Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 240
Текст из файла (страница 240)
с 33\ Ф в П 30 Пн в с О Ф 3О й о л о х х а й Х Ф % О 3- х Ф с х $ Ф а 2 3Х к л Ф О. Пт й О 63 ф х в $ ~ о л с 3 к с Ф 30 о П3 Ф и 63 й ас х й о Ф От '3. о а х с 36 3 о л с а о а о о 33 н х в о а о хХ В х о к х и Х х .а. $ х Я й аа н х а Я х х В а 3 о *в 61 а л х *О О3 а,хх о н а о о хн к В и о в а а о х х л О н П\ 63 о с с с х а о х а 36 П х х х а Пй Л с а д а х л л х х Ф о х х о х П3 О 33 о -' н л л 0 36 о х х с х в о 63 в о л х х н Ф Х с с л о л с Х а х о а $ 63 36 о о о Я о с к а- Я а л о х о л с н х о о в о а х х Ф а х с О С Ф 3- вх х хО Е й а х л о о с 3о а03 33 30 36 о Х" н о Ь О- с а 63 Ф й с Ф Ф Х 3О П3 х О л Ф с ао х с н в . н о х х а $ а 5 $ с,о Я Ь~ а О л а х а В 30 а в аа с а '~ о и "о х в О в о О Х в ва а а с х х а х х Ф $$ с й о а а с а с .й а с~ х Ф и в с 3- Ф и л х О П3 Ф Я а о а Ф Ф о Я 6$ ай х х н а о 30 с нл О.
й Х Я о П о Ф 5 й й ф Ю о Ь х О. о о 3" Р н о в Пт х 8 Ф х В Я Ф П и Ф В о 3- и о 1 х Ф й Ф 66 О х а о о о х х „л Ф$ В Я х к с с в О 63 а ах о к с н Ф к о о в н а х Ф а с с 13.2.Трвнспорт из ЗР черезаппвр4т Гольйжи 1191 О.ГЛИКОЗИЛИРОВАНИЕ МГЛИКОВИЛИРОВАНИЕ белковый датов бевков1яйягстоа Нэс -'Оч треонин Снэ О'Ф'"":0 аспарагин 1 Мацетилглюкоэамин Мацетилгалахтоэамин Н ННСОСН, 3 остальная часть Н МНСОСН, цепи опигосахарида остальная часть цепи опигосахарида Рис.
13.32. М и О-гликозилироеание. В обоих случаях показан только один остаток сахара, напрямую присоединенный к белковой цепи 13.2.9. Зачем нужно глииозилирование? Между сборкой олигосахаридов и синтезом других макромолекул, таких как ДНК, РНК и белки, существует важное различие. Если нуклеиновые кислоты и белки копи- Х связанных олигосахаридных цепей, катализируется набором ферментов гликозил трансфераз, которые используют нуклеотидсахара люмена аппарата Гольджи для последовательного добавления к белку остатков сахаров.
Сначала присоединяется Х-ацетилгалактозамин, а за ним -- различное число дополнительных остатков сахаров, от нескольких до десятка и более. Самого интенсивного О гликозилирования в аппарате Гольджи удостаиваются мут(ины, гликопротеины слизистых выделений (см. рис. 13.29), и хоровые белки протеогликанов, которые модифицируются до протеогликанов. Как обсуждается в главе 19, при этом процессе происходит полимеризация одной или более глпкозаминогликановой г1епи (длинного неразветвленного полимера, состоящего из повторяющихся дисахаридных единиц; см.
