Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 228
Текст из файла (страница 228)
5ес-зависимый путь транслокации белков через мембрану хлоропластов идет по подобному механизму (см. Рис. 12.29, 6). 12.5.Эндонлвзматическийретикулуи И27, зрелый трансмембранный белок в мембране ЭР Рис. 1246. Как однопроводные трансмембранные белки с отрезанной сигнальной последовательностью ЗР интегрируются в мембрану ЗР. В данном случае котрансляционный процесс транслокации запускается И-концевой сигнальной последовательностью (краснея), которая служит ожн алом начала переноса, как на рис. 12.45. На, в дополнение в старт-сигналу переноса, белок также несет аюоп-сигнал переноса )оранжевый). Когда последовательность остановки переноса вкоднт в транслокатор и взаимодейовует с сайтом связывания, транслакатор изменяет свою конформацию и латерально высвобождает белок в липидный бислой.
Внутренние последовательности старта переноса могут связынаться с апнаратсгзг Г)заНСЛОКат)ИИ В ОДНОЙ ИЗ ДВУХ ОРНЕНтаЦИИ; ЭтО, В СВОЮ ОЧЕ)ЗЕДСч ОНРЕДЕЛЯЕГ, КаКОй сегмент белка (расположенный до старт сигнала переноса или после него) перенггсится через мембрану в люмен ЭР. В одном случае С конец получившегося мем бранного белка будет располагаться на люминальной стороне (нуть А на рис. 12.47), и другом — на люминальной стороне будет находиться )ч) конец белка (нуть Б иа рис. 12.4?). Ориентация старт последовательности переноса зависит от распре деления соседних заряженных аминокислот, как описано в подписи к рисунку.
12.5.7. Различные сочетания сигналов начала и остановки переноса определяют топологию многопроходных трамсмембранмых белков В случае многопроходных трансмембранных белков полинептидная цепь несколько раз проходит туда и обратно через линидный бислой (см. рис. 10.19). Считается, что внутренняя сигнальная последовательность служит в этих белках старт сигналом переноса, инициирующим транслокацию, которая продолжается до тех пор, пока транслокатор не встречает стоп последовательность переноса. В двунроходных трансмембранных белках, например, полинентидная цепь может быль высвобождена в бислой (рис.
12.48). В Гюлее сложных многопроходных белках, в которых бислой пересекают многочисленные а спирали, вторая старт последовательность переноса повторно инициирует дальнейшую транслокацию по- 12.5.3ндопдааматичвскийратикупум 1129 стоп- послед перон старт- послед нервно трвнспоквтор зрелый трвнсмембрвнный белок в мембране ЭР Рис. 12 48. Интеграция двупроходных трвнсмембрвнных белков с внутренней сигнальной последовательностью в мембрану ЭР. В случае данного белка внутренняя сигнальная последовательность Эр служит старт-сигналом переносе (кек на рис. 12.47) и инициирует перенос С-концевой части белка. В определенный момент в трзнслокатор входит стоп-последовательность переноса, и тренслокзтор лзтерально высвобождает белок в мембрану.
Будет ли данная гидрофобная сигнальная последовательность служить сип галом начала или остановки переноса, зависит от ее положения в полипептидной цепи. Это доказали при помощи методов рекомбинантных ДИК: функцию сигнальной последовательности можно изменить, изменив ее локализацию в белке. Таким об разом, разница между старт- и стоп-сигналами переноса состоит в их относительном расположении в растущей полипептидной цепи. По видимому, ЖР начинает сканировать несвернутую полипептидную цепь на наличие птдрофобных участков па М-конце и движется в направлении С конца, т.е.
в направлении синтеза белка. Распознав, что первый подходящий гидрог1юбный участок вышел из рибосомы, ЖР назначает «рамку считывания» интеграции в мембрану: после того как ЯКР инициирует транслокацию, транслокатор узнает следующий соответствующий гндрофобный участок полипептидной цепи как стоп сигнал переноса, и сегмент цепи между стоп и старт последовательностями протягивается через мембрану. Процесс сканирования продолжается до тех пор, пока все гидрофобные участки белка не окажутся в мембране. Поскольку мембранные белки всегда встраиваются с цитоплазматической стороны ЭР при помощи такого «запрограммированного» механизма, все копии одной полипептидной цепи будут ориентированы в липидном бислое одинаково. Это создает асимметрию мембраны ЭР, потому что белковые домены на одной стороне отличаются от белковых доменов на другой.
Эта асимметрия поддерживается в много- 12.5. Эндоплаэматический ретикулум 1131 Важный резидентный белок ЭР— протеиндисульфидизомераза (Рго1е1п 1)1зп1- Ые 1зошегаэе, РЫ), которая катализирует окисление свободных сульфгидрильных (ЯН) групп цистеинов с образованием дисульфидных (5-5) связей. В секреторном и эндоцитозном путях почти все цистеины доменов белков, расположенных во внеклеточном пространстве или люмене органелл, образуют дисульфидные мостики. С другой стороны, дисульфидные связи очень редко образуются в доменах, расположенных в цитозоле, который обладает восстановительными свойствами. Другим резидентным белком ЭР является шаперон В)Р. Мы уже обсудили, как В1Р посттрансляционно проталкивает белки в ЭР через транслокатор.
