МОЛБИОЛ 2014-лекции / ОГК / Л7-Транспорт белков-I

Сигнальные пептиды и сигнальные участки

•Существует два варианта транспортных сигналов:

– сигнальный пептид (signal peptide) - протяженный линейный участок ак последовательности (чаще всего длиной 15-60 остатков);

• Сигнальные пептиды направляют белки из цитозоля в ЭР,

митохондрии, хлоропласты и ядро; отвечают за то, чтобы некоторые белки остались в ЭР; чаще всего вырезаются после доставки белка в органеллу;

- сигнальный участок (signal patch) - пространственная структура, сформированная ак остатками расположенными далеко друг от друга в линейной последовательности белка;

•Сигнальные участки участвуют в ядерном транспорте белков; транспорте белков в лизосомы из аппарата Гольджи.

Способы и пути транспортировки белков между компартментами в клетке

Транспорт белков между компартментами:

• Транслокация через

мембраны (трансмембранный транспорт),

•Транспорт через поры

(канальный транспорт);

•С помощью транспортных

пузырьков (везикулярный транспорт)

Транспорт в эндоплазматический ретикулум

•Связанные с ЭР и свободные рибосомы идентичны по строению и функциям; они различаются только по белкам, которые синтезируют в данный момент;

•Все вновь синтезированные белки, идущие по секреторному пути транспорта, независимо от их места назначения (полость ЭР, аппарат Гольджи, лизосомы, внеклеточное пространство, плазматическая мембрана) синтезируются рибосомами, расположенными на шероховатом ЭР и сначала поступают в полость ЭР из цитозоля.

Сигнальный транспорт в ЭР

• Хотя свободные

(цитозольные) рибосомы функционально эквивалентны мембранносвязанным рибосомам, эти два типа рибосом синтезируют различные классы белков, что определяется сигнальными последовательностями, имеющимися в белке;

• В клетках эукариот

импорт белков в ЭР происходит одновременно с трансляцией (котрансляционно).

Сигнальные последовательности,

направляющие белки в ЭР

Preproalbumin Met-Lys-Trp-Val-Thr-Phe-Leu-Leu-Leu-Leu-Phe- Ile-Ser-Gly-Ser-Ala-Phe-Ser Arg . . .

•Белки, которые должны попасть в ЭР, несут N-концевой сигнальный пептид, состоящий из 15-30 ак остатков;

•Сигнальные пептиды отличаются по первичной ак последовательности, но всегда их центральная часть образована 8-15 гидрофобными ак остатками;

•N-концевой участок содержит полярные и иногда заряженные ак остатки;

•1-2 заряженных ак остатка находятся сразу после сигнальной последовательности;

•Предполагается, что гидрофобный участок сигнальной последовательности формирует альфа-спираль.

SRP (signal-recognition particle)

•Частица, распознающая сигнал (signal-recognition particle, SRP) распознает сигнальную последовательность растущего белка;

•SRP состоит из РНК

(300 н.о.) и шести белков;

•Сигнал-связывающий домен имеет полость, выложенную гидрофобными ак, среди них много Met;

•SRP связывается с

сигнальным пептидом,

рибосомой и

SRP-рецептором, расположенным на внешней поверхности шероховатого ЭР;

•Связывание инициирует процесс транслокации белка в полость ЭР.

Транслокация белков в ЭР

•Связывание SRP с сигнальным пептидом и рибосомой вызывает остановку в синтезе белка после полимеризации примерно 70 ак остатков;

•Комплекс рибосома-SRP связывается с SRP-рецептором на мембране ЭР, и затем с транслокационным комплексом на поверхности ЭР;

•SRP и SRP-рецептор освобождаются из комплекса; транслокационный комплекс открывается, идет транслокация белка в полость ЭР;

•SRP и обе цепи SRP-рецептора несут GTP-связывающие домены; конформационные изменения, происходящие во время цикла связывания и гидролиза GTP, обеспечивают освобождение SRP и SRPрецептора только после связывания рибосомы с транслокационным комплексом.

Транспорт белков в полость ЭР

•Сигнальная последовательность узнается и специфически связывается дважды – с SRP и с транслокационным комплексом;

•Большинство сигнальных пептидов удаляется сигнальной пептидазой, связанной с внутренней мембраной ЭР;

•Присутствия сигнального пептида недостаточно для работы пептидазы – нужен рядом сайт разрезания;

•Параллельно с транслокацией белка происходит его модификация и фолдинг.