4.4. Модификации белков в аг.

4.4.1. Первые этапы модификации.

Н а рисунке указан процессинг олигосахаридов, протекающий в ЭПР и АГ. Сначала в ЭПР последовательно удаляется 3 остатка глюкозы (ферменты: глюкозидаза I и глюкозидаза II). Затем маннозидаза удаляет определенный остаток маннозы. В аппарате Гольджи маннозидаза I удаляет еще 3 остатка маннозы, а N-ацетилглюкозаминотрансфераза I добавляет остаток N-ацетилглюкозамина, не дающий маннозидазе II удалить 2 дополнительных остатка маннозы. В конце концов это приводит к образованию кора из 3 остатков маннозы. На этом этапе связь между остатками N-ацетилглюкозамина в коре становится устойчивой к атаке высокоспецифичной эндогликозидазы (Endo H).

Следует отметить, что удаление остатков маннозы и присоединение N-ацетилглюкозамина происходит в промежуточном отделе аппарата Гольджи, а присоединение галактозы и сиаловой кислоты (NANA) – в транс-компартменте.

4.4.2. О-гликозилирование.

У некоторых белков сахара присоединяются к боковым цепям определенных остатков серина или треонина. Этот процесс называется О-гликозилированием. Катализируется гликозилтрансферазами. Наиболее сильно таким образом гликозилируются протеогликановые белки.

4.4.3. Модификация секреторных белков.

Наиболее радикальная модификация, которой подвергаются белки, происходит в последнюю очередь. Многие полипептиды синтезируются в форме неактивного белка-предшественника, из которого затем в результате протеолиза образуется активная молекула. Полагают, что расщепление начинается в транс-сети Гольджи и продолжается в секреторных пузырьках. Сначала связанная с мембраной протеаза расщепляет белок по связям оснóвных аминокислот (Lys-Arg, Lys- Lys, Arg- Lys или Arg- Arg), после чего происходит окончательная «доделка» секретируемого продукта.

4.4.4. Модификация лизосомных ферментов.

Лизосомальные белки отличаются от всех остальных белков наличием маннозы-6-фосфата в составе своей олигосахаридной цепи. Они приобретают этот сигнал в цис-Гольджи, где работают ферменты N-ацетилглюкозаминфосфотрансфераза и фосфодиэфировая гликозидаза. Отделение лизосомальных белков происходит в транс-Гольджи сети, в мембране которой локализован манноза-6-фосфатный рецептор. Здесь происходит взаимодействие рецептора с маннозо-6-фосфатной группой гликопротеина.

Соответствующие маннозофосфатные рецепторы группируются на мембране и затем концентрируются в покрытых клатрином окаймленных пузырьках. Маннозофосфатные рецепторы относятся к мембранным бекам I типа. В транс-части АГ происходит его взаимодействие с лизосомной гидролазой (иначе бы она секретировалась бы наружу). Подобное соединение лиганда с рецептором служит сигналом к образованию адаптерного комплекса АР1 из белков адаптинов. АР1 – тетрамер, состоящий из 2 белков по 100кДа, одного белка в 19кДА и одного белка в 47кДа. Они, олигомеризуясь, образуют структуру, на которую упорядоченно садится клатрин. Клатрин на поверхности пузырька образует гексагональную решетку (triskeleton). Образовавшиеся комплексы, по-видимому, индуцируют сборку окаймляющих белков на цитоплазматической поверхности мембраны транс-Гольджи сети и затем переносятся в эндосомы в составе окаймленных пузырьков. По мере дифференцировки эндосомы в лизосому, pH внутри компартмента падает. Это приводит к диссоциации комплекса лизосомного белка с маннозо-6-фосфатным рецептором, который затем возвращается в транс-Гольджи сеть, по-видимому, также посредством окаймленных пузырьков.

Для присоединения маннозофосфатных групп к лизосомным гидролазам необходима последовательная работа двух ферментов. N-ацетилглюкозамин-фосфотрансфераза (GlcNAc-фосфотрансфераза) переносит GlcNAc-P-часть молекулы нуклеотид-сахара UDP-GlcNAc к остатку маннозы в олигосахариде, а второй фермент - фосфогликозидаза - затем удаляет концевой GlcNAc, оставляя фосфат, в результате образуется маннозо-6-фосфат. Фосфотрансфераза специфически связывается с гидролазой благодаря участку (или сайту) узнавания, не совпадающему с активным центром этой реакции

По-видимому, в данном случае сигнал узнавания представляет собой трехмерный участок, а не сигнальный пептид. Об этом свидетельствует тот факт, что при частичном разворачивании гидролазы распознавание практически прекращается.

Как только фосфотрансфераза узнает сигнал на гидролазе, она присоединяет GlcNAc-P к одному или двум маннозным остаткам в каждой олигосахаридной цепи. Поскольку большинство лизосомных гидролаз несут многочисленные олигосахариды, они приобретают много остатков М6Ф, что приводит к многократному усилению сигнала. Если при связывании обычной лизосомной гидролазы с сайтом узнавания фосфотрансферазы К(а) составляет 100000 л/моль, то для множественно фосфорилированной гидролазы и маннозофосфатного рецептора соответствующий показатель равен 1000000000 л/моль, т.е. их связь в 10000 раз прочнее.