Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 229
Текст из файла (страница 229)
Все разнообразие >>Г связанных олигосахаридных структур зрелых гликопротеинов является результатом последующей модификации исходного олигосахарида предшественника. В ЭР три глюкозы (см. рис. 12.50) и одна манноза быстро снимаются с олигосахаридов большинства гликопротеинов. Мы скоро вернемся к вопросу важности удаления глкжозы. Такой «процессинг» олигосахаридов продолжается в аппарате Гольджи и рассмотрен в главе 13. На данный момент )тг связанные олигосахариды считаются наиболее распро страненными олигосахаридами, их обнаружили в 90 ь всех гликопротеинов.
Реже олигосахариды присоединяются к гидроксильной группе боковых цепей остатков серина, треонина или гидроксилизина. Такие О связанные олигосаха)>идь< синге зируются в аппарате Гольджи. ЙВФ .часть (КВнутренняя органиэация клетки липидный биспой мембраны ЭР ЦИТОЗОЛЬ ЛЮМЕН ЭР 2 6)сНАс ~) ~~ (6)смдс)г б -Мал 'ф~-ф- (6)сндс), (Мап), «Г)ЕРЕСКАКИВАНИЕ« (Мап),(6)сидо), .~ З)й!. 4Х «« донор маннозы, состоящий Мап -фЬ-.-;:,ффйяхв,. ' из долихопфосфата н«нгь«н 60Р-маннозы ф ( Мап), (6)сНАс)г - ф'.„-(~ гьц ««,.
= донор глюкозы, состоящий из допихопфосфата и 00Р-глюкозы Еяг %4ймькт(кмьзл (6)с), (Мап), (6)сНАс), -тф-~1:; Рис 12.52. Синтез связанного слипидом олигосахарида-предшественника в мембране шероховатого ЭР. Олигосахарид собирается сахар за сахаром на липиде, носящем название долихол (полиизопреноид; см. приложение 2.5, стр. 180-181). Долихол — это длинная н очень гндрофобная молекула, ее 22 пяти- углеродных строительных блока способны пронизывать бислой более трех раз, поэтому олигосахарид крепко удерживается в мембране.
Первый сахар связан с долихолом пирофосфатным мостиком. Эта высокоэнергетическая связь активирует оп игосахарид при его переносе с лип ида на э спа рагин растущей палипептидной цепи на люминальной стороне мембраны шероховатого ЭР. Как показано, синтез олигосахарида начинается на цитоплазматической стороне мембраны ЭР и продолжается на люмннальной после того, как липидный интермедиат(Мап) (6)сНАс) переносится транспортерам на другую сторону бнслоя. Все последующие реакции переноса гликозильных остатков на люменальной стороне ЭР протекают с участием долихол-Р-глюкозы и долихол-Р-мэннозы; эти активнраванные связанные с липидом моносахариды синтезируются из долихолфосфата и 00Р-глюкозы или 60Р-мэннозы (соответственно) на цитоплазматической стороне ЭР н затем, по-видимому, переносятся на другую сторону бнслоя, 6)сйдс = ЛГ-ацетилглюкозамин; Мал = манноза; 6!с = глюкоза. 12,5.
ЭйдалпаайабтИЧЕСКГайрвттйКуяуМ 11З5 предшественника. Когда удаляется третья глюкоза, белок диссоциирует от шаперона и может покинуть ЭР. Как тогда кальнексин и кальретикулин отличают правильно свернутые белки пт несвернутых? Ответ состоит в еше одном ферменте ЭР— глюкозилтрансферазе, ко юрая продолжает добавлять глюкозу к олигосахарндам, потерявшим свою п<кледнюю глюкозу. Однако она добавляет моносахарид только к тем олиггкахаридам, которые "присоединены к несвернутым белкам. Таким образом, несвернугый белок непрерывно претерпевает последовательные удаление (глюкозидазой) и добавление (глюкозид трансферазой) глюкозы. Благодаря этому, до тех пор пока не завершится фолдинг, поддерживается сродство белка к кальнексину и кальретикулину (рис. 12.53). выход ООР- юкоза глюкоза 'Фг ЦОР УДАЛЕНИЕ глюкозы И-связвнный лигосахарид МЕМБРАНА ЗР Рис. 12.$3. Роль Мсвязанного гликозилирования в фолдинге белков ЭР.
Связанный с мембраной ЭР шаперон кальнексин присоединяется к недо конца свернутьгм белкам, содержащим одну терминальную глюкозу на И-связанных олигосахаридах, удерживая их в ЭР. Удаление терминальной глюкозы глюкозидазой высвобождает белок от валь нексина. тлю козилтран сфера за — ключевой фермент, определяющий правильно ли свернулся белок: если белок еще не до конца свернут, фермент переносит с ООРглюказы на И связанный олигосахарид новую глюкозу, восстанавливая сродство белка к кальнексину и задержиВая его в ЭР. Цикл повторяется до тех пор, пока белок полностью не свернется. Кап ьретикулин работает подобным образом, за исключением того что он является растворимым резидентным белком ЭР, Еще йднн шаперон ЭР, Еярбт (не показан), работает совместно с кап ьне ясином и кап ьрети купином, удерживая ив до конца свернугьге белки в ЭР.
12.5.11. Неправильно свернутые белки экспортируютсл из ЭР И деградируют в цитозоле Несмотря на всю помощь шаперонов, многим молекулам белков (в случае не- кгпюрых типов белков более 80 з'), транслоцированным в ЭР, не удается правильно ИЗВ . Чаетв 11г. ВНутрЕННяя Ортаинвацня НяатКИ свернуться или собраться в комплекс.
