Білки-попередники, пресіквенси мітохондріальних білків.

Більшість мітохондріальних білків-попередників, кодованих ядерним геномом, мають на N-кінці додаткову послідовність (сигнальний, лидерной, цільової, адреси пептид або пресіквенс (presequence)), яка в мітохондрії віддаляється специфічними пептидаза процесингу. Протяжність пресіквенса варіює в основному від 15 до 60 а.о. [Hartl F.-U. et al., 1989]. Пресіквенси багаті залишками Ala (приблизно 14%), Arg (приблизно 14%), Ser (приблизно 11%) і Thr (у нижчих еукаріот); мало представлені Asp, Glu, Ile, Lys та Pro [von Heijne G. et al., 1989, Lemire B.D. et al., 1989, Emmermann M. et al., 1991]. Було показано, що зміни первинної структури пресіквенса не грають критичної ролі до тих пір, поки зберігається позитивний заряд пептиду та його здатність формувати амфіфільних структуру [Lemire BD et al., 1989, Raise D., 1997 et al., 1997].

Як правило, пресіквенси складаються з двох доменів з різними амфіфільних властивостями [von Heijne G. et al., 1989, Endo Т. et al., 1989]. N-кінцевий домен здатний утворювати амфіфільних альфа-спіраль у відповідному оточенні (кислі фосфоліпіди і кардіоліпіну) [von Heijne G. et al., 1989, Lemire B.D. et al., 1989, Endo Т. et al., 1989, Epand R.M. et al., 1986, Raise D. et al., 1986, von Heijne G., 1986]. Передбачається, що така вторинна структура пресіквенса важлива для специфічного впізнавання білками “імпортної машини” мітохондрій. Цікаво відзначити, що D-енантіомеру пресіквенса бета-субодиниці F1ATP-ази мітохондрій шпинату імпортуються також добре, як і L-енантіомер (проф. Глазер Є., департамент біохімії Стокгольмського університету, персональне повідомлення). У разі ряду пресіквенсов було показано, що для імпорту відповідного білка-попередника істотні тільки амфіфільних властