Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 231
Текст из файла (страница 231)
Более того, значительная часть белкового синтеза клетки происхо))ит на цитоплазматической поверхности ЭР: все белки, предназначенные для секреции и самого ЭР, аппарагпа Гольджи, лизосом, зндосом и плазматической мембраны, сначала импортируются из цитозоля в ЭР. В люмене ЭР белки сворачиваются и олигомеризуются, образуются дисульфидные связи и добавляются Х связанные олигосахариды.
Протекание Х связанного гликозилирования указывает на уро вень фол<)инга белков, позтому белки поки<)ают ЭР, только если они правильно свернулись. Белки, которые не свернулись или не олигомеризовались, транслоцируются обратно в цитозоль, гг)е дегликозилируются, убиквитинируются и деградируются протеасомами. Если неправильно свернутые белки в избытпке накапливаются в ЭР, они запускают реакцию несвернутых белков, которая активирует гены ядра, помогающие ЭР справиться с несвернутыми белками. В ЭР импортируются только белки, несущие специальную сигнальную по. гледовательносгпь ЭР. Сигнальная последовательность узнается сигнал узнающей частицей 1зРР), котпорая связывает растущую полипептидную иепь и рибосому и направляет их к рецепторному белку на цитоплазматической поверхности мембраны шероховатого ЭР. Связывание с мембраной ЭР инициирует процесс трансзокации, начинающийся с проталкивания петли полипептидной цепи через мембрану г)Р сквозь гидрофильную пору трансмембранного белкового транслокатора.
Растворимые белки, предназначенные для люмена ЭР, секреции или транспорта в люмен других органелл, полностью проходят в люмен ЭР. Трансмем- во всех липидных бислоях, где они есть, располагаются он он в нецитоплазматическом монослое. ! ! Как обсуждается в главе 13, плазматическая мембрана и мембраны аппарата Гольджи, лизосом и зндосом обра 1 зуют общую мембранную систему, сообщающуюся с ЭР сн мн через транспортные пузырьки, переносящие как белки, так и липиды. Митохондрии и пластиды. однако, не входят ! в зту систему, и им необходимы другие механизмы импорта 1сн,4 )сн,)„ липидов для роста. Мы уже видели, что они импортируют больщииство своих белков из цитозоля. Несмотря на го что митохондрии модифицируют некоторые импортированные липиды, они не синтезируют их де попо; вместо зтого, их липиды импортируются из ЭР либо напрямую, либо вид ххлв с опосредованно через другие мембраны клетки.
В любом случае для транспорта нужны специальньн механизмы. Подробности того, как катализируется и регулируегся распределение липидов между мембранами, неизвестны. Водорастворимые белки, носящие название белков.обменников фосфолипидов (или белков переносчиков фосфолипидов), переносят отдельные молекулы фосфолипидов между мембра нами. Они функционируют сходно с белками, связывающими жирные кислоты и проводящими их через цитозоль. Более того, на злектронных фотографиях ми тохондрии часто соприкасаются с ЭР, что указываег на возможное существование специфических механизмов переноса липидов, действующих между прилегающими друг к другу мембранами.
1144 Часть 1Ч. Внутренняя организация клетки бранные белки, предназначаемые для мембран ЭР и других клеточных органелл, транслоцируются частично через мембрану ЭР и остаются заякоренными там посредством одного или нескольких пересекающих мембрану а-спиральных участков их полипептидных цепей, Эти гидрофобные участки белка могут служить сигналами начала или остановки транслокации. Когда белок содержит многочисленные чередующиеся стоп- и старт-сигналы транслокации, он будет несколько раз проходить туда и обратно через бислой и станет многопроходным белком.