Как и другие шапероны, В(Р узнает неправильно свернутые белки и белковые субъединицы, еще не встроившиеся в свой олигомерный комплекс. Он связывается с открытыми аминокислотными последовательностями, которые в норме должны быть спрятаны в глубине правильно свернутого белка или собранной полипептидной цепи. Примером сайта связывания В1Р является участок чередующихся гидрофобных и гидрофильных аминокислот, который в норме должен быть упакован глубоко в 1)-листе.
Связанный В1Р препятствует агрегации белков и способствует их удержанию в ЭР (то есть не дает им попасть в аппарат Гольджи и последующие участки секреторного пути). Как и некоторые другие члены семейства белков 1.1эр70, которые связывают несвернутые белки и ускоряют их импорт в митохондрии и хлоропласты, В(Р гидролизует АТР для получения энергии, необходимой для посттрансляционной транслокации в ЭР.
Он также способствует фолдингу этих и других белков. 12.5.9. Большинство синтезированных в шероховатом ЭР белков гликозилируется путем добавления И-связанного олигосахарида Ковалентное присоединение сахаров к белкам является одной из основных биосинтетических функций ЭР. Около половины всех эукариотических белков гликозилированы. Большая часть рас~воримых и мембраносвязанных белков, синтезируемых в ЭР, включая белки, предназначенные для транспорта в аппарат Гольджи, лизосомы, плазматическую мембрану и внеклеточное пространство, представляют собой гликопротениы.
С другой стороны, в цитозоле содержится очень мало гликозилированных белков, и они несут значительно более простую углеводную модификацию, при которой Х-ацетилглюкозаминовая группа присоединяется к сериновому или треониновому остатку белка. Важным шагом в понимании процесса гликозилирования белков было открытие того, что заранее синтезированный олигосахарид-предшественник (состоящий из Аг-ацетилглюкозамина, маннозы, глюкозы и — в общей сложности — из 14 сахаров) переносится на белки ЭР единым блоком.
Поскольку этот олигосахарид переносится на боковую цепь ХН -группы аспарагина белка, он называется Х-связанныч, или аспарагин-связаннььч (рис. 12.50). Перенос катализируется мембраносвязанным ферментным комплексом, олигосахаридтрансферазой, чей активный сайт расположен на люминальной стороне мембраны ЭР; это объясняет, почему цитоплазматические белки не гликозилируются таким сп(кобом. Специальная липидная молекула долихол удерживает олигосахарид-предшественник и мембране ЭР.
Она переносит олигосахаридную цепь на аспарагин в единственной ферментативной реакции сразу после того, как аминокислота достигает люмена ЭР в процессе транслокации белка (рис. 12.51). С каждым транслокатором связана одна копия олигосахаридтрансферазы, что позволяет последней эффективно сканировать и гликозилировать входящую полипептидную цепь. 1132 Часть(ч.
Внутренняя организация клетки Рис. 12.ЭО. Аспврвгин-связанный (Н-связанный) олигосвхврид-предшественник добавляется к большинству белков в мембране шероховатого ЭР. Пять сахаров (выделены серым) образуют ксердцевинув, или ккор», этого олигосэхэридэ. В случае многих гликопротеинов только эти остатки сохраняются после процесса удаления сахаров в аппарате Гольджи. Только эспэрэгины е последовательностях Азп-Х-ьег и Азп-Х-Т)>г (где Х вЂ” любая аминокислота, кроме пролина) гликозилируются. Эти две паследовэтельности встречаются в гликопротеинэх значительно реже, чем в негликозил прова нных цито плазм этических белках. По-видимому, ва время эволюции зти последовательности испытывали давление отбора, поскольку гликозилировэние слишком большого числа свйтов мешало бы фолдингу белков.
Н СН, боковая цепь С =О вспарвгинв НН Долгое время обсуждали, почему гликозилирование является такой распространенной формой модификации белков, входящих в ЭР. Одним из наиболее Олигосахарид предшественник связан с долихолом высокоэнергетической пирофосфатной связью, которая обеспе чивает эн<ргию активации реакции тли козилирования, проиллюстрированной на б> рис. 12.51. Весь олигосахарид предше ственник собирается сахар за сахаром на его мембраносвязанной липидной молеку манж>'в= ф ле и затем переносится на белок. Сахара и глюкозвмнн ф сначала активиРУютсЯ в цитозоле пУтем образования нукле<>тидсахаров, которые затем последовательно передают свои саха ра (напрямун> или опосредованно) на липид. В середине этого процесса связанный с липидом олнгосахарид прн помощи транспортера переходит с цитоплазматической на лк>минальную сторону мембраны ЭР (рис. 12.52).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
