Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 226
Текст из файла (страница 226)
Епепб; в, согласно В. Н, КгФс, Ойгазтгцстцге о) Фе Мапхпайап Сей. Неш Уогй; 5рппбег-Нег1ав, 1979.) липидные компоненты частиц, располагаются в мембране гладкого ЭР, который также содержит ферменты, катализирукпцие последовательность реакций обезвреживания жирорастворимых лекарств и различных вредных побочных продуктов метаболизма. Лучше всего из этих реакций детоксикации изучены реакции, протекагоп)ие при участии семейства ферментов цитохролгое Р450. Они катализируют последовательные реакции, при которых нерастворимые в воде лекарства или метаболиты, которые в противном случае могли бы накопиться в мембране в ядовитых концентрациях, становятся водорастворимыми и могут быть выведены с мочой. Поскольку шероховатый ЭР сам по себе не способен нести достаточное число этих 12.5.
Эндоплазматический Ретикулум 1115 и других необходимых ферментов, значительная часть мембраны гепатоцитов в норме состоит из гладкого ЭР (рис. 12.3б, в; см. таблицу 12.2). Другой жизненно важной функцией ЭР в большинстве эукариотических клеток является депонирование Саг' из цитозоля. Высвобождение Саг' в цитозоль из ЭР и его последуюший обратный захват происходят при многих быстрых ответах на внеклеточные сигналы, зто обсуждается в главе 15. Саг'-насос транспортирует Саг' из цитозоля в люмен ЭР.
Высокие концентрации Саг'-связывающих белков в ЭР способствуют запасанию Са~'. В некоторых типах клеток (возможно, даже в Гюльшинстве) определенные области ЭР специализируются на депонировании Саг'. В мышечных клетках содержится большой модифицированный гладкий ЭР, носящий название саркоплазматического ретикулума. Высвобождение и обратный захват Саг' саркоплазматическим ретикулумом запускают соответственно сокращение и расслабление миофибрилл в процессе сокращения мышцы (обсуждаемого в главе 16). Для изучения функций и биохимии ЭР необходимо его выделить. Это кажется безнадежным делом, поскольку ЭР расположен пластами между другими компонентами цитоплазмы и переплетается с ними.
К счастью, когда ткани или клетки разрушаются гомогенизацией, ЭР распадается на фрагменты, которые заново замыкаются и образуют маленькие (-100 — 200 нм в диаметре) везикулы, называемые микросомами. Микросомы относительно легко очищать. Для биохимика микросомы представляют собой маленькие достоверные копии ЭР, способные транслоцировать и гликозилировать белки, захватывать и высвобождать Саг' и синтезировать липиды. Микросомы, образующиеся из шероховатого ЭР, покрыты риГюсомами и носят название шероховатых микросом.
Рибосомы всегда расположены на внешней поверхности, поэтому внутреннее пространство микросом эквивалентно люмену ЭР (рис. 12.37, а). В гомогенатах клеток также находят множество везикул, сходных по размерам с шероховатыми микросомами, но лишенных рибосомы. Такие гладкие микро- сомы частично образуются из гладких участков ЭР и частично — из фрагментов плазматической мембраны, аппарата Гольджи, эндосом и митохондрий (соотношение зависит от типа ткани). Таким образом, если шероховатые микросомы точно происходят из шероховатых частей ЭР, происхождение «гладких микросомк, приготовленных из разрушенных клеток, определить не так просто.
Исключением служат гладкие микросомы, полученные из клеток печени или мышц. Благодаря необычно большому содержанию соответственно гладкого ЭР и саркоплазматического ретикулума, ббльшая часть гладких микросом в гомогенатах этих тканей образуется из гладкого ЭР. Рибосомы, прикрепленные к шероховатому ЭР, делают его более плотным, чем гладкие микросомы. В результате мы можем использовать равновесное центрифугирование для разделения шероховатых и гладких микросом (рис. 12.37, б). Микросомы сыграли неоценимую роль в оГ>ъяснении молекулярных аспектов функционирования ЭР, как мы покажем ниже.
12.5.2. Сигнальные последовательности впервые обнаружены у белков, импортируемых в шероховатый ЭР ЭР захватывает определенные белки из цитозоля по мере их синтеза. Это белки двух типов; трансмембранные белки, которые только частично транслоцируются через мембрану ЭР и остаются встроенными в нее, и водорастворимые белки, которые полностью переносятся через мембрану ЭР и высвобождаются в люмен. Некоторые из трансмембранных белков функционируют в ЭР, но большинство будет транспортировано в плазматическую мембрану или мембраны других ор- 12л.
Зндоппаэиатический ретикулум 1117 и."В' ~ Рис. 11.18. Сигнальная гипотеза. Исходно предложенный упрощенный взгляд на механизм транслокации белков через мембрану ЭР. Когда сигнальная последовательность ЭР выходит иэ рибосомы, она направляет рибосому к транслокатору на мембране ЭР, образующему пору, через которую переносится пептид Сигнальная пептидаза тесно связана с транслокатором и опцепляет сигнальную последовательность в процессе транслокации, а зрелый белок высвобождается в люмен ЭР сразу после синтеза.
