Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 230
Текст из файла (страница 230)
(1тпосительиая важность каждого из этих путей изменяется от клетки к клетке, ш>зволяя каждому типу клеток регулировать реакцию иесвериутых белков в соот>и гствии с их нуждами. 12.5.13. Некоторые мембранные белки приобретают ковалентно связанный гликозилфосфатидилинозитольный (<зр1) якорь Как обсуждалось в главе 1О, несколько цитоплазматических ферментов ката<изируют ковалеитиое присоединение одной жириокислотиой цепи или преиильиой — сенсоры непраанпыю свернутых белков ) !ЯЕ1 РЕЯК мембрана ЭР Атрб а) ФОСФОРИЛИРОВАНИЕ ИНАКТИВИРУЕТ ФАКТОРЫ ИНИЦИАЦ ИИ ТРАНСЛЯЦИИ РЕГУЛИРУЕМЫЙ СПЛАИСИНГМРНК ИЗБИРАТЕЛЬНАЯ ИНИЦИИРУЕТТРАНСЛЯЦИЮ ТРАНСЛЯЦИЯ БЕЛОК-РЕГУЛЯТОР ГЕНА 3 БЕЛОК.
РЕГУЛЯТОР ГЕНА 1 БелбггьРегуЛятОР ГЕНА 3 мРНК ыапцгона Рис. 12.55. Реакция несвернугых белков. а) Три параллельных сигнальных пути сообщают ядру о на- коплении в люмене ВР неправильно свернутых белков. В результате активируется транскрипция генов, кодирующих белки, помогающая клетке справляться с избытком таких белков в ЭР. б) Регулируемый сплайсинг мРНК является ключевым аталом переключения в пути 1 реакции несвернугых белков. ) ) 38. Чбсть Ф; Внутренняя О)зганизвция'клетки РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРОТЕОЛИЗ ВЫСВОБОЖДАЕТ й.вхЭндоплавиатиче~и»ретикулуи 1ПЗЭ группы к определенным белкам.
Эти липнды помогают направлять белки в плаз магическую мембрану. Сходный процесс катализируется ферментами ЭР, которые ковалентно присоединяют гликозилфосфатидилинозитольный (й!усоз11рЬозрЬа(1. с(у!-шоз11о1, ОР1) якорь к С концу некоторых мембранных белков, предназначенных для транспорта в плазматнческую мембрану. Эта связь образуется в люмене ЭР, где одновременно отщепляется трансмембранный участок белка (рнс.
12.56). Таким способом модифицируется большое число белков плазматической мембраны. Поскольку они прикреплены к внешней поверхности плазматической мембраны только СР1 якорями, они, в принципе, могут отделяться от клетки в растворимой форме в ответ на сигналы. активирующие специфическую фосфолипазу плазматической мембраны.
Например, паразит трипаносома использует этот механизм для избавления от покрывающих ее СР1 заякоренных белков прн атаке иммунной системы. СР1 якоря также могут использоваться для направления белков плазмагической мембраны в липидґые рафгпш, т.е.
для отделения одних мембранных белков от других, как мы обсудим в главе 13. гликозилфосфатидил" цитозоль соон инозитоп отщвппвнный пептид люмен язанный аной 1-якорь Рис. З2.56. Присоединение ВР1-якоря к белку в ЭР. Первое время после завершения белкового синтеза белок-предшественник остается заякоренным в мембране ЭР гидрофобной С-концевой последовательностью длиной 15-20 аминокислот; остальная часть белка располагается в люмене ЭР. Меньше чем через минуту фермент ЭР отрезает белок от его С-конца, связанного с мембраной, и одновременна присоединяет новый С-конец к аминогруппе на пресинтезированном интермедиате БР1.
Углеводная цепь содержит инозитол, присоединенный к липиду, давшему БР1-якорю его имя. За ним следуют глюкозамин и три маннозы. Терминальная манноза связана с фосфоэтаноламином, несущим аминогруппу для присоединения к белку. Сигнал, определяющий такую модификацию, содержится в гигузофобной С-концевой последовательности и нескольких прилегающих аминокислотах с люминальной стороны мембраны ЭР; если этот сигнал присоединить к другим белкам, они тоже модифицируются таким способом.
Благодаря ковал ентно связан ному ли пидному якорю белок остается присоединенным к мембране, а все его аминокислоты сначала экспонированы в люмен ЭР, а затем во внеклеточное пространство. 12.5Л4. ЭР собирает большинство липиднык бислоев Мембрана ЭР синтезирует почти все основные классы липидов, включая фосфолипиды и холестерин, необходимые для образования новых клеточных мембран. 1140 Часть 1Ч. Внутренняя организация клетки Основным синтезируемым фосфолипидом является фосфатидилхолин (также называемый лецитином), который может быть образован в три этапа из холина, двух жирных кислот и глицеролфосфата (рис.
12.57). Каждый этап катализируется ферментами мембраны ЭР, активные сайты которых обращены в цитозоль, содержащий все необходимые метаболиты. Таким образом, синтез фосфолипидов происходит исключительно на цитоплазматической стороне мембраны ЭР. Поскольку жирные кислоты нерастворимы в воде, они транспортируются из сайтов их синтеза в ЭР связывающим их белком цитозоля. После доставки в мембрану ЭР и активации КоА, ацилтрансферазы последовательно присоединяют две жирные кислоты к глицеролфосфату с образованием фосфатидной кислоты.
