Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 249
Текст из файла (страница 249)
Сигнал, направляющий секреторные белки в такие агрегаты, неизвестен, но предполагается, что он состоит из сигнальных участков, единых для белков этого класса. Когда ген, кодирующий секреторный белок, искусственно экспрессируется в секреторной клетке, которая в норме не производит этот белок, чужеродный белок правильно упаковывается в секреторный пузырек. Это наблюдение указывает на то, что, хотя белки, экспрессируемые и упаковываемые в секреторные пузырьки каждой клеткой, различаются, все они содержат одинаковые сигналы сортировки, которые нормально функционируют даже в случае, если белок синтезируется в клетке, которой он не свойственен.
Неясно, как агрегаты секреторных белков отделяются для упаковки в секреторные пузырьки. Секреторные пузырьки несут в своей мембране уникальные белки, некоторые из которых служат рецепторами агрегированных белков в транс-сети Гольджи. Однако агрегаты слишком велики для того, чтобы каждая молекула секреторного белка связывалась со своим собственным рецептором груза, как происходит в случае транспорта лизосомальных ферментов. Захват агрегатов в секреторные везикулы может, таким образом, походить на захват частиц при фагоцитозе на поверхности клеток, когда плазматическая мембрана замыкается вокруг крупных структур. Исходно большинство мембранных секреторных пузырьков, покидающих транс-сеть Гольджи, свободно окружают кластеры агрегированных секреторных белков.
С морфологической точки зрения эти незрелые секреторные пузырьки напоминают расширенные транс-цистерны Гольджи, отпочковавшиеся от стопки Гольджи. По мере своего созревания пузырьки начинают сливаться друг с. другом, а их содержимое концентрируется (рнс. 13.65, а). Это происходит, по-видимому, за счет непрерывного возвращения мембраны обратно в поздние эндосомы и ТСГ и постепенного закисления люмена пузырьков, приводящего к возрастанию концентрации АТР-зависимых Н'-насосов в мембране, Вспомните, что АТРазы Ч-типа закисляют все эндоцитозные и экзоцитозные органеллы (см.
рис. 13.36). Уровень концентрирования белков в ходе образования и созревания секреторных пузырьков является лишь одним из этапов увеличения их концентрации в 200 — 400 раз, после того как они покидают ЭР. Секреторные и мембранные белки концентрируются по мере их продвижения из ЭР через аппарат Гольджи за счет не затрагивающего их интенсивного ретроградного транспорта, опосредованного окаймленными СОР! везикулами (см.
Рис. 13.24). Рециркуляция мембраны важна для возврата компонентов Гольджи в аппарат Гольджи, а также для увеличения концентрации содержимого секреторных пузырьков. Везикулы, опосредующие этот возврат, зарождаются в клатриновых ямках на поверхности незрелых секреторных пузырьков. Иногда их видно даже на отпочковывающихся секреторных пузырьках, которые еще не отделились от стопки Гольджи (см. Рис. 13.65, б).
Поскольку конечные зрелые секреторные пузырьки очень плотно заполнены содержимым, секрегорная клетка способна после инициации экзоцитоза быстро выделять большое количество вещества (рис. 13.66). Т3,бЛ)ЗВСТВЭ(ЗТТайурйнб-бйт(а()з)бб(ййза)утэвбфВМ~ЧНЫПрюбурйНбу)З(КВЭСВЗЭ)(ИТОВ (23) неэрепыи секреторный пузырек зрелы и секреторный пузырек аппарат гпранс-сеть Гоп ьдки Гольдин КОНЦЕНТРАЦИЯ ГРУЗА а) цио.сеть Гольдин стопка Гопьджи зрелый секреторный пузырек птраносеп Гольдин рис 13.65. Образование секреторных пузырьков. а) Существует два механизма изоляции и концентрирования секреторных белков в секреторньж пузырьках. Во-первых, в ионной среде глронс-сети Гольджи белки агрегируют; зачастую агрегаты становятся более конденсированными по мере созревания везикул и закисления их люмена Во-вторых, клатриновые пузырьки возвращают в ТСГ лишнее мембранное и люминальное содержимое незрелых секреторных пузырьков по мере их созревания.
б) На этой электронной микрофотографии показаны секреторные пузырьки, образующиеся из гпранс-сети Гольджи в секретирующих инсулин ()-клетках поджелудочной железы. Для локализации молекул клатрина использовались антитела, присоединенные к частицам золота (черные точно). Незрелые секреторные ее викулы (прозрачная сглрелко), согшржащие белок-предшественник инсулина (прои нсулин), несут на поверхности участки клатрина. Клатриновые оболочки не видны на зрелых секреторных пузырьках с высоко конденсированной сердцевиной (закрашенная сглрелко). (С любезного разрешения Серо Огсб) 5232 ''Часгь$Ч.внутренняяорганиэациякпетки' .
