.34. Флуоресцентные микрофотографии эндоплазматического ретикулума, о) Часть сети ЭР з культуре клеток млекопитэющего, окрашенной антителом, сзязыеающимся с белком ЗР.
ЭР распространяет свою сеть по всему цитозолю, и эсе области цитоплэзмы находятся вблизи какой-либо части мембраны ЗР. 6) Часть сети ЭР в живой растительной клетке, которую генетически модифицировали таким образом, чтобы онз экспрессироээла э ЭР флуоресцентный белок. (о, с любезного разрешения Нибп Ре!пзп>; б, с любезного разрешения Ретгз Воеч>п)г и Сигв Нзшез.) 12.$. Эидбпйвзззачичвский ретикуяузя ' 1113 требованиям, отдельные части ЭР стали высокоспециализированными. Мы наблю.
даем такого рода функциональную специализацию как принципиальные изменения структуры ЭР, и, следовательно, различным типам клетки свойственны различные типы мембран ЭР. Одной из наиболее важных специализаций ЭР является шероховатый ЭР. Клетки млекопитающих начинают импортировать большинство белков в ЭР до полного синтеза полипептидной цепи, т.е. импорт представляет собой котрансляционньзй процесс (рнс. 12.35, а). Импорт белков в митохондрии, хлоропласты, ядро и пероксисомы, наоборот, является посттрансляционным процессом (рис. 12.35, 6).
При котрансляционном транспорте рибосома, синтезируюшая белок, напрямую прикреплена к мембране ЭР, что позволяет одному концу белка транслоцироватъся в люмен ЭР, а остальная полипептпдная цепь при этом продолжает собираться. Такие мембраносвязанные рибосомы покрывают поверхность ЭР, образуя участки, носяшие название шероховатого эндоплазматического ретикулума, или шероховатого ЭР (рис. 12.36, а). -:::: .-4 в) котрвнсляционнвя посттрвнсляционнвя тоанслоквция товнслоквция Рис. 12лб. Котрвнсляционнвя и посттрвнсляционнвя трвнслоквция белков.
о) Рибосомы связываются с мембраной ЭР в процессе котра нсляцион ной тра нслоквции. 6) Рибосомы, наоборот, завершают синтез белка и высвобождают его перед поотрансляционной трвнслокацией. Области ЭР, лишенные связанных рибосом, называются гладким эидоплазматическим ретикулумом, или гладким ЭР. У большинства клеток есть небольшие участки гладкого ЭР, и ЭР обычно частично гладкий и частично шероховатый. Об. ласти гладкого ЭР, от которых отпочковываются транспортные везикулы, несушие в аппарат Гольджи синтезированные белки и липиды, называются переходным ЭР. В определенных спепиализированных клетках много гладкого ЭР, выполняющего дополнительные функции.
Например, им богаты клетки, синтезирующие из холестерина стероидные гормоны; увеличенный гладкий ЭР несет ферменты, производяшие холестерин и модифицирующие его в гормоны (рис. 12.36, 6). В основном типе клеток печени, гепапзоцитах, также содержится много глад. котт> ЭР. Это принципиальное место синтеза липопротеиповых частиц, которые переносят липиды по кровотоку в другие части тела. Ферменты, синтезирующие ) ) )4 Часуь ВГ.
Внутренняя организаций юптки внутренняя мембрана ядра внешняя ро с мембрана ядра мембрана ЭР шероховатый ЭР гладкий ЭР люмен ЭР е) 1 3 200 нм в) мембрана ЭР 1 3 200 нм Рис. 12.36. Шероховатый и гладкий ЗР. а) Электронная микрофотография шероховатого ЭР экзокринной клетки поджелудочной железы, которая каящый день синтезирует и секретирует большие количества пищеварительных ферментов. Цитозоль заполнен плотно упакованными стопками мембраны ЭР, покрытой рибосомами. В левом верхнем углу видна часть ядра и ядерная оболочка; обратите внимание, что внешняя ядерная мембрана, перетекающая в ЭР также покрыта рибосомами. 6) Гладкий ЗР в клетке, секретирукхцей стероидные гормоны.
Зто электронная микрофотография клетки Лейдига, секретирующей тестостерон в яичках человека. е) Трехмерная реконструкция участка гладкого ЭР и шероховатого ЭР в клетке печени. Шероховатый ЗР образует ориентированные стопки уплощенных цистерн, ширина люминального пространстве которых состввляет 20-30 нм, Мембрана гладкого ЭР соединяется с этими цистернами и образует тонную сеть трубочек диаметром 30-60 нм, (а, с любезного разрешения ге1ю Огс1; б, с любезною разрешения паше) 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