Фосфатидная кислота достаточно нерастворима в воде, чтобы оставаться в липидном бислое, и ее нельзя экстрагировать из мембраны белками, связывающими жирные кислоты. Таким образом, это первый шаг, приводящий к увеличению липидного бислоя ЭР. Последующие шаги определяют, какую головную группу будет нести новосинтезированная липидная молекула, и, следовательно, какую химическую природу будет иметь бислой, но не приводят к росту мембраны.
Два других часто встречаемых мембранных фосфолипида, фосфатидилэтаноламин и фосфатидилсерин, а также малораспространенный фосфолипид фосфатидилинозитол (Р1) синтезируются сходным образом. Поскольку синтез фосфолипидов происходит в цитоплазматической половине липидного бислоя ЭР, должен существовать механизм, переносящий некоторые новосинтезированные фосфолипидные молекулы в люминальный монослой. В искусственных липидных бислоях не происходит такого флип-флопа липидов. Однако в ЭР фосфолипиды равновесно распределяются между монослоями за несколько минут, что почти в 100 тысяч раз быстрее, чем это происходило бы при самопроизвольном флип-флопе. Такое быстрое движение опосредуется малоизученным транслокатором фосфолипидов скрамблазой, который уравновешивает липиды между монослоями липидного бислоя (рис. 12.58). Таким образом, различные типы фосфолипидов равномерно распределены между слоями мембраны ЭР.
Плазматическая мембрана несет другой тип транслокаторов фосфолипидов, принадлежащий семейству насосов Р-типа (см. главу 11). Эти флиппазы специфически отбирают во внеклеточном монослое фосфолипнды, содержащие в своей головке свободные аминогруппы (фосфатидилсерин и фосфатидилэтаноламин— см. Рис. 10.3), и используют энергию гидролиза АТР для их направленного переноса в цитоплазматический монослой. Таким обраюм, плазматическая мембрана по своему фосфолипидному составу асимметрична, и такое распределение активно поддерживается флиппазами (см.
рис. 10.16). Плазматическая мембрана также содержит скрамблазу, но, в отличие от скрамблазы ЭР, которая активна постоянно, фермент плазматической мембраны регулируется и активируется только в некоторых случаях. Например, при апоптозе и в активированных тромбоцитах она снимает липидную асимметрию; результирующее появление на поверхности апоптозных клеток фосфатидилсерина служит сигналом фагоцитам, которые поглощают и переваривают мертвую клетку.
ЭР также производит холестерин и церамид (рис. 12.59). Церамид синтезируется путем конденсации аминокислоты серина с жирной кислотой с образованием аминоспирта сфингозина (см. Рис, 10.3); затем добавляется вторая жирная кислота и образуется церамид. Церамид экспортируется в аппарат Гольджи, где он служит предшественником синтеза двух типов липидов: для образования глико-сфинголипидов к нему присоединяются олигосахаридные цепи (гликолипиды; см. Рис. 10.18), Й о о а Е О Щ с ~ о$ ф 3 Я х ш Я с Б о — о з Х Е о — о $~~~ о Я Ф ~Ям !В $- о 5 Х х О.
% х О а $.Я О м О о е Х й с т о Ю о О. к О. о. т л з с~ О О ф Ф о о. о в' з Я о о $„. Лу л в а а сч 5 ч щ Й с 1142 'Часть))г'. Внутренняя организация клетки а) . б) ВНЕКЛЕТОЧНАЯ СРЕДА ЦИТОЗОЛЬ асимметричный пипидный бислой ппазматической мембраны ЛК)МЕН ЭР ЦИТОЗОЛЬ СИНТЕЗ к х в () Л ()(( ДОБАВЛЯЕТ МОЛЕКУЛЫ т М а) Г) Г К ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКОЙ ~Ц$~~Ц ПОЛОВИНЕ БИСЛОЯ ДОСТАВКА НОВОЙ МЕМБРАНЫ ПРИ ПОМОЩИ ЭКЗОЦИТОЗА ФЛИППАЗА КАТАЛИЗИРУЕТ ФЛИП-ФЛОП ПЕРЕХОД ОПРЕДЕЛЕННЫХ ФОСФОЛИПИДОВ В ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКИЙ МОНОСЛОЙ СКРАМБЛАЗА КАТАЛИЗИРУЕТ ФЛИП-ФЛОП ПЕРЕХОД МОЛЕКУЛ ФОСФОЛИПИДОВ Рис. 12.$8. Роль транслоиаторов фосфолипидов в синтезе липидных бислоев.
а) Поскольку новые липидные молекулы добавляются только в цитоплазматическую половину бислоя и не могут самопроизвольно перескакивать из одного монослоя в другой, для переноса липидных молекул с цитоплазматической стороны в люменальную и роста мембраны как бислоя требуется мембраносвязанный транслокатор липидов (называющийся скрамблазой). Скрамблаза неспецифична по отношению к определенным фосфали пидны м головкам и, следовательно, уравновешивает содержание различных фосфолипидов в монослоях. б) за счет энергии гидролиза АТР специфичная по отношению к головным группам флиппаза плазматической мембраны активно и направленно переносит фосфатидилсерин и фосфатидил-этаноламин из внеклеточного монослоя в цитоплазматический, создавая характерный асимметричный липидный бислой плазматической мембраны животных клеток (см.
рис. 10.16). а для синтеза сфингомиелина (см. главу 10) на него с фосфатидилхолина переносятся две фосфохолнновые головки. Таким образом, гликолнпиды и сфингомнелин образуются на относительно поздних этапах синтеза мембраны. Поскольку они синтезируются фермекгами, экспонированными в люмен аппарата Гольджи, то 12.$. Эндоппаз)ватический ратйкупуы 1ИЗ цердмид Заипн)манне Крупная сеть ЭР служит фабрикой по производству почти всех липидов клетки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
