П. Зитте, Э.В. Вайлер, Й.В. Кадерайт, А. Брезински, К. Кернер - Ботаника. Учебник для вузов. Том 2. Физиология растений (1134216), страница 84
Текст из файла (страница 84)
рис. 7.16) с помощью диктиосом к плазмалемме или вакуолям или соответственно остаются в ЭР. Если нет других топогенных структур, то передаваемыйв просвет ЭР белок выделяется через аппарат Гольджи. Мембранные белки без других топогенных структур оседают тем жепутем в плазматической мембране. Для всехостальных целевых компартментов былиидентифицированы дополнительные топогенные сигналы.
Так, белки, которые ос-280[ ГЛАВА 7. ФИЗИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯтаются в ЭР, характеризуются С-концевымсигналом удерживания — аминокислотнойпоследовательностью -Lys-Asp-GluLeu(COOH) или похожей последовательностью. Белки, предназначенные для вакуолей или соответственно тонопласта,также несут сигнальные последовательности. Это обычно N-концевые последовательности длиной 12—16 аминокислот, почти всегда содержащие мотив -Asn-Pro-IleArg-.
Напротив, белки, которые откладываются в запасающих вакуолях (типичныхдля семян), несут С-концевые или, реже,внутренние мотивы с топогенными сигналами. Во всех известных случаях вакуолярные сигнальные последовательностипротеолитически расщепляются в целевомкомпартменте. Например, токсичный рицин у Ricinus communis в результате удаления внутренней сигнальной последовательности распадается на 2 полипептида, которые в конце концов снова ковалентносвязываются друг с другом через дисульфидные мостики и дают А- или соответственно В-цепь зрелого рицина. Образование вакуолей, запасающих белки, происходит лишь частично через пузырьки аппарата Гольджи; наряду с этим пузырьки,содержащие запасные белки, непосредственно отшнуровываются от ЭР.Если к началу трансляции не образуется ЭР-сигнальный пептид, синтез белка вцитоплазме продолжается с образованиемполисом, и образовавшаяся полипептиднаяцепь отправляется в цитоплазму.
Дальнейшее внутриклеточное распределение этихбелков, которые транспортируются в пластиды, митохондрии, пероксисомы (илисоответственно глиоксисомы) либо в клеточное ядро или при необходимости покидают клетку через плазмодесмы, происходит в свою очередь с помощью разнообразных топогенных сигналов, расшифровка которых в последнее время идет быстрымитемпами. Если они отсутствуют, то белокостается в цитоплазме клетки, в которойон образовался. Далее кратко представимтолько типичные процессы, в частных случаях возможны многочисленные варианты.Биогенез пероксисом особенно хорошоисследован у пекарских дрожжей. Принципы формирования пероксисом и глиокси-сом высших растений должны быть похожими. Пероксисомы возникают путем посттрансляционного импорта уже полностьюсвернутых белков в препероксисомы, которые отшнуровываются в виде пузырьковот ЭР и вследствие увеличения содержания белков увеличиваются в объеме.
Белки, предназначенные для импорта в этиорганеллы, обладают двумя типами аминокислотных последовательностей: PTS1(С-концевая) или PTS2 (N-концевая)(англ. peroxisomal targeting sequence). PTS2состоит из девяти, PTS1 — только из трехаминокислот. В типичном случае речь идето трипептиде -Ser-Lys-Leu-(COOH), который после транспорта не расщепляется.Детали механизма импорта, для которогопредполагают наличие большой поры, илиэндоцитозоподобный процесс, еще неизвестны.
В любом случае даже адсорбированные на пероксисомных белках коллоидныечастицы золота диаметром до 9 нм импортируются в клетку вместе с белком.Во время прорастания у запасающих жирысемян сначала образуется большое количествоглиоксисом (мобилизация запасающих липидов,см. 6.12), которые с началом фотосинтеза исчезают и заменяются пероксисомами (фотодыхание, см. 6.5.6). Было показано, что во время этогоперехода происходит перестройка глиоксисомв пероксисомы. Так, с помощью специфических антител были обнаружены органеллы, которые содержали как типичные глиоксисомальные, так и пероксисомальные ферменты (ферменты, наличие которых характерно для определенного компартмента).
Так как глиоксисомы и пероксисомы имеют многочисленные общие ферменты (например, каталазу и ферменты р-окисления жирных кислот), перестройкаглиоксисом в пероксисомы особенно экономична, однако пока непонятно, как именно этопроисходит.В уже свернутом состоянии транспортируются также белки, предназначенныедля клеточного ядра (например, гистоны,транскрипционные факторы, белки клеточного цикла). В цитоплазме внутренняясигнальная последовательность из 10—18,часто основных, аминокислот (NLS, англ.nuclear localization signal — сигнал ядерной локализации), которая может бытьпростой или состоять из двух частей, связывается NLS-рецептором — импортином7.3. Клеточные основы развития |а (рис.