Асимметрия встраивания и гликозилирования белков в ЭР определяет асимметрию мембран всех органелл, для которых ЭР синтезирует мембранные белки. Задачи Какие из этих утверждений соответствуют действительности? Обаясните почему 12.1. Как и люмен ЭР, внутреннее пространство ядра топологически эквивалентно внеклеточному пространству. 12.2. Связанные с мембраной и свободные рибосомы структурно и функционально идентичны, оии отличаются только белками, которые оии синтезируют в данный момент времени.
12.3. Чтобы избежать столкновения, которое произойдет, если через одну пору будет происходить движение в обоих направлениях, ядерные поровые комплексы специализированы: через одни протекает импорт, а через другие — экспорт. 12.4. Пероксисомы встречаются только в нескольких специализированных типах эукариотических клеток. 12.5. В многопроходных траисмембраииых белках нечетные траисмембраииые участки (если считать с Х-конца) служат старт-сигналами траислокации, а четные — стоп-сигналами. Решите следующие задачи 12.6. Какова судьба белка, ие несущего сигнала сортировки? 12.7.
Представьте себе, что вы получили набор генов, каждый из которых кодирует белок с парой конфликтующих сигнальных последовательностей, направляющих белок в разные компартмеиты. Предскажите, какой сигнал победит в следуюших комбинациях, если эти гены экспрессировать в клетке. Объясните свой ответ. А. Сигналы импорта в ядро и импорта в ЭР. Б.
Сигналы импорта в пероксисомы и импорта в ЭР. В. Сигналы импорта в митохондрии и удержания в ЭР. Г. Сигналы импорта в ядро и экспорта из ядра. 12.8. В шероховатом ЭР синтезируются различные классы мембранных белков. Некоторые из этих белков остаются в ЭР, другие же сортируются по компартмеитам, включая аппарат Гольджи, лизосомы и плазматическую мембрану.
Одним из показателей сложности задачи сортировки является уровень «очистки», который необходимо достичь во время транспорта в ЭР. Часто ли в ЭР встречаются белки, предназначенные в плазматическую мембрану? Несколько простых соображений помогают ответить иа этот вопрос. В типичной растущей клетке, делящейся каждые 24 часа, через ЭР должен раз в день проходить эквивалент одной плазматической мембраны.
Если плошадь ЭР в 20 раз Звдвчи . И45 препарат нуклеоплвзминв введение введение в ядро в цитоплвзму интвктные один хвост Рис. Сзз2д. Распределение в клетке введенных в нее нуклеоплззминз и его компонентов (зздзчз т2З). На схемах рздиозвтограмм цитоплззмз и ядро, несущие нуклеоплззмин, показаны красным. превьппает площадь плазматической мембраны, каково соотношение между белками плазматической мембраны и другими мембранными белками в ЭР? (Предположите, что все белки на пути в плазматическую мембрану удерживаются в ЭР в среднем в течение 30 минут и что соотношение липидов и белков в плазматической мембране и мембране ЭР одинаково.) 12.9. До того как ядерные поровые комплексы подробно изучили, было неясно, пассивно ли диффундируют ядерные белки в ядро и накапливаются там за счет связывания с такими постоянными структурами ядра, как хромосомы, нли они активно транспортируются и накапливаются вне зависимости от сродства к компонентам ядра.
В классическом эксперименте, разрешившем эту проблему, использовалось несколько радиоакгивномеченых форм нуклеоплазмина, крупного пентамерного белка, участвукгщего в сборке хроматина. В этом эксперименте в цитоплазму или ядро ооцита лягушки вводили интактный нуклеоплазмин или его головку, хвост или головку с одним хвостом (рпс. ('г12.1). Все формы нуклеоплазмина, за исклю чением головок, накапливались в ядре при введении в цитоплазму, и все формы удерживались в ядре при прямом введении в оргштеллу.
