МедУнивер - MedUniver.com Все разделы сайта Видео по медицине Книги по медицине Форум консультаций врачей  
Рекомендуем:
Генетика:
Генетика
Аномалии хромосом
Биология клетки
Генетика врожденных пороков
Генетика рака - опухолей
Молекулярная генетика
Наследственные синдромы
Цитогенетика - исследование хромосом
Лечение наследственных болезней
Фармакогенетика
Форум
 

Значение протеиндисульфидизомеразы (ПДИ) в сворачивании белка

• Протеин-дисульфид-изомераза катализирует образование дисульфидных связей и процессы молекулярной перегруппировки в ЭПР.

Поскольку белки BiP и Grp94 находятся и в цитозоле, система специальных шаперонов должна также присутствовать в люмене ЭПР. Особенно важно, что белки были способны образовывать дисульфидные связи по мере необходимости. Образование дисульфидных связей является следствием окислительного окружения, характерного для люмена ЭПР и для внеклеточной среды.

Дисульфидные связи возникают между цистеиновыми остатками при сворачивании белковой молекулы (хотя они иногда образуются также и между различными белками). Процесс катализируется семейством ферментов, нозываемых протеиндисульфидизомеразы (ПДИ). Как показано на рисунке ниже, эти ферменты могут образовывать не только надлежащим образом ориентированные дисульфидные связи, но часто в процессе скручивания образуют неправильные связи.

Это приводит к возникновению неправильной конформации молекулы или даже к ее агрегации, если связи не могут занять правильное положение. В таких случаях ПДИ катализирует перегруппировку и образование новых дисульфидных связей. Таким образом, этот фермент и другие тиоловые изомеразы обеспечивают молекулам насцентных белков необходимую гибкость, снимая ограничения, возникающие из-за дисульфидных связей.

Протеиндисульфидизомераза (ПДИ) катализируют образование дисульфидных связей при участии цистеиновых остатков, находящихся в собственном активном центре. Образование дисульфидной связи представляет собой окислительновосстановительную реакцию, при которой происходит обмен электронов между цистеиновыми остатками белка и ПДИ. Для того чтобы началась реакция, катализируемая ПДИ, остатки цистеина в ферменте должны находиться в окисленном состоянии (в виде дисульфидной связи).

Также должна присутствовать система их последующего окисления. Вначале предполагалось, что повторное окисление ПДИ происходит с участием небольшой молекулы глутатиона. Окисленная форма глутатиона селективно импортируется в люмен ЭПР и поддерживает ПДИ в окисленной форме. Однако недавно было показано, что, по крайней мере в некоторых белках, дисульфидные связи могут образовываться и перегруппировываться даже при отсутствии глутатиона.

Сейчас кажется очевидным, что белок ЭПР, называемый Ero1p, главным образом отвечает за окисление ПДИ, хотя, возможно, определенную роль все-таки играет глутатион.

Эта реакция схематически показана на рисунке ниже. Сам Ero1p, вероятно, окисляется с участием флавинаденин динуклеотида (ФДД).

Как показано на рисунке ниже, ПДИ использует другой механизм изомеризации существующих дисульфидных связей в неправильно скрученном белке. В этой реакции один из остатков цистеина в активном сайте ПДИ образует временную дисульфидную связь с цистеиновым остатком неправильно скрученного белка. Пока существует эта связь, образование нативной структуры может продолжаться, несмотря на связь с ПДИ. Когда белок принимает конформацию, при которой возможно образование другой дисульфидной связи, связь с ПДИ разрывается. Каким образом ПДИ контролирует правильность образования дисульфидной связи и прекращает взаимодействовать с белком, пока неизвестно.

Возможно, что плотная упаковка полипептидной цепи в правильно уложенном белке делает его дисульфидные связи недоступными для ПДИ. Наряду с оксидазным и изомеразным действием, ПДИ может действовать как шаперон, активность которого регулируется степенью его окисления.

Хотя ИДИ является наиболее изученной тиолизомеразой и экспрессируется практически во всех тканях, известно много других типов шаперонов, содержащихся в люмене ЭПР, которые функционируют по окислительно-восстановительному принципу. Возможно, что некоторые или даже большинство из них обладают специфичностью по отношению к определенному типу клеток или даже субстратов. Интересно, что к этому семейству также относится белок ERdj5, способный также стимулировать гидролиз АТФ под действием BiP. Поэтому не исключено, что ERdj5 служит связующим звеном между процессами образования нативной структуры с участием белка BiP и перегруппировкой дисульфидных связей.

Дисульфидные связи белка
При попытке транслоцированного белка приобрести нативную структуру могут образоваться неправильные дисульфидные связи.
Эти связи должны узнаваться и замениться на правильные до поступления белка в аппарат Гольджи.
Дисульфидные связи белка
Дисульфидная связь в ПДИ используется для образования связи в новообразующемся полипептиде.
После этого фермент регенерирует дисульфидную связь в ПДИ, так что этот механизм может использоваться многократно.
Регенерация протеиндисульфидизомеразы (ПДИ)
Белок Ero1 содержит дисульфидную связь, которая используется в реакции дисульфидного обмена при регенерации ПДИ.
После окончания реакции дисульфидная связь в Ero1p регенерируется за счет протекания другой реакции, которая не требует ПДИ.
Протеиндисульфидизомераза (ПДИ) в перегруппировке дисульфидных связей
В процессе сворачивания белка неправильные дисульфидные связи могут узнаваться ПДИ.
После соединения с ПДИ эти связи удаляются, и белок продолжает созревать до тех пор, пока за счет дисульфидного обмена в нем не образуется другая связь.
Обратите внимание, что белок созревает, находясь в связанном с ПДИ состоянии.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

- Также рекомендуем "Цикл кальнексин и кальретикулин в эндоплазматическом ретикулуме (ЭПР)"

Оглавление темы "Синтез белка в клетке":
  1. Механизм гликолизирования белков при транслокации
  2. Механизм образования нативной структуры белков шаперонами
  3. Значение протеиндисульфидизомеразы (ПДИ) в сворачивании белка
  4. Цикл кальнексин и кальретикулин в эндоплазматическом ретикулуме (ЭПР)
  5. Механизмы сборки белков в комплексы через тиол-опосредованный контроль
  6. Механизм возвращения в цитозоль и деградации неправильно свернутых белков клетки - ERAD
  7. Отклик неструктурированных белков (unfolded protein response, UPR) - реакция на несвернутые белки
  8. Синтез фосфолипидов в клетке - цикл Кеннеди
  9. Механизм транспорта липидов между органеллами в клетке
  10. Механизм перемещения липидов в мембране - флиппинг
Медунивер Мы в Telegram Мы в YouTube Мы в VK Форум консультаций врачей Контакты, реклама
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.