7.17). С импортином а связываетсяимпортин р. который в свою очередь вступает во взаимодействие с белками ядерных пор (структура — см. 2.2.3.4, рис. 2.26)и тем самым направляет импортируемыйбелок к ядерным порам. Здесь при гидролизе АТФ комплекс белок-импортин-а+рпроходит в ядерный матрикс, где и распадается. Импортины а и р транспортируются обратно в цитоплазму для нового использования.
Прохождение комплекса импортин-белок через ядерную пору совершается при участии ГДФ-формы ГТФ-связывающего белка Ran (Ran-ГДФ); в обратном транспорте импортинов а и р в цитоплазму участвуют ГТФ-формы Ran (RanГТФ) (Ran, англ. Ras nuclear, так как речьидет о первом локализованном в ядре Rasбелке; от англ. rat adenosarkoma — опухоле281вая ткань крысы, в которой был открытпервый ГТФ-связывающий белок этогосемейства).Путем модификации (например, фосфорилирования) NLS-несущего белка может измениться его узнавание NLS-рецептором. Это один из механизмов регуляцииядерного импорта определенных транскрипционных факторов, фосфорилированное состояние которых изменяется подвлиянием сигналов, например, из окружающей среды.
Рецептор красного светафитохром (см. 7.7.2.4) в неактивном состоянии локализован в цитоплазме, а приосвещении, которое ведет к изменениюфосфорилированности белка, перемещается в клеточное ядро (см. рис. 7.86).Импорт белков в митохондрии и пластиды также очень хорошо известен. ДалееЦитоплазмаЯдерный матриксИмпортированныйбелокРис. 7.17. Упрощенная схема импортинзависимого транспорта белков из цитоплазмы через ядерные поры в клеточное ядро (по Н.M.S.Smith, N.Railkhel, с изменениями).Импорт-комплекс связывается с комплексом ядерных пор (см. рис. 2.26) и проходит при участииАТФ и белка Ran, связанного с ГТФ через ядерную пору. Импортины экспортируются с помощьюбелка Ran в ГТФ-форме снова в цитоплазму.
Подробнее см. в тексте (NLS — от англ. nuclear localizationsignal)282| ГЛАВА 7. ФИЗИОЛОГИЯ РАЗВИТИЯограничимся описанием импорта белков вхлоропласт, обращая внимание на различия транспорта белков в митохондрии. Рассмотрим только основной транспортныйпуть (рис. 7.18).Белки, предназначенные для импортав хлоропласта, несут на N-конце транзитный пептид, а импортируемые в митохондрии — участок, названный лидерной последовательностью, который после импортаHSP70Развернутый белокЦитоплазмаСтромаHSP704><>ач^АДФ+ФНHSP60ШаперонинСвернутый белокРис. 7.18. Схема импорта белков в хлоропласты (по G.M.Cooper, J.Soil, с изменениями).В местах контакта внутренняя и внешняя мембраны пластиды вступают во взаимодействие черезбелковые компоненты упрощенно представленного здесь транслокационного аппарата (ТОС-комплекс, TIC-комплекс).
Белки импортируются в развернутом состоянии, если они обладают N-концевой сигнальной последовательностью, транзитным пептидом. Фосфорилированный транзитныйпептид сначала связывается при дефосфорилировании ТОС86-белком (мол. масса 86 кДа) и затемпереносится на образованную ТОС75 транслокационную пору. Дальнейшие объяснения см. в тексте7.3. Клеточные основы развития | 2 8 3прогеолитически расщепляется. Митохондриальные лидерные последовательностидлиной 15 — 35 аминокислот всегда положительно заряжены и образуют амфипатическую а-спираль: гидрофобные остатки находятся на одной, гидрофильные остатки — на противоположной стороне спирали.
Напротив, пластидные транзитныепептиды длиннее (30—100 аминокислот;транзитный пептид EPSP-синтазы, например, состоит из 77 аминокислот). Они содержат много полярных аминокислот, однако ни одной (или лишь немногочисленные) положительно заряженной аминокислоты, и не образуют амфипатическойа-спирали. В отличие от митохондриальныхлидерных последовательностей они, напротив, фосфорилируются по сериновым и/или треониновым остаткам.
На этих характерных отличиях основывается правильнаясортировка белков в хлоропластах или соответственно митохондриях. Процесстранслокации в обоих случаях происходитпосттрансляционно и протекает очень похоже: импортируемые белки в обоих случаях развернуты, т. е. имеют сравнительномало характерных структурных особенностей.При импорте белка в матрикс или соответственно строму органеллы должныбыть преодолены две мембраны. Транспортпроисходит в местах контакта. Здесь можно обнаружить рецепторы сигнальных последовательностей и транслокационныекомплексы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
