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
 

Локализация и функции адаптерных комплексов

• Адаптерные комплексы связываются с цитоплазматическим участками трансмембранных белков карго, с клатрином и с фосфолипидами
• Адаптерные белки, относящиеся к семейству АР, представляют собой гетеротетрамерные комплексы, состоящие из двух адаптиновых субъединиц и двух более мелких белков
• АР адаптеры связываются с сигналами сортировки, локализованными в цитоплазматическом участке белков карго. Наиболее изученные сигналы содержат остаток тирозина или два остатка лейцина
• Адаптерные комплексы обеспечивают селективную и быструю интернализацию рецепторов и их лигандов

Адаптерные комплексы связывают цитоплазматические участки белков карго с клатрином. Наиболее полно изучены адаптеры, относящиеся к семейству «АР», состоящему из четырех основных типов. Как показано на рисунке ниже, эти адаптеры распределяются в клетке характерным образом. АР-1 и АР-2 идентифицированы в качестве основных компонентов изолированных клатриновых везикул. АР-1 локализуется в транс-Гольджи сети и в эндосомах, а АР-2 в плазматической мембране.

АР-1 функционирует в транспорте растворимых лизосомальных компонентов и некоторых мембранных белков из транс-Гольджи сети в эндосомы и лизосомы. АР-2 участвует в эндоцитозе.

При поиске по базам данных, содержащим сведения о гомологах известных адапторных последовательностей, был обнаружен белок АР-3. Так же как и белок АР-1 он связан с TGN и может участвовать в биогенезе некоторых специализированных лизосом, таких как меланосомы, в которых хранятся пигменты окраски меланоцитов. У мышей с дефектами цвета шерсти часто наблюдаются мутации в субъединицах АР-3. Функции четвертого комплекса, АР-4, не известны.

Различные адаптерные комплексы, по крайней мере частично, связываются с определенными орга-неллами за счет взаимодействия со специфическими фосфолипидами. АР-2 связывается с фосфатидилино-зитол-4,5-бис-фосфатом (Р14,5Р или PIP2), который представляет собой фосфолипид, образующийся, главным образом, на цитоплазматическом слое плазматической мембраны.

Напротив, АР-1 связывающийся с PI4P, присутствует в основном во внутриклеточных мембранах, например в мембранах комплекса Гольджи и эндосом. Взаимодействие с соответствующим липидом может также индуцировать конформационные изменения, способствующие более эффективному присоединению адаптеров к своим карго, тем самым увеличивая их специфичность.

Адаптерные комплексы
Разные этапы мембранного транспорта происходят с участием различных адаптеров.

Адаптеры представляют собой комплексы, состоящие из четырех разных субъединиц. Две большие субъединицы в каждом комплексе называются адаптины. Все представители семейства АР обладают одинаковой гетеротетрамерной структурой, представленной на рисунке ниже. Общие представления о форме этих молекул были получены на основании данных электронной микроскопии и кристаллографических исследований очищенных белков.

В основе структуры адаптеров лежит большой центральный домен, представляющий собой как бы основной «остов», от которого отходят две дополнительные структуры («уши»), присоединенные длинными «петлевыми» доменами. Все четыре субъединицы являются частями «остова», однако петлевые и дополнительные домены представляют собой продолжения двух цепей (в АР-1 это b- и γ-цепи; в АР-2 — а- и b-цепи; в АР-3 — b- и δ-цепи).

Различные области адаптерных комплексов обладают различными функциями. Петлевые и дополнительные домены содержат сайты связывания специфической области клатрина, которая называется b-пропеллерный домен. Этот домен дает возможность адаптерному комплексу взаимодействовать с другими белками, регулирующими образование клатриновых везикул.

Центральный домен АР-2 связывается с цитоплазматической частью рецепторов плазматической мембраны и таким образом скрепляет клатриновое покрытие с плазматической мембраной. При фосфорилировании АР-2 открывается его сайт связывания с рецептором. При сборке окаймления специфическая киназа (ААК1) фосфорилирует АР-2. При фосфорилировании также открывается ц-субъединица АР-2, которая является участком адаптера, узнающим сигнал интернализации окаймленной ямки на рецепторе при эндоцитозе. При этом фосфорилировании открывается и сайт связывания для фосфоинозитидов. Эти отрицательно заряженные липиды плазматической мембраны играют роль дополнительных якорей для комплекса АР-2.

Как показано на рисунке ниже, адаптеры специфически связываются с сигналами сортировки, расположенными в цитоплазматическом участке белков карго. Критическая функция, которую играют адаптеры в выборе карго для включения в окаймленные везикулы, лучше исследована для комплекса АР-2. Сигналы сортировки, которые связываются с μ-цепью АР-2, находятся только на белках, которые включаются в клатрин-окаймленные ямки, они называются сигналами сортировки эндоцитоза.