рис. 19.58) через ксилозный линкер на серинах корового белка. Многие протеогликаны секретируются и входят в со став внеклеточного матрикса, тогда как другие остаются заякоренными на внешней поверхности плазматической мембраны. Еще один вид протеогликанов образует важный компонент слизистых, например, слизи, секретируемой д~и образования защитной оболочки на поверхности многих видов эпителия. В аппарате Гольджи сахара в составе гликозаминогликанов сразу после синтеза сильно сульфатируются, что и приводит к характерному для них высокому отрицательному заряду. Некоторые тирозины белков также сульфатируются вскоре после выхода из аппарата Гольджи. В обоих случаях сульфатация зависит от до нора сульфата 3' фосфоаденозино-5' фосфосульфата (РАР8) (рис.
13.33), который транспортируется из цитозоля в люмен тринг.сети Гольджи. И92 ' Часть 1)т. Внутренняя оруаннзвция кяфткн Рис. 1ЗЗЗ. Структура 3'-фосфоадаиоаиио-5сфосфосульфата (РАР5). н и и н О О руются с шаблона в повторяющейся последова тельности идентичных шагов при помощи одних и тех же ферментов или наборов ферментов, О О то при биосинтезе углеводов на каждом этапе требуются наГюры разных ферментов, а каждый ! продукт узнается как единственный субстрат Π— Р=О для следующего фермента в цепочке превра щенпй. Широкое разнообразие гликопротеинов 1 и сложные пути, эволюционировавшие для их Зсфосфоадаиозии-бсфосфосульфат синчеза, указывают на то, что олигосахариды на гликопротеинах и гликосфинголипидах вы полняют очень важные функции.
Например, Х гликозилирование преобладает во всех эукариотах, включая дрожжи. Х связанные олигосахариды также в сходных формах встречаются в белках клеточной стенки архей, из чего можно закшочитть что аппарат, необходимый для их синтеза, с эволюционной точки зрения появился очень давно. Х гликозилирование двух типов способствует сворачиванию белков. Во первых, оно напрямую делает интермедиаты фолдинга более растворимыми, препятствуя таким образом их агре гацин. Во вторых, последовательные модификации Х связанных олигосахаридов создают «глико код», отмечающий протекание фолдннга белков и опосредующий связывание белка с шаперонами (см. главу 12) и лектинами, например, при на правлении транспорта из ЭР в аппарат Гольджи. Как мы обсудим ниже, лектины также участвуя>т в сортировке белков в транс сети Гольджи.
Поскольку гибкость цени сахаров ограничена, даже маленький Х связанный олигосахарид, выступающий с поверхности гликопротеина (рис. 13.34), способен ограничить сближение других макромолекул с поверхностью белка. Таким обраюм, например, присутствие олипюахаридов делает гликопротеины более устойчивыми к расщепленикт протеолитическими ферментами.
Возможно, олигосахариды белков на поверхности клетки исходно служили предковой клетке зшцитной оболочкой. По сравнению с жесткой бактериальной клеточной стенкой достоинство слизистой оболочки заключается в том, что она позволяет клетке менять форму и двигаться. С тех пор углеводные цепи модифицировались для выполнения и других функций. Слизис1ые оболочки клеток легких и кишечника, например, зашищают от многих патогенов.
Узнавание углеводных цепей лектиначи во внеклеточном пространстве играет важную роль во многих процессах развития и распознавания клетками друг друга: селектины, к примеру, представляют собой лектины, функционирующие во время адгезии клеток при миграции лимфоцитов (см. главу 19). Присутствие олигосахаридов способно модифицировать антигенные свойства белка, что делает гликозилирование важным фактором при синтезе белков для фармакологических нужд. Гликозилирование также может играть важную роль в регуляции. Сигнализация через поверхностный рецептор клетки Хо(СЬ, например, определяет судьбу клетки в развитии. Хо(сй — это трансмембранный белок, О гликозилированный добавлением одной фукозы к нескольким серинам, треонинам и гидроксилизинам.