Транслокатор закрыт до тех пор, пока с ним не свюкется рибосома, поэтому барьер непроницаемости мембраны ЭР поддерживается постоянно. правляюшая сскретируемый белок в мембрану ЭР и отрезаемая сигнальнои пепгпи дизой в мембране ЭР перед завершением синтеза полипсптидной цепи (рнс. 12.38). Бесклсточные системы, в которых белки импортировались в микросомы, позволили разработать эффективные методы идентификации, очистки и исследованги различных компонентов молекулярного аппарата, ответственного за процесс импорта в ЭР. 12.5.3. Сигнал-уэнанэзцая частица (БВР) направляет сигнальные последовательности к определенному рецептору в мембране шероховатого ЭР Сигггальная последовательность ЭР направляется в мембрану ЭР по крайней мере двумя компонентами: сигнал-узнающей частицей (Яйпа! Кесойпй1оп Рагйс1е, ЯКР), которая циркулирует между мембраной ЭР и цитозолем и связывает сиг нальную последовательность, и рецептором ЯРК в мембране ЭР.
ЯКР представляет собой сложную частицу, состоящую из шести различных полипептидных цепей, связанных с единственной маленькой молекулой Р11К (рис. 12.39). ЯКР и их рецептор присутствуют во всех клетках. Это указывает на то, что этот направленный иа белки механизм эволюционировал очень рано и является консервативным.
Ш8 Часть)тэ Внутренняя организаций клетки домен остановки трансляции сигнальная последовательность -l а) малая субъединица рибосомы 7 большая субъединица рибосомы сигнальная последовательность на растущей палипептидной цепи шарнирная асть обп сигнальная последовательность, связанная ЗВР частица, распознающая сигнал (ЗВР) Рис. 12.39. Сигнал-узнающая частица (5йР). а) 58Р млекопитающих представляет собой продолговатый комплекс, состоящий из шести белковых субъединиц и одной молекулы РНК (показана красным). РНК 58Р образует стержень, соединяющий домен 58Р, несущий карман связывания сигнальной последовательности, с доменом, ответственным за оста новку трансляции.
Трехмерная поверхность 5 КР (показана серым) определена при помощи криоэл ситро ни ой мин росио пни. Известные кристаллические структуры отдельных частей 58Р встроены в оболочку и показаны в виде ленточных диаграмм. Связанная сигнальная последовательность показана в виде зеленой спирали. б) Связанный с рибосомой 5 КР, визуализированный посредством криоэлектро иной микроскопии. 5ВР связывается с большой рибосомной субчасти цей так, что ее карман связывания сигнальной последовательности расположен вблизи сайта выхода синтезируемой цепи, а домен остановки трансляции — в месте соединения рибосомных субчэстиц, где он мешает связыванию фактора элонгации.
(Адаптировано из М. На)к ет а1., АГотиге 427; 808-814, 2004. С любезного разрешения издательства Масте)11ап Риын)гегз 'ьтг).) Сигнальные последовательности ЭР значительно различакттся по аминокисло н ному составу, но все они несуг в центре восемь и более неполярных аминокислот (см.
таблицу 12.3, стр. (079). Благодаря чему Ягтр способны специфически связывать так много различных последовательностей? Ответ на этот вопрос дала кристаллическая 12.5. Эидоппазматический ретикупум 1119 сгруктура белка ЯКР. Она показала, что сайт связывания сигнальной последовательности представляет собой крупный гидрофобный карман, выстланный метионинами.
Поскольку боковые цепи метионинов не ветвятся и обладают гибкостью, карман достаточно пластичен для захвата гидрофобных сигнальных последовательностей различного аминокислотного состава, размера и формы. ИКР представляет собой стержневую структуру, оборачивающуюся вокруг большой рибосомной субчастицы. Один ее конец связывается с сигнальной последовательностью по мере ее выхода из рибосомы в составе синтезируемой полипептидной цепи; второй конец блокирует сайт связывания фактора элонгации в месте соединения большой и малой рибосомных субъединиц (рис.
12.39). Благодаря этой блокировке синтез белка останавливается сразу после того, как сигнальная последовательность выходит из рибосомы. Эта пауза, по-видимому, дает рибосоме достаточно времени для связывания с мембраной ЭР до завершения полипептидной цепи и, следовательно, не позволяет белку оказаться в цитозоле. Такое защитное приспособление особенно важно для секретирусмых и лизосомальных гидролаз, которые могут нанести значительный ущерб цитозолю; однако клетки, секретирующие большое количество гидролаз, принимают дополнительные меры безопасности — в их цитозоле содержится высокая концентрация ингибиторов этих ферментов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