Строение адаптерного комплекса
В транспорте посредством окаймленных клатрином везикул участвуют адаптерные комплексы.
Они представляют собой гетеротетрамерные структуры, состоящие из «остова»,
который связывается с сигнальными последовательностями в цитоплазматическом участке мембранных рецепторов,
и подвижных петлевых областей, присоединенных к «ушам», которые связываются с клатрином.
Представлена кристаллическая структура только для «остова».

АР-2, по-видимому, связывается с двумя различными типами сигналов сортировки, содержащими остаток тирозина и два остатка лейцина.

Тирозиновые сигналы были первыми мембранными сигналами сортировки, идентифицированными при анализе мутантных ЛНП-рецепторов, не способных включаться в клатрин-окаймленные ямки. Мутации происходят в короткой последовательности, содержащей остаток тирозина, которая необходима и достаточна для захвата белка. Отсутствие интернализации мутантного рецептора показывает, что эта последовательность необходима для эндоцитоза.

Химерный белок, содержащий последовательности сигналов сортировки и белка плазматической мембраны, который в норме не подвергается эндоцитозу, интернализовался с той же скоростью, что и нормальный ЛНП-рецептор. Этот эксперимент показывает, что тирозиновая последовательность достаточна для эндоцитоза.

В дальнейших экспериментах по получению мутантных ЛНП-рецепторов и исследованию их интернализации была продемонстрирована основополагающая роль тирозинового остатка, а также важность примыкающих к нему остатков других аминокислот. На основании этих экспериментов были предложены две структуры последовательностей, ответственных за интернализацию: Тир-Х-Х-Ф и Асн-Фен-Х-Тир, где X- любая аминокислота, а Ф — аминокислота с объемной гидрофобной боковой цепью. Однако в экспериментах на дрожжевых двойных гибридах было показано, что только первая последовательность непосредственно связывается с μ-цепью АР-2.

Последовательность, содержащая два остатка лейцина, определяет быстрый эндоцитоз ряда рецепторов. Эта последовательность может распознаваться а-цепью. а не b-цепью АР-2, однако их взаимодействие с последовательностью охарактеризовано не столь подробно и может происходить с участием еще одной субъединицы. Наряду с этим, сигналы, содержащие два остатка лейцина, участвуют в сортировке лизосомальных белков в транс-Гольджи сети.

Сигналы взаимодействия с адаптерами
К числу известных сигналов сортировки при эндоцитозе относятся содержащие или тирозин- или два остатка лейцина. X представляет остаток любой аминокислоты.

Адаптерные комплексы, отличающиеся от группы АР, связывают некоторые рецепторы эндоцитоза с клатрином таким же образом, как комплексы АР. Например, b-аррестин связывается с сигнальной последовательностью, расположенной на цитоплазматической части b-адренергического рецептора, и с клатрином, что вызывает интернализацию рецептора в отсутствие АР-2. Аналогичным образом, белки из группы эпсина, такие как Eps15, связываются с тирозинкиназными рецепторами, например с рецептором эпидермального фактора роста, и также могут функционировать как адаптеры.

Существованием адаптеров объясняется одна из ключевых особенностей эндоцитоза — его селективность. В большинстве клеток животных происходит интенсивный конститутивный эндоцитоз, эквивалентный тому, как если бы каждые 1-2 ч с участием клатриновых везикул происходила полная интернализация всей плазматической мембраны. Однако захват специфических рецепторов происходит с полупериодом лишь в несколько минут. Таким образом, должен быть селективный захват этих рецепторов. Мы теперь знаем, что рецепторы избирательно концентрируются на сайтах эндоцитоза, когда их цитоплазматические участки специфически взаимодействуют с адаптерными комплексами, физически связывающими рецепторы с клатриновыми везикулами.

Напротив, белки плазматической мембраны, которые не взаимодействуют с адаптерами, селективно не интернализируются. Эти белки интернализируются гораздо медленнее или вообще могут стерически исключаться из окаймленных ямок селективно включенными туда рецепторами, присутствующими в большей концентрации.

Наряду с этим, растворимые внеклеточные белки характеризуются низким уровнем включения в клатриновые везикулы, поскольку образование пустых везикул невозможно. Так как концентрация большинства лигандов во внеклеточной среде слишком низкая, интернализация их существенного количества возможна только при связывании с рецепторами.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

- Также рекомендуем "Судьба рецептора эндосомы после захвата клеткой"

Оглавление темы "Физиология и биология клетки":
  1. Локализация и функции адаптерных комплексов
  2. Судьба рецептора эндосомы после захвата клеткой
  3. Механизм созревания эндосом и их превращения в лизосомы
  4. Транспорт и сортировка лизосомальных ферментов в транс-Гольджи
  5. Сортировка белка в поляризованных клетках эпителия
  6. Образование секреторных гранул и их регуляция
  7. Перспективы изучения транспорта белков в клетке
  8. Строение ядра клетки и его функции
  9. Факторы влияющие на размер и форму ядра клетки
  10. Локализация хромосом в ядре клетки
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.