Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 235
Текст из файла (страница 235)
Счигзют, что другие окаймленные пузырьки образуются сходным образом. Рекрутирующая оболочку ОТРаза Аг1 гзкже содержит регулируемую амфифильную спираль, но, в отличие от Яаг!, ее спираль несет ковалентно связанную жирнокислотную цепь, которая вносит вклад в ее гидрофобность. Как и в Яаг1, регулируемая амфифильная спираль спрятана в ОРР-связанном состоянии и выдвигается при связывании ОТР. Как мы обсудим ниже, суТРазы Яаб сходным образом регулируют свое прикрепление к мембране (см. Рис.
13.14, в, модифицировано из Я. М. Яадп е( а!., Ма(иге 439: 234 — 238, 2006. С любезного разрешения издательства Масш!!!ап РиЫ!зйегз 1.Ы.). 13.1.7. Не все транспортные везикулы имеют сферическую форму Несмотря на то что отпочковывание везикул в различных компартментах клетки обладает многими сходными признаками, каждая клеточная мембрана обладает особыми свойствами.
Плазматическая мембрана, например, относительно плоская и жесткая за счет обогащенного холестерином липидного состава и нижележащего кортикального цитоскелета. Таким образом, клатриновые оболочки должны 13.1. Молекулярные механизмы мембранного транспорта 1167 прикладывать значительную силу для образования изгиба, особенно в основании выпячивания, где динамин и связанные с ним белки создают крутые изгибы, необходимые для отшнуровывания. С другой стороны, отпочковывание везикул от многих внутриклеточных мембран происходит преимущественно на участках, где мембрана уже изогнута, например на краях цистерн Гольджи или кончиках мембранных трубочек. На этих участках основной функцией о(юлочек является захват соответствующего груза, а не деформация мембраны. Транспортные везикулы бывают разных форм и размеров.
Когда методами генной инженерии живые клетки заставляют зкспрессировать флуоресцентные мембранные компоненты, в флуоресцентном микроскопе видно, как от зндосом и транс-сети Гольджи непрерывно отходят длинные трубочки. Белки окаймления собираются на трубочках и способствуют захвату определенного груза. Затем трубочки либо втягиваются обратно, либо отшнуровываются при помощи динаминподобных белков и образуют транспортные везикулы. В зависимости от относительной эффективности образования трубочек и процесса отшнуровывания образуются везикулы различных форм и размеров. Таким образом, везикулярный транспорт не обязательно опосредуется сферическими пузырьками одного размера, в нем могут участвовать большие участки донорной органеллы. Трубочки обладают большим соотношением площади к объему, чем органеллы, из которых они образуются.
Таким образом, по сравнению с растворимыми белками они несут большее количество мембранных белков. Как мы обсудим ниже, это свойство трубочек используется белками сортировки в эндосомах. 13.1.8. Белки йаЬ направляют везикулы к их мишеням Чтобы обеспечить упорядоченный везикулярный транспорт, транспортные пузырьки должны быть высокоселективными при узнавании правильной мембраны- мишени и слиянии с ней. За счет разнообразия и плотной упаковки мембранных систем в цитоплазме везикула, скорее всего, встретит много потенциальных мембран- мишеней, прежде чем найдет нужную. Специфичность узнавания обеспечивается тем, что все транспортные везикулы несут поверхностные маркеры, указывающие на их происхождение и тип груза, а мембраны-мишени несут комплементарные рецепторы, связывающие соответствуюШие маркеры.
Этот ключевой процесс зависит от двух типов белков: белки ЯаЬ направляют везикулу к определенным участкам на правильной мембране-мишени, а белки БМАГсЕ опосредуют слияние с липидным бислоем. Белки КаЬ играют центральную роль в специфичности везикулярного транспорта. Как и рассмотренные ранее рекрутирующие оболочку ОТРазы (см. рис. 13.13), они представляют собой мопомерные ОТРазы.
Они формируют самое крупное подсемейство таких ОТРаз, состоящее из более 60 белков. Каждый белок БаЬ соотнесен с одной или несколькими мембранными органеллами биосинтетического секреторного или зндоцитозного пути, и каждая из этих органелл несет по крайней мере один белок КаЬ на своей цитоплазматической поверхности (таблица 13.1). Их крайне селективное распределение на этих мембранных системах делает белки йаЬ идеальными молекулярными маркерами для идентификации каждого типа мембраны и направления везикулярного транспорта между ними.
Белки КаЪ могут функционировать на транспортных мембранах, на мембранах-мишенях или и там, и там. Как и рекрутирующие оболочку 6ТРазы, белки КаЬ циркулируют между мембраной и цитозолем и регулируют обратимую сборку белковых комплексов ИМ Час>ух)>г.Внутренняя организация кяетин Таблица 13.1 Субклетоннвя локализация некоторых белков йвЬ Эр и комплекс Гольджи цис сеть Гольден ' синаптичесхие пузырьки, секреторные гранулы рециркулирую>цие эндосоыы плазыатичесхая мембрана, клатрииовые пузырьки, ранние эидосомы ранние эндосомы. ' средние и транс-цистерны Гольджи поздние видеомы ранние эндосоыы поздние эндосомы, транс-сеть Гольджи, йаЬ2 'йаЬЭА ЙаЬ4ГЙаЬ1 1 ЙаЬЭА ЙвЬ5С йаЬб йаЬ7 ЙвЬ8 йаЬ9 на мембране.
