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
 

Механизм ретроградного транспорта белков COPI везикулами

Подобно тому как COPII-окаймленные везикулы участвуют в транспорте вновь синтезированных нативных белков из ЭПР в аппарат Гольджи, COPI-окаймленные везикулы осуществляют ретроградный транспорт белков из аппарата Гольджи в ЭПР. COPI-везикулы играют важную роль в возвращении белков снова в ЭПР. Наряду с этим они, вероятно, принимают участие в рециклировании таких важных компонентов везикул, как белки SNARE. Эти белки возвращаются из аппарата Гольджи назад, в ЭПР, а также мигрируют из транс-участка аппарата Гольджи на цис-сторону. Имеются данные о том, что COPI-везикулы могут принимать участие в антероградных транспортных процессах в диктиосоме Гольджи, хотя их роль при этом точно не известна.

Наиболее убедительные данные о роли COPI-везикул в ретроградном транспорте были получены в генетических экспериментах на дрожжах. Для инициации процесса конъюгации дрожжей фактор а должен связаться со своим рецептором на плазматической мембране. С использованием генетического подхода был сконструирован рецептор а фактора, который в цитолазматическом участке содержал сигнал возвращения с двумя остатками лизина. Этот рецептор не экспрессировался на поверхности клетки, и дрожжи с таким мутантным рецептором не обладали способностью к конъюгации. Были обнаружены супрессорные мутации, которые восстанавливали способность клеток к конъюгации.

Оказалось, что эти мутации происходят в генах, кодирующих компоненты белков окаймления COPI. Тем самым подтвердилась роль COPI везикул в возврате в ЭПР белков, обладающих соответствующим сигналом с двумя остатками лизина.

Для образования COPI везикул необходима сборка ГТФазы и белков окаймления на донорской мембране. Процесс сборки происходит таким же образом, как и для COPII везикул, но с использованием других белков. В случае везикул COPI на первом этапе сборки происходит ассоциация с мембраной ГТФазы, представляющей собой фактор АДФ-рибозилирова-ния (ARF). ARF охарактеризован менее подробно, чем его аналог в ЭПР, Sar1p, играющий аналогичную роль в сборке окаймляющих белков COPII. Впервые ARF был идентифицирован как кофактор, необходимый для гибели клетки при действии на нее холерного токсина.

ARF, связанный с ГДФ, представляет собой растворимый белок цитоплазмы. Как и другие небольшие ГТФазы, ARF активируется при связывании с ГТФ-ГДФ-обменивающим фактором (GEF). Комплекс ARF-GEF находится на мембранах аппарата Гольджи и специфическим образом воздействует на ARF, вызывая отщепление ГДФ и связывание ГТФ. При связывании ГТФ наступают конформационные изменения, в результате которых на N-конце молекулы ARF обнажается остаток миристиновой кислоты. Этот остаток способствует скреплению комплекса ARF-ГТФ с мембранами аппарата Гольджи.

Комплекс является специфической мишенью для брефелдина А, фармакологического препарата, блокирующего сборку белков окаймления COPI и приводящего к разрушению аппарата Гольджи и массовому переходу его мембран в ЭПР.

Образование комплекса ARF-ГТФ приводит к мобилизации в мембране комплексов белков окаймления COPI, известных под названием коатомеров. Каждый коатомер представляет собой ассоциат, состоящий из семи белков, которые обозначаются следующим образом: а-, b-, b'-, у-, δ-, ε- и ζ-COP. Активации мембранных комплексов способствует присутстствие отрицательно заряженных мембранных липидов, которые с ними связываются. Связывание коатомеров с мембраной способствует ее деформации при образовании везикул. Таким образом, коатомеры играют в образовании везикул COPI такую же роль, как и Sec23/24 и Sec 13/31 в образовании везикул COPII.

Белки окаймления COPI прямо или опосредованно связываются с белками, возвращающимися в ЭПР. Ддя мембранных белков типа I, у-субъединица коатомера непосредственно связывается с возвратной последовательностью, содержащей два лизиновых остатка и расположенной со стороны цитоплазматической части. Белки окаймления COPI также связываются опосредованно с рецептором KDEL, вероятно за счет ARF-ГТФаза активирующего белка (ARF-GAP). Это приводит к возврату в ЭПР KDEL-содержащих растворимых белков. Комплекс ARF-GAP также стимулирует гидролиз ГТФ, связанного с ARF, что вызывает отщепление белков окаймления.

Как показано на рисунке ниже, процесс возврата белков начинается, как только при слиянии везикул COPII, отпочковавшихся от ЭПР, сформировались везикулярнотубулярные кластеры (VTCs). Возврат продолжается по мере движения VTCs в цис-Гольджи вдоль микротрубочек. Возврат также происходит из CGN и, в меньшей степени, из более отдаленных участков аппарата Гольджи.

Некоторые токсины, например холерный токсин, используют механизм возврата белков из дистальных компартментов аппарата Гольджи. Токсин продуцируется холерным вибрионом Vibrio cholera. Он попадает в клетку путем эндоцитоза и из ЭПР транспортируется в цитоплазму, вероятнее всего по ретротранслокационному механизму. На С-терминальном конце одной из субъединиц молекулы холерного токсина находится последовательность KDEL. Попавший в клетку токсин транспортируется из эндосом в транс-Гольджи-сеть, где связывается с дистальным KDEL-рецептором и по механизму ретроградного транспорта поступает в ЭПР.

До того как COPI везикулы сольются с ЭПР, они должны освободиться от белков окаймления с тем, чтобы липидный бислой транспортной везикулы мог тесно контактировать с реципиентной мембраной. Если заблокировать процесс освобождения от белков окаймления, то слияния везикулы с мембраной не происходит Механизм отщепления белков окаймления исследован недостаточно, однако предполагается, что диссоциация коатомера и везикулы инициируется ARF-GAP. По-видимому, ARF-GAP стимулирует гидролиз ГТФ под действием ARF, что ведет к высвобождению из мембраны ARF-ГДФ и коатомера. В заключении комплекса ARF-GAP в везикулу может участвовать рецептор KDEL. После освобождения от белков окаймления везикулы сливаются с ЭПР при участии белков SNARE.

Модель сборки COPI покрытия
Модель, описывающая участие окаймляющих белков и молекул карго в сборке COPI везикул.
На схеме представлено возвращение молекул карго (трансмембранный белок типа I и KDEL рецептор) в эндоплазматический ретикулум.
Транспорт окаймленными везикулами
Три основных типа покрытий, характерных для процесса везикулярного транспорта,
представляют собой COPI, COPII и клатриновое окаймление.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

- Также рекомендуем "Механизм транспорта белков через аппарат Гольджи"

Оглавление темы "Транспорт белка в клетке":
  1. Механизм везикулярного транспорта белков
  2. Сигнальный транспорт и неизбирательный поток белков
  3. Механизм транспорта COPII окаймленными везикулами
  4. Механизм возврата резидентных белков эндоплазматического ретикулума (ЭПР)
  5. Механизм ретроградного транспорта белков COPI везикулами
  6. Механизм транспорта белков через аппарат Гольджи
  7. Механизм удержания белков в аппарате Гольджи
  8. Функции Rab-белков и Rab-ГТФазы в адресовании белков
  9. Локализация и функции белков SNARE в транспорте белка
  10. Строение и функции клатриновых везикул в эндоцитозе
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.