А. Какая часть молекулы нуклеоплазмина отвечает за ядерную локализацию? Б. Как эти эксперименты позволили различить активный транспорт, при котором сигнал ядерной лгжализации запускает транспорт ядерным поровым комплек сом, и пассивную диффузию, при которой сайт связывания ядерного компонента приводит к накоплению в ядре? 12.10. Предполагая, что для упаковки человеческого генома требуется 32 мил лиона гистонов, сколько молекул гистонов в секунду должно транспортироваться через один ядерный поровый комплекс, если ядро содержит 3000 ядерных пор и делится раз в день? Задачи 1147 Рис. (212.4.
Определенная при помощи имму- а) нофлуоресцентной микроскопии локализация каталазы ( задача 12.15). а) Нормальные клетки. 6) Лишенные пероксисом клетки. Клетки обрабатывали антителами, специфичными к каталазе, отмывали и окрашивали вторым антителом, меченным флуоресцеином и специфичным к первым антителам. Увеличение на фотографиях одинаковое. (Из и. К(позвгта ет а(., 1 Вю!. Слет. 273: 24122-24130, 1998. С любезного разрешения Атегкап 5ос1ету (ог Вюсветпигу апг( Мо1еси1аг 81о1обу.) б) 10 мкм ОООН ЦИТОЗОЛЬ Рис. Ц122К Упаковка трансмембранного многопроходного белка в мембране ЭР (задача 12.1б), Шестоугольнокпмн показаны ковалентно связанные олигосахариды.
ЛЮМЕН ЭР 4Р НН, дефектны по митохондриальному транспорту. Объясните, как такая селекция позволяет идентифицировать клетки с нарушениями компонентов, необходимых для митохондриального иююрта. Почему нормальные клетки с модифицированным геном ('гаэ не растут в отсутствие урацила? Почему клетки с дефектным мито хондриальным импортом растут в отсутствие урацнла? 12.13. Если фермент дигидрофолатрсдуктазу (ДГФР, Е)Пгзс), в норме ло кализированную в цитозоле, модифицировать, присоединив к ее )х) концу сигнал транспорта митохондрий, она эффективно импортируется в митохондрии.
Если затем модифицированную Д! ФР сначала инкубировать с метотрексатом, крепко связывающимся с активным сайтом, фермент остается в цитозоле. Предположите, как связывание метотрексата мешаег митохондриальному импорту. 12.14. Зачем митохондриям сложный транслокатор для переноса белков через внешнюю мембрану? В пх внешних мембранах уже есть образованные поринами крупные поры. 12.14.
Каталаза, фермент, в норме локализованный в пероксисомах, также присутствует в нормальных количествах в клетках, у которых отсутствуют видимые перокспсомы. При помощи иммунофлуорсгцентной микроскопии с антителами ка. талазы можно определить ее месторасположение в таких клетках. Флуоресцентные клетки показаны на рис. О(2.4. Где локализирована каталаза в клетках без пероксисом (рис. (.)12.4, б)? Почему каталаза выглядит в нормальных клетках как маленькие флуоресцентные точки (рис. О12.4, а)? 12.16. Рассмотрите изображенный на рис. О(2.5 многопроходной трансмем брагшый белок. Что произойдет, если превратить первый гидрофобный трансмем бранный сегмент в гидрофпльный? Нарисуйте упаковку такого модифицированного белка в мембране ))Р.
1148 Часть й!. Внутренняя организация клетки 12.17. Все новые фосфолипиды добавляются в цитоплазматический монослой мембраны ЭР, однако мембрана обладает симметричным распределением различных фосфолипидов в монослоях. С другой стороны, плазматическая мембрана, которая получает все свои компоненты из ЭР, имеет очень асимметричное распределение фосфолипидов в двух монослоях липидного бислоя. Как в мембране ЭР создается симметрия, а в плазматической мембране — асимметрия? Литература Общая Ра!ас(е С. (1975) 1пСгасе!!и!аг азрес(з о1 йе ргосезз о! РгоСеш зупСЬеяз. 5с(епсе 189: 347 — 358. Компартментализация клеток В!оЬе! О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