В связанном с О1)Р состоянии они неактивны и связаны с другим белком (ингиби>нор диссоциации СГ)Р— КаЬ СОР Жззос1аГ(оп! пЬ(Ь>йл; Сгс)!), который делает их растворимыми в цитозоле. В ОТР.связанном состоянии они активны и прикреплены к мембране органеллы или транспортной везикулы. Связанные с мембраной Кай ОЕГ активируют белки КаЬ как на транспортных везикулах, так и на мембранах мишенях, поскольку активированные молекулы КаЬ обычно необхо.
димы с обеих сторон. Как только КаЬ связывают СТР и заякориваются в мембране посредством гидрофобного липидного хвоста, они связывают другие белки, зффекторы КаЪ, которые ускоряк>т везикулярный транспорт, укреплял>т белок в мембране и способствуют слиянию (рнс. 13.14). Гидролиз СТР определяет концентрацию активного КаЬ и, следовательно, концентрацию зффекторов на мембране. В отличие от высококонсервативной структуры белков КаЬ, структура зффек торов Кай значительно варьирует.
11екоторые зффекторы Кай, например, пред ставляют собой двигательные белки, которые толкают везикулы вдоль актиновых филаментов или микротруГючек к мембранам мишеням. Другие представляют собой сог динительные белки, некоторые из которых несут длинные нитевидные домены, которые способны связывать мембраны на расстоянии 200 нм и более; некоторые соединительные Г>елки формируют крупные комплексы, связываю>цие близко расположенные мембраны. Зффекторы КаЬ также способны взаимодействовать с 5ХАКЕ, сопрягая заякоривание в мембране со слиянием.
Одни и те же белки Кай могут связываться с несколькими к)>фекторами. Объединение Г>елков КаЬ с их зффекторалп> на мембране является кооперативным процессом и приводит к образованию крупных специализированных мембранных доменов. КаЬ5, например, собирается на эндосомальных мембранах и оносредует захват клатриновых везикул, приходящих из плазматической мембраны. Он рекрутирует соединительные белки, улавливак>щие прибывающие везикулы. КаЬ5 СЕГ сначала рекрутирует КаЬ5 на зндосому и переводит его в активную СТР связанную форму, которая заякорнвается в мембране (рис.
13.15). Активный КаЬ5 рекрутирует дополнительные КаЬ5 ОЕГ в зндосомы, способствуя, таким образом, привлечению еще большего числа КаЬ5. Более того, активный КаЬ5 активирует Р13 киназу, которая локально превращает Р! в Р1(3)Р, который, в свою очередь, связывается с некоторыми зффекторами КаЬ. Такой тип положительной обратной связи зна чительно ускоряет процесс сборки и сг>особствует форми)юванию функционально отличающихся друг от друга доменов в пределах одной непрерывной мембраны.
13.1.Молекулярнывмммннэмымембранйоготранспорта 1169 я ь.отр"""' ПРНВНЭЫВАМНЕ лги аффектор бепк (привязывающи (-ВМАВЕ Рис. 13.14. Заякоривание везикулы в мембране-мишени. Эффекторные белки ВаЬ взаимодействуют посредством активных белков ВаЬ (ЯаЬ-ЕТР, желтые), расположенных в мембране-мишени, в мембране везикул или и там, и там, и устанавливают первую связь между двумя сливающимися впоследствии мембранами. В приведенном здесь примере зффектор йаЬ представляет собой филаментный соединительный белок (зеленыб).
Затем белки 5НАВЕ на двух мембранах (красные и голубые) связываются для заякоривания везикулы в мембране-мишени и катализируют слияние двух расположенных друг напротив друга мембран. Эндосомальная мембрана -- яркий пример того, как различные белки Ка!т и их зффекторы способствуют формированию множественных мембранных до менов, каждый из которых выполняет свой определенный набор функций.
Таким образом, когда домен КаЬ5 принимает прибывающие из плазматической мембраны везикулы, в той же мембране отличные от него домены Ка1т11 и КаЬ4 организуют отпочковывание рециркулирующих везикул, которые возвращают белки из зндосом в плазматическую мембрану. После сборки эти домены продолжительное время сосуществуют в мембране. После того как транспортный пузырек привязался к мембране, он разгружа ет свое содержимое путем слияния мембран. Чтобы объединиться при слиянии мембран, липидные бислои должны сблизиться на расстояние 1,5 нм. Когда мембраны находятся на таком близком расстоянии, липиды могут переходить их одного бислоя в другой.
Для такого сближения с гидрофильной поверхности мембраны должна быть удалена вода. Этот процесс энергетически очень невы годен. По видимому, специализированные белки слияния, преодолевающие этот энергетический барьер, катализируют все процессы слияния мембран в клетках. Мы уже обсудили роль динамина в сходном процессе отщнуровывания клатри новых везикул (см. рис. 13.12).
1170 ' Часть И.Внутренняя органнаация кдатни кторныв Наь амф спирал ковапентно связанныи пипид мембранный домен НаЬ5 Рис. 13.15. Образование йаЬ5 домена на мембране зндосомы, йаЬ5-специфический 6ЕГ в мембране эндосамы связывает белок йаЬ5 и вызывает обмен 60Р на 6ТР. Связывание 6ТР изменяет конформацию белка ЯаЬ, делая доступной его амфифильную спираль и ковалентно связанную с ней липидную группу, которые вместе заякоривают йаЬ5-6ТР в мембране.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
