Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Таким образом, когда некоторые внеклеточные сигнальные молекулы связываются с рецепторными белками в плазматической мембране, они часто привлекают группу других белков к внутренней поверхности плазматической мембраны, с тем чтобы сформировать 10 мин 20 мкм 0 мин в) 3 мин 10 мкм каркасный белок неструктурированная область е) . структурный кРатковременные столкновения / (~ вступившие в реакцию домен белки продукт белковые машины, которые передают поступивший сигнал дальше. В качестве примера на рис. 3.80, а показано быстрое движение фермента протеинкиназы С (РКС) к некоторому комплексу в плазматической мембране, где она связывается со специфическими белками субстратами, которые и фосфорилирует.
В клетках человека обнаружено более (О различных ферментов РКС, ко торые отличаются н по способу регулирования, и по функциям. Будучи акти вированы, зти ферменты перемещаются из цитоплазмы в различные области внутри клетки и образуют с другими белками специфические комплексы, которые позволякэт им фосфорилпровать различные белковые субстраты (рис.
3.80, б). 8СГ-убиквитинлигазы могут также перемещаться в определенные участки для Рис. 3.60. Сборка белковых машин в определенных участках клетки. а) В ответ на сигнал (в данном случае эфир форбола) у-разновндность протеинкиназы С быстро перемещается из цитозоля к плазматической мембране. Протеин к и паза флуоресцирует в этих живых клетках, потому что соответствующий, встроенный методами генной инженерии, ген в клетке кодирует рекомбинантный белок, в котором киназа соединена с зеленым флуоресцентным белком (брр). б) Специфическая ассоциация различных подвидов протеинкиназы С(аРКС) с апикальной верхушкой дифференцирующегося нейробласта (ранний эмбрион дрозофилы). Киназа окрашена «росным, а ядро клетки — зеленым.
в) Схема, показывающая, как пространственная близость, создаваемая каркасными белками, ьюжет значительно ускорить протекание реакций в клетке. В данном примере длинные неструктурированные области полипептидной цепи в крупном каркасном белке соединяют ряд структурированных доменов, таким образом связывая группу участвующих в реакции белков. Неструктурированные области служат гибкими «привязями», которые намного ускоряют скорости реакций за счет организации быстрого случайного столкновения всех белков, связанных с каркасом. (Простой пример «привязи» представлен на рис. 16.3В.) (Изображение а заимствовано из и 5а(га( ет а(., 1 Сед Вюс 139 1465-1476, 1997. С любезного разрешения издательства ТЬе йос(ге(ейег Оп(кепйту ргевк Схема б любезно предоставлена Апс(геаз курдам, (пзтйцте о( Пепет(сз, Пыуегз!ту о( ОцззеЫог(, беггпапу,) 3.2.
Функция белка 283 выполнения положенной функции в заданный момент времени. Как будет объяснено позже при обсуждении в главе 15 темы передачи сигналов в клетках, в подобного рода механизмы часто вовлечены процессы фосфорилирования белка, равно как и каркасные белки (зсайоЫ рго1е(пз), которые сводят воедино набор активирующих, ингибирующих, адаптерных и субстратных белков в определенном местоположении в клетке. Это общее явление известно как инду ц прова нное сближел ие ( пи(исед ргохтпц(у) и обьясняет в некотором смысле то озадачиваюшее наблюдение, что немного различные формы ферментов с одним и тем же каталитическим участком зачастую имеют сильно отличающиеся биологические функции. Клетки меняют местоположение своих белков, ковалентно изменяя их множеством различных способов — как части «регуляторного кода», который будет описан позже.
В результате таких модификаций на белках создаются участки, которыми они связываются с определенными каркасными белками, что позволяет группировать белки, необходимые для протекания заданных реакций в определенных областях клетки. Большинство биологических реакций катализируют наборы из 5 и более белков, и такая кластеризация часто требуется для протекания реакции. Таким образом, благодаря каркасам клетки обретают возможность разделять реакции в про странстве — по зонам клетки — даже при отсутствии мембран. Хотя кластеризация такого рода лишь недавно признана широко распространенным явлением, особенно ярко оно представлено в ядре клетки (см.
рис. 4.69). Многие каркасы, как оказалось, весьма сильно отличаются от куллина, изо браженного ранее на рис. 3.79: вместо того, чтобы удерживать связанные с ними белки в точно установленных положениях друг относительно друга, в случае механизма индуцированного сближения взаимодействующие белки сводятся воедино бесструктурными областями полипептидной цепи.
В этом ограниченном пространстве белки часто сталкиваются друг с другом в случайных ориентациях — и некоторые столкновения в конечном счете приводят к продуктивной реакции (рис. 3.80, в). В сущности, этот механизм значительно ускоряет реакции за счет создания очень высокой локальной концентрации реагирующих веществ. По этой причине использование каркасных белков представляег собой особенно универсальный способ управления химией клетки (см. также рис. 15.61).
