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
 

Образование и выход трансмембранных белков клетки

• Образование трансмембранных белков должно включать этапы узнавания трансмембранных доменов и их интеграцию в липидный бислой

• Трансмембранные домены выходят из транслокона в латеральном направлении через белок-липидную поверхность раздела

Позиционирование на транслокационном канале и начало переноса секреторных и трансмембранных белков происходят одинаково. Однако транслокация мембранных белков должна сочетаться с их интеграцией или вставкой в липидный бислой ЭПР. Интеграция происходит в тот момент, когда трансмембранные домены узнаются транслоконом, тогда их транслокация в просвет ЭПР прекращается, и они начинают переноситься из канала в липидный бислой в латеральном направлении. Таким путем синтезируются и интегрируются много различных типов трансмембранных белков, включая те, которые пронизывают мембрану несколько раз.

Первым шагом на пути интеграции белка в мембрану является узнавание трансмембранных доменов транслоконом. Эти домены простираются на расстояние около двадцати гидрофобных аминокислот. Из-за своего гидрофобного характера некоторые трансмембранные домены узнаются SRP как сигнальные последовательности. Эти так называемые сигнальные якорные последовательности вначале позиционируют новообразующийся белок на ЭПР, а затем направляются в канал как обычные сигнальные последовательности.

Однако сигнальные якорные последовательности не отщепляются от белка, а интегрируются в мембрану. Как показано на рисунке ниже, в отличие от сигнальной якорной последовательности, большинство трансмембранных доменов узнаются транслоконом, как только они сошли с рибосомы, после завершения адресования с помощью обычной N-терминальной сигнальной последовательности. Информация о том, что трансмембранный домен уже синтезировался, должна передаваться на транслокон другим путем, отличным от переноса с SRP.

Интеграция трансмембранного домена
Сигнальные якорные последовательности переносятся непосредственно от SRP на транслокон,
однако узнавание внутренних трансмембранных доменов должно происходить по мере их высвобождения из рибосомы.

Самый простой признак, свидетельствующий о том, что трансмембранный домен находится в транслоконе, это гидрофобность самого домена. Из-за особенности структуры транслокационный канал обнаруживает эту гидрофобность. Как показано на рис. 3.21, структура транслокона предполагает, что канал способен открываться подобно раковине моллюска, что позволяет трансмембранному домену одновременно контактировать с каналом и с липидным бислоем. По-видимому, сигнальные последовательности и трансмембранные домены связываются с белком Sec61a, расположенным со стороны открывающихся створок, и это связывание затем вызывает латеральное открытие канала.

Такая схема предложена на основании экспериментальных данных, согласно которым трансмембранные домены в канале контактируют с Sec61a и липидами. В результате, хотя в составе транслокона находится водный канал, в мембране присутствует достаточно гидрофобных каналов, в которых перемещаемые полипептиды могут попасть в окружение липидов. Следует ожидать, что участки, содержащие полярные аминокислоты, должны продвигаться через канал без остановки, в то время как гидрофобные домены за счет сильного взаимодействия с липидами будут оставаться связанными с боковыми стенками канала, препятствуя транслокации.

В некоторых случаях транслокон может по-другому идентифицировать трансмембранный домен. Например, иногда в процессе синтеза трансмембранного домена изменения во взаимодействии между рибосомой и транслоконом происходят до того момента, как домен сошел с рибосомы. Эти изменения служат для транслокона сигналом о скором появлении трансмембранного домена. Каким образом трансмембранный домен вызывает изменения в рибосоме и передает их транслокону, остается невыясненным. Иногда для узнавания также необходимы полярные элементы новообразующейся цепи, примыкающие к трансмембранному домену. Это позволяет предположить, что, по крайней мере, в некоторых случаях процесс узнавания должен включать нечто большее, чем просто гидрофобное взаимодействие между доменом и канально-липидным окружением.

Граница канала и липидного слоя, по-видимому, служит путем выхода трансмембранных доменов из канала после их узнавания. Однако механизм выхода домена из транслокона несколько варьирует от субстрата к субстрату. Некоторые домены покидают транслокон почти сразу после узнавания их в канале. В этих случаях трансмембранный домен сначала контактирует с Sec61a и с липидами, а затем только с липидами; при этом предполагается, что домен уже проник в липидный бислой.

Для интеграции таких доменов других белков, за исключением комплекса Sec61, не требуется. Другие трансмембранные домены интегрируются более медленно и после узнавания долго не выходят из транслокона, иногда даже оставаясь там до окончания трансляции. По мере выхода из канала в бислой эти трансмембранные домены вступают в контакт с белком TRAM, хотя его дальнейшая роль остается пока неясной.

Степень гидрофобности частично определяет, интегрируется ли трансмембранный домен сразу же, или это происходит на более позднем этапе синтеза белка. Более гидрофобные домены могут быстрее продвигаться в липидный бислой, но менее гидрофобные могут оставаться на границе, и им необходимы дополнительные транспортные факторы. Не исключено, что TRAM и другие белки служат шаперонами для некоторых трансмембранных доменов. Они способствуют интеграции таких доменов, гидрофобность которых оказывается недостаточной для перемещения.

Очевидно, что по крайней мере группа трансмембранных белков может представлять собой множественные формы, содержащие определенный домен, который в одних случаях интегрируется в мембрану, а в других остается неузнанным. Такие белки, как TRAM, могут определять, при каких условиях такие замены будут интегрированы.

Движение трансмембранного домена
Транслокон изображен в виде цилиндра,
который открывается и закрывается двумя способами,
позволяющими движение новообразующейся цепи через пору и продвижение в мембрану трансмембранного домена.
Трансмембранные домены
Промежуток в стенке канала транслокации позволяет белкам поступать в липидный бислой,
а также узнавать и встраивать трансмембранные домены.
Поскольку домены обладают гидрофобными свойствами, они предпочитают липидное окружение и мигрируют из канала в липидный бислой.

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

- Также рекомендуем "Ориентация и интеграция трансмембранных белков"

Оглавление темы "Синтез белка в клетке":
  1. Последовательность SRP - частицы распознающей сигнал
  2. Связывание SRP с рецептором при закреплении белков на мембране ЭПР
  3. Строение канала транслокации белков из ЭПР
  4. Сопряжение трансляции и транслокации белков из ЭПР
  5. Посттрансляционная транслокация и транслоконы
  6. Броуновский храповый механизм транслокации белка за счет энергии АТФ
  7. Образование и выход трансмембранных белков клетки
  8. Ориентация и интеграция трансмембранных белков
  9. Механизм удаления сигнальной последовательности сигнальной пептидазой (SPC)
  10. Добавление гликозилфосфатидилинозитола (ГФИ) к белкам
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.