стыковкд слияние 0,2 мкм Рис. 13.66. Экзоцитоз секреторнык пузырьков. На электронной микрофотографии показано высвобождение инсулина из секреторного пузырька р-клетки поджелудочной железы. [Из Ц Огс!, !.-О. Чаиай апг! А. Регге!ес, 5с!. Япг. 256: 85-94, 1998. С любезного разрешения 5с!епббс Агпегкап,) "! 3,5.3. Часто белки в процессе образования секреторных пузырьков протеолитически модифицируются Концентрирование — это не единственный процесс, которому подвергаются секреторные белки по мере созревания секреторных пузырьков. Многие поли пептидные гормоны, нейропептиды и секретируемые гидролитические ферменты синтезируются в форме неактивных белков предшественников. Протеолиз не обходим для освобождения этих активных молекул от зтих предшественников. Расщепление начинается в транс сети Гольджи и продолжается в секреторных пузырьках и иногда во внеклеточной жидкости после секреции.
Например, многие секреторные белки несут на Х конце пропеппзид, который отщепляется с образованием зрелого белка. Таким образом, зги белки синтезируются в форме пре про белков, и их пре пептигт представляет собой сигнальный пептид ЭР, который отщепляется ранее в шероховатом ЭР (см.
Рис. 12.38). В других случаях пептидные сигнальные молекулы синтезируются в форме полибелков, содержащих множественные копии одной и той же аминокислотной последовательности. В еще более сложных случаях разнообразные пептидные сигнальные молекулы синтезируются в составе единого полибелка, который служит предшественником нескольких разных конечных продуктов, отщепляющихся по отдельности от ис- ходной полипептидной цепи. Один и тот же полибелок может быль подверпгут процессингу разными способами с образованием различных пептидов в разных типах клеток (рис. 13.67).
проопиомеланокортин н,м сигнальный пептид соон кортикотропин 1 )3-пипотропин ИИ МИФ (Актг) а-МСГ т-пипотропин б-МСГ ))-вндорфин Рис. 13.67. Альтернативные пупс процессингв прогормонв проопиомелвнокортинв. Начальное расщепление производится протез за ми, делающими разрезы вблизи пар положительно заряженных аминокислотот (Ца-Ага Цгз-туз, Агб-Цгз, Агй-Агв). Затем последующие реакции расщепления приводят к образованию конечных секретируемых продуктов.
различные типы клеток синтезируют отдельные белки процесс инге в различных концентрациях, поэтому расщепление одного прогормонз-предшественникз приводит к образованию различных пептидных гормонов. В передней доле гипофизв, например, из проопиомелзнокортинз образуются только кортикотропин (АКГГ) и ))-липотропин, в в средней доле образуются в основном а-мелзноцитсгимулирующий гормон (а-МСГ), у-липотропин, ))-МСГ и ))-зндорфин.
13.5.4. Секреторные везикулы ждут вблизи плазматической мембраны до тех пор, пока не им поступит сигнал высвободить свое содержимое После загрузки содержимого секреторная везикула должна достигнуть сайта секреции, который в некоторых клетках располагается далеко от аппарата Гольджи. Самым ярким примером являются нервные клетки. Секреторные белки, например пептидные нейгромедгиаторы (нейропептиды), которые должны быть высвобожденьг из нервных окончаний аксона, синтезируются и упаковываются в теле клетки, где расположены рибосомы, ЭР и аппарат Гольджи Затем они должны пройти по аксону до нервного окончания — это расстояние может составлять больше метра.
Как обсуждается в главе 1б, двигательные белки толкают пузырьки вдоль микротрубочек, чья однородная ориентация определяет движение пузырьков в правильном направлении. Микротрубочки также направляют везикулы на поверхность клетки при конститутивном экзоцитозе. Почему протеолитический процессинг так часто встречается в секреторном пути? Некоторые синтезируемые таким образолг пептиды, например энкефалины (состоящие из пяти аминокис тот нейропептиды, чья активность сходна с активностью морфина), очевидно, слишком коротки в своей естественной форме для котран сляпионного транспорта в люмен ЭР или включения необходимого для упаковки в секреторные пузырьки сигнала.
Более того, в случае секреторных гндролитиче. ских 4терментов и лкзбьгх других белков, активность которых внутри клетки может нанести вред, задержка активации белка до достижения им секреторного пузырька или его секреции, очевидно, является необходимостью: она не позволяет им преждевременно активироваться внутри клетки, в которой они сннтезнрованы. 1234 Часть (Ч. Внутренняя организация клетки Если везикулы, содержащие вещества для конститутивного высвобождеиия, сливаются с плазматической мембраной сразу после того, как достигнут ее, то секреториые пузырьки в регулируемом пути ждут вблизи мембраны сигнала к секреции, и только после этого происходит слияние. Сигнал часто представляет собой химический мессеиджер (переиосчик), например, гормон, связываюшийся с рецепторами иа поверхности клетки.
В результате активации рецепторов генерируются виутриклеточиые сигналы, которые часто включают в себя увеличение концентрации свободного Саз' в цитозоле. В нервных окончаниях исходным сигналом экзоцитоза обычно служит электрическое возбуждение (потеициал действия), ииициируемое химическими мсдиаторами, связывающимися с поверхиостьк> клетки в другом месте. Когда потенциал действия достигает нервных окончаний, ои вызывает вход Са1' через потеициал-зависимые Са2'-каиалы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