Некоторые типы клеток экспрессируют дополнительную гликозилтрансферазу, 13.2;')раНСПОРТИЗЭРЧЕР ЗЗППагратГОП дя Мап Мап .. ''+'""'з, О!сНАс ;.ь "$1 ,.1 асНА '1' г.',Т 61сМАс «г ~* а) Рис. 1334. Трехмерная структура небольшого И«вязанного олигосаха рида. Структура получена при помощи рентгеноструктурного анализа гликопротеина. Этот олигосахарид содержит всего 6 сахаров, тогда как в исходно переносимом на белок в ЭР ЛГ-связанном олигосахариде содержится 14 сахаров гсм. рис. 1250 и 12.51). а) Скелетная модель, демонстрирующая все атомы, кроме водородов. б) Пространственная модель; аспарагин темнее, чем остальные атомы.
(б, с любезного разрешения акнагг) Ее)дгпапп.) которая в аппарате Гольджи присоединяет Х ацегилглюкозамин к каждой из этих фукоз. Эта добавка изменяет специфичность рецептора )х)огсп к актнвирукш)нм его сигнальным пептидам на поверхности клетки. ') 3.2Л О. 'Гранспорт через аппарат Гольджи может протекать посредстВОм Везикулярного транспОрта или сОзревания цистерн До снх пор непонятно, как аппарат Гольджи приобретает н поддерживает свою поляризованную структуру и как молекулы мигрируют из одной цистерны в другую. Функциональные свидетельства, полученные при помощи транспорт ных экспериментов т пгсго, и обнаружение большого количества транспортных пузырьков вблизи цистерн Гольджи исходно привели к взгляду, что эти пузырьки транспортируют белки между цистернами, отпочковываясь от одной цистерны и сливаясь со следующей.
Согласно модели везикулярного транспорта аппарат Гольджи представляет собой относительно стабильную структуру, его ферменты остаются на одном месте, тогда как транзипгые молекулы движутся через цистерны последовательно в транспортных везикулах (рнс. $3.35, а). Ретроградный поток пузырьков восстанавливает «сбежавшие» из ЭР и Гольджи белки и возвращает их в предыдущие компартменты. Направленный поток может быть достигнут, поскольку в продвигающиеся далыпе везикулы обеспечивается селективный доступ молекул груза.
Несмотря на то что продвигающиеся вперед и ретроградные пузырьки с [юльшой вероятностью будут покрыты СОР), оболочки могут содержать различные адаптерные белки, которые обеспечивают селективность отбора молекул груза. Альтернативная возможность — транспортные везикулы, мигрирующие между цистернами Гольджи, совсем не направлены и просто случайным образом т)94-" Часика,Внут ранйяя организация клетки О Щ ~е) Т,г'1 4 С) а) МОДЕЛЬ ВЕЗИКУЛЯРНОГО ТРАНСПОРТА цистерны тубулярный кластер ЦСГ ~средние ~ ТСГ ЭР Я О Ест белки матрикса б) МОДЕЛЬ СОЗРЕВАНИЯ ЦИСТЕРН Рис. 13.35. Две возможные модели, объясняющие организацию аппарата Гольджи и транспорт белков из одной цистерны в следующую Существует вероятность, что транспорт через аппарат Гольджи в прямом направлении (красные стрелки) включает в себя элементы обеих моделей.
о) В модели везикулярного транспорта цистерны Гольджи представляют собой статичные органеллы, содержащие характерный набор резидентных ферментов. Прохождение молекул из цис в транс через Гольджи обеспечивается продвигающимися вперед транспортными пузырьками, отпочковывающимися от одной цистерны и сливающимися с другой. б) Согласно альтернативной модели созревания цистерн каждая цистерна Гольджи созревает по мере продвиженив наружу через стопку Гольджи. На каждом этапе резидентные белки Гольджи, переносимые вперед в цистерне, возвращаются обратно в более ранний компартмент в окаймленных СОР) пузырькак Например, когда новообраэованная цистерна переходит в среднее положение, оставшиеся в ней цис-Гольджи ферменты будут выделены и ретроградно транспортированы в новые цис-цистерны позади.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