Такие белки экспортируются из ЭР обратно в цитозоль, где они деградируют. Механизм обратной транслокации (также на зываемой ретротранслокацией и дислокацией) до сих пор неизвестен, но, скорее весло, он похож на другие посттрзнсляционные способы переноса белков. Напри мер, как и при транслокации в митохондрии и хлоропласты, вероятно, необходимы шапероны, удерживающие полипептидную цепь в развернутом состоянии до транспорта и во время него. Точно так же для обеспечения направленности транспорта и проталкивания белка в цитозоль необходим источник энергии. Наконец, скорее всего, требуется транслокатор, некоторые компоненты которого, предположительно, также используются для прямого транспорта в ЭР (например, Яес61). Отбор белков ЭР, которые должны быть направлены на деградацию, пред ставляет собой непростой процесс. Неправильно свернутые белки или не собрав.
шиеся в комплекс белковые субъединицы должны уничтожаться, но интермеднаты фолдинга новосинтезнрованных белков должны сохраняться. Х связанные олигосахариды помогают различать эти случаи. Онн служат показателями того, сколько времени белок провел в ЭР. Медленное удаленгге ферментом маннозида,юй сердцевины олигосахаридного дерева в ЭР, по видимому, приводит к образованию новой олигосахаридной структуры, узнаваемой аппаратом дислокации. Белки, сворачивающиеся и ггокидактщие ЭР быстрее, чем действуег маннозидаза, таким образом избегают деградации. Как только неправильно свернутый белок транслоцировался обратно в цн тозоль, Х гликаназа в одном ферментативном акте удаляет всю его олигосаха ридную цепь. Убиквитин лигазы быстро присоединяют к дегликозилированному полипептиду убиквитин, и белок скармливается протеасомам (см.
главу 6), где он деградирует (рггс. 12.з1). яф протеасома , "м" .' убиквитин ф Гу'-гликанака анслокатор ЭР вспомогательными белками свернутый белок шаперон Рис. 11.54. Энспорт и деградация неправильно свернутых белков ЭР. Неправильно свернутые белки в люмене ЭР транслоцируются обратно в цитозоль, где они дегликозилируются, убиквитинируются и деградируют в протеасомак Неправильно свернутые мембранные белки ждет сходная судьба. 12.5. Эидоплаэматический ретикулум 1137 12.5.12. Неправильно свернутые белки в ЭР активируют реакцию несвернутых белков Клетки пристально следят за количеством иесвериутых белков в различиых компартмеитах.
Накопление иесвериутых белков в цитозоле, например, запускает реакцию теплоыого шока (обсуждаемую в главе б), которая стимулирует транскрипцию генов, кодирующих цитоплазматические шапероиы, способствующие повториому фолдиигу белков. Точно так же накопление неправильно свернутых белков в ЭР запускает реакцию иесвериутых белков, которая включает в себя увеличение транскрипции генов, кодирующих шапероиы ЭР, белки, участвующие в ретротраислокации и деградации белков в цитозоле, и многие другие белки, спо< обствующие усилеиию способности ЭР к фолдиигу.
Как неправильно свернутые белки в ЭР посылают сигнал в ядро? Существуют три параллельных пути, по которым протекает реакция иесвериутых белков (рис. 12.55, а). Первый путь, который впервые обнаружили в клетках дрожжей, <кобеиио интересен. Неправильно свернутые белки активируют в ЭР траисмембранную протеиикииазу, что приводит к олигомеризации и аутофосфорилироваиию .>того фермента. (Некоторые рецепторы поверхности клетки плазматической мембраиы активируются сходным образом, как описано в главе 15. ) Олигомеризация и аутофосфорилироваиие активируют эидорибоиуклеазиый домен иа цитоплазматической стороне этой же молекулы, который расщепляет специфическую цитоплазматическую РНК в двух положениях, вырезая иитрои. Разделенные экзоиы затем гоедиияются вместе РНК-лигазой, создающей мРНК, которая затем транслируется г образованием активного регуляториого белка. Этот белок активирует траискрипцик> генов, опосредующих реакцию иесвериутых белков (рис.
12.55, б). Несвериутые белки также активируют в ЭР вторую траисмембраииую кииазу, которая путем фосфорилироваиия иигибирует фактор инициации трансляции, снижая уровень синтеза новых белков во всех клетках. Одним из последствий снижения трансляции белков является умеиьшеиие потока белков в ЭР, что, в свою очередь, умеиьшаег количество белков, которые необходимо там свернуть.
Однако некоторые белки лучше граислируются, когда факторов инициации трансляции мало (см.разд. 7.5.11). Одним из таких белков является белок-регулятор, помогающий активировать транскрипцию и ш>в, кодирующих белки, участвующие в реакции иесвериутых белков. Наконец, третий белок-регулятор гена исходно синтезируется как иитегральиый мембранный белок ЭР. Поскольку ои ковалеитио заякореи в мембране, то и«способеи активировать транскрипцию генов в ядре. Когда в ЭР накапливаются и< правильно свернутые белки, траисмембраииый белок транспортируется в аппарат Гольджи, где ои взаимодействует с протеазами, отщепляк>шими его цитоплазматический домен, который теперь может мигрировать в ядро и способствовать активации транскрипции белков, участвующих в реакции иесвериутых белков.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