3.2.31. Функционирование многих белков регулируется ковалентной модификацией К настоящему моменту мы успели описать посттрансляционную модификацию белков только одного типа — ту, в ходе которой фосфат ковалентно присоединя ется к боковой цепи аминокислоты (см.
рис. 3.64). Однако на самом деле число других таких модификаций огромно — всего известно более 200 различных типов. Таблица З.З призвана создать ощушение этого разнообразия — в ней представлена подборка модифицирующих групп с известными регуляторными функциями. Как и в случае фосфата, эти группы присоединяются и затем удаляются с белков соот ветственно нуждам и потребностям клетки. Теперь науке известно большое число белков, которые модифицируются не по одному, а по нескольким аминокислотным остаткам, причем различным регуляторным событиям соответствуют разные схемы таких модификаций. Поразительный пример являет нам белок р53, который играет центральную роль Таблица З.З.
Некоторые молекулы, коеалентно свлэанные с белками, ретулируют функции этих тббкфайтти13Еттт)я ИЛИ Тут, '::: СпиэуЛИРУЕт Сбвр)СубЕЛНОЕВ7КРЗЕНМЕКЕМПЯбаей)1С)а рнйй)539)с Збвтттриатут ' ' . ' '. СВОСОболвуЕССОЗДайматтцСИЭОаОПЭМтйвнащХИИатИНЕ'„'Обратили мтхем'ди;иийтримет~уиилэйны(см,,рис!4,'361. Ацеуамнайуэ ., сврйебстеуеутттэттаниюуистрновастскоденахромртине(см. рис 4тзб). тъиримттииеееи груши (трткоедииеииетекететтстктка'жирнойиислцтыспосебстауетпр»т . наСУэ . ' .. кРиемниюбеекаимймбРанам(ои,Расс)62О). зэ«и)еттеатитеиеземии' управтимтжтиенойптю.ферментов имссирессией,.те(етяпрмтлюна,3егмлит)тт . ',. ' кезномтомеойтезел Мбиаеииаииатуэ': - Приоэбдинениемонаубиее»пинарвтупнрУЕтирденбсмембймеаех: белкова пузыриках(оеу рис 13;М].
пса(иубиквитинцеая цепь не белее сл)авитсмтфмм кетстйатРзлаЦим (аи, рис 373). Примечание: убиквитин представляет собой 76 вминокислоти»~й полинептид; суспеп вует по крайней мере 10 родственных убиквитину белков, таких квк Я'Мст, которые модифицируют белки аналогия ным обреаом. в управлении реакцией клетки на неблагоприятные воздействия окружаюптей среды (см. разд. 17.6А).
Посредством одного из четырех различных типов молскуляр ных «присадок» этот белок может быть модифицирован на 20 различных участках (рнс. 3.81, а). Ввиду того что возможно огромное число различных комбинаций этих 20 модификаций, поведение этого белка может, в принципе, быть изменено бесчисленным числом вариатгго. Более того, схема модификаций на белке может определять его восприимчивость к дальпейспей модификации, как показано на при мере гистона НЗ на рис. 3.81, б.
Цитологи лишь недавно пришли к пониманию того, что присущий каждому белку набор ковалентных модификаций образует важный комбинаторный регуляторный код. Когда определенные модифицирующие группы присоединяк>тся к белку или удаляются с него, этот код определяет тот или иной набор поведенческих характе ристик белка, изменяя активность или стабильность самого белка, связывающихся с ним партнеров и его специфическое местоположение в клетке (рнс. 3.81, е).
Бла годаря всему этому клетка имеет возможность быстро реагировать на изменения в состоянии окружающей ее среды и быстро адаптироваться к новым условиям. 3.2.32. В основе функционирования клетки лежит сложная сеть белковь1х Взаимодействий Даже в нашу «постгеномную» эру, когда известны полные последовательности геномов, перед молекулярными биологами все еще стоит немало сложнейших задач. Одна из них — необходимость разложить па элементарные звенья и воссоздать каждую из тысяч белковых машин, которые существуют в организме таких как мы с вами существ. Для понимания этих впечатляюп1их белковых комплексов каждый из них нужно воссоздать из очищенных составных частей, с тем чтобы затем изучать во всех подробностях принцип его работы в контролируемых уело а) Ей Рг(3( 4а ®: !. ((,.1, т Р зационный регуляторный домен домен фосфат ,((()ь вцвтип + ВИМО (ф убиквитин 8()8 метил трансактивирующий домен ДНГС-связывающий домен б) СИГНАЛЫ НА ВХОДЕ а) СВИВАТЬСИ ()ЕЩМЕСтИ(ЬСУ) НД()РА)ВИ(ЪСЯ Н()П д((итьСИ С БЕЛ(ГАИИ ипи 9 мДРО ипи ((()РОтЕАС~."З(йЕ ипи )(()егз(8(У(деИЦЕС(гОЙ 'Г ИЛИ 4' )8)(Р))((ЕГУВ))(ДЦИИ МЕ(()И'АНЕ ' Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
