Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 234
Текст из файла (страница 234)
13.1.4. Фосфоинозитиды маркируют органеллы и мембранные домены Несмотря на то что инозитольные фосфолипиды обычно составляют менее 10 всех фосфолипидов мембраны, они выполняют важные регуляторные функции. Они претерпевают быстрые циклы фосфорилирования и дефосфорилирования в положениях 3', 4' и 5' своей инозитольной углеводной головной группы 13.1; Молекулярные е)еханннеы мембранного транспорта, '1161 Рх Р829 НРВ г ~тб Рис 13.9. Модель сборки ретромеров на зндосомальных мембранах. Четыре субьединицы ретромера, 5НХ1, НР529, НР535 и НР526, образуют окаймленные домены на зндосомальных мембранах. Они захватывают молекулы груза, включая трансмембранные белки, например рецепторы кислых гидролаз, в везикулы, возвращающиеся в транс-сеть Гольджи. НР535 связывается с цитаплазматическими хвостами транспортируемых трансмембранных белков.
Белок 5НХ1 содержит несколько разных белковых модулей: домен РХ, связывающийся с фосфорилированным фосфоинозитолом РЦЗ)Р, и домен Вдй, который опосредует димеризацию и прикрепление к изогнутым мембранам. Домены РХ и Вдй — белковые модули, встречающиеся у многих белков, в которых они выполняют сходные функции. За исключением Р!(3) Р, который увеличен для наглядности, мембрана и остальные компоненты изображены в масштабе.
(Адаптировано из 1 5. Вопнас1по апд й. йо)аз, ЛГат. йек Мо). Се)1 Вю). 7: 568-579, 2006. С любезного разрешения издательства Масса)11ап Роы1зьегз Нд.) с образованием различных типов фосфоннозитидов (Р1Р). Взаимопревращение фосфоинозитола 1Р1) и Р1Р компартментализовано: разные органеллы в эндоцитозном и биосинтетическолг секреторном путях несут разные наборы Р) и Р1Р киназ и Р1Р фосфатаз (рнс.
13.1О). Распределение, регуляция и локальное равновесие этих ферментов определяют стационарное распределение всех разновидностей Р1 Р. В результате распределение Р1Р изменяется от органеллы к органелле и зачастую в пределах непрерывной мембраны от одной ее области к другой, разбивая ее на специализированные мембранные домены. Многие белки, принимающие участие в различных этапах везикулярного транспорта, содержат домены, с высокой специфичностью связываюшиеся с головными группами определенных Р1Р, отличая одну фосфорилированную форму от другой.
Таким образом, локальная регуляция Р1 и Р1Р киназ и Р1Р фосфатаз может использоваться для быстрой регуляции сайгон связывания белков с мембра ной или мембранным доменом. Синтез определенного типа Р1Р рекрутирует белки, содержащие подходящие Р1Р-связывающие домены. Затем Р1Р связывающие белки способствуют регуляции образования везикул и других этапов внутриклеточного транспорта трис.
13.11). Сходная стратегия широко используется для рекрути- 13л, маяекулярные мехвннзиызиеибрйннототрйнспорта 1)бз Рис. 13.11. Внутриклеточная локализация фосфоинозитидов. Различные типы Р)Р располагаются в различных мембранах и мембранных доменах, где они часто принимают участие в специфических событиях везикулярного транспорта. Например, мембрана секреторных пузырьков содержит Р1(4)Р. Когда пузырьки сливаются с плазматической мембраной, расположенная там Р1 5-кинэза превращает Р1(4) Р в Р1(4 5) Р,.
Р1(4 5) Р,, в свою очередь, способствует рекрутированию адаптерных белков, которые инициируют формирование клатриновых окаймленных ямок, что является первым этапом опосредованного клатр ином эндоцитоза. Квк только клатриновый пузырек отпочковывается от плээматическай мембраны, Р1(5) Р-фосфатазв гидрализует Р1(4,5) Р, что ослабляет связывание с адаптерными белкам и вызывает сбрасывание везикулой белковой оболочки. Мы обсудим фагоцитоз и различия между регулируемым и конститутивным экзоцитозом позже в этой главе.
(Модифицировано из М. С любезного разрешения иэдательства Массы!1 Р1(3)Р Р1(4)Р ! 1("! 5)рг РК3,5!Р Р1(3.4 5)Рз А. де Мвцен апд А. бог)1, Л)аС Сей В!а!. 6: 487-492, 2004. ап Риы!збегз 1.НК) 13Л.б. й)(омомерные СтТРазы регулируют сборку оболочек Белки окаймления для уравновешивания везикулярного транспорта между компартментами должны собираться только там, где они нужны, и только тогда, когда они нужны.
Хотя локальный синтез Р1Р играет важную роль в регуляции сборки клатриновых оболочек на плазматической мембране и в аппарате Гольджи, в клетках существуют дополнительные пути регуляции образования каймы. Рекрутируюп(ие оболочку СТРазы, например, контролируют сборку клатриновых оболочек на эндосомах и СОР1 и СОР11 на мембранах Гольджи и ЭР. Многие этапы везикулярного транспорта зависят от различных С ТР. связывающих белков, контролирующих пространственный и временной аспекты обмена мембрана- щийся пузырек.
Для этого динамин рекрутирует к основанию отпочковываюшегося пузырька другие белки, и все вместе они способствуют изгибу участка мембраны за счет прямого нарушения структуры бислоя путем изменения его липидного состава через рекрутирование модифицирующих липиды ферментов либо за счет обоих механизмов. Вскоре после того как пузырек отделился от мембраны, он теряет свокт клатриновую оболочку. Р1Р фосфатаза, которая также содержится в окаймленных пузырьках, убирает из мембраны Р1(4,3)Р2, что ослабляет связывание с адаптерными белками.
Более того, шаперон 1ЬРТ0 служит АТРазой «раздевания» везикул, используя гидролиз АТР для удаления клатриновой оболочки, Считается, что ауксилин, еше один белок везикул, активирует АТРазу. Поскольку окаймленный бугорок существует значительно дольше, чем оболочка везикулы, дополнительные механизмы регуляции препятствуют удалению клатрина до окончательного обра зования везикулы (см. ниже). 11бе Часть 1)г'. Внутренняя организация клетки блокируется некоторыми мутациями динамина динамин и связанные в) с ним белки 200 нм Рис. 13.12.
Роль дииамина в отшнуровы ванин клатрииовых пузырьков. о] Дни амин собирается в нольцо вокруг основания формирующегося пузырька. Предполагают, что динаминовое кольцо привлекает к основанию вез и купы дсугие белки, которые вместе с динамином дестабилизируют взаимодействующие лип иди ые биел он, что приводит к слиянию нецитоплаз магических монослоев. Затем новообра зова иная веэикула отшнуровывается от мембраны. Определенные мутации динамина могут как ускорить, так и блокировать процесс отшнуровывания.
б) Динамин открыли в мутантах зИгьгге мушки Огозорьгго. У этих мутантных мушек наступает паралич, вызванный дефектом дина ми на, останавливающим опосредуемый клатрином транспорт и, следовательно, рециркуляцию синаптических пузырьков и высвобождение нейромедиатора. В нервных клетках мушек формируются изогнутые клатриновые ямки, в основании которых лежит кольцо дина ми на, как показано на микрофотографии в поперечном срезе. Отшнуровывания не происходит, потому что не происходит слияния мембран.
)б, из 1 Н. Коеп)8 апс) Ь!вес)а, 1 Неигозсе 9: 3844-3860, 1989. С любезного разрешения 5ооецг о) Нецгозс!епсе.) ми. Как обсуждается в главе 3, СТР связывающие белки регулируют большинство процессов в эукариотических клетках. Они служат молекулярными переключате лями, переходящими из активного состояния при связывании СТР в неактивное при связывании С))Р. Два класса белков регулируют переход между состояниями: факторы обмена вуаниноных нуклеотиг)ов (Сиаптпе Хис!ео(Ые.Ехс)таггде Еас )огз — СЕР) активируктт белки, катализирующие обмен С1)Р на СТР, и СТРаза активирующие белки (СТРазе Ас(гоа(тпд Рготеггст, ОЛР) инактивируют белки за счет инициации гидролиза связанного СТР до О))Р (см. Рис.
3.71). Несмотря на то что как мономерные СТР связывающие белки (мономерные СТРазы), так и гримерные СТР-связывающие белки (С белки) играют важную роль в везикулярном транспорте, роль мономерных сгТРаз лучше изучена, и здесь мы сконцентрируемся на них. Рекрутирующие оболочку СТРазы входят в семейство мономерных ОТРаз. Они включают в себя белки Агг" (АРР г)Ьозу)а()оп Гас(ог — фактор рибозилирования 13.1.
Молекулярные механизмы мембранного транспорта 1165 А()Р), которые отвечают за сборку клатриновых и СОР1-оболочек в мембранах Гольджи, и белок Яаг1, который отвечает за сборку СОРИ-оболочки в ЭР. Рекрутирующие оболочку ОТРазы в цитоплазме обычно содержатся в больших концентрациях в неактивном, связанном с ОПР состоянии. Когда окаймленная СОРП везикула отпочковывается от мембраны ЭР, специфическая айаг!-ОЕР мембраны ЭР связывается с цитоплазматическим Яаг!, который в результате высвобождает О()Р и связывает ОТР. (Вспомните, что в цитозоле ОТР содержится в значительно больших концентрациях, чем ОПР, и, следовательно, будет самопроизвольно связываться с белком после отделения О()Р.) В ОТР-связанном состоянии белок Баг! выставляет наружу амфифильную спираль, которая входит в цитоплазматический монослой липидного бислоя мембраны ЭР. Затем связанный Яаг! привлекает в мембрану ЭР белковые субъединицы оболочки для инициации отпочковывания (рис.
13.13). Остальные СЕР и рекрутирующие оболочку ОТРазы в других мембранах действуют сходным образом. Некоторые белки оболочки также взаимодействуют, хотя и слабее, с головками определенных липидных молекул, а именно с фосфатидной кислотой и фосфоинозитидами, а также с цитоплазматическими хвостами некоторых трансмембранных белков, которые они рекрутируют в бугорок.
Все вместе эти белок-липидные и белок-белковые взаимодействия крепко связывают оболочку с мембраной, заставляя последнюю сначала формировать ямку, а затем отшнуровываться в форме окаймленного пузырька. Рекрутирующие оболочку ОТРазы также играют роль в разборке каймы.
Гидролиз связашюго ОТР до ОПР вызывает изменение конформации ОТРазы, приводящее к выходу ее гидрофобного хвоста из мембраны и разборке оболочки пузырька. Несмотря на то что до сих пор точно не известно, как запускается процесс гидролиза ОТР, предполагают, что ОТРазы работают как таймеры, медленно гидролизуюшие ОТР. Причем скорость гидролиза можно предсказать. Например, СОРП-оболочки ускоряют гидролиз ОТР белком Яаг1, запуская разборку оболочки в определенный момент времени после начала ее сборки. Таким образом, полностью сформированная везикула будет образовываться, только если образование ямки происходит быстрее, чем запрограммированный процесс разборки; в противном случае разборка начнется до отшнуровывания пузырька, и процесс должен будет начаться заново в более подходящем месте и в более подходящее время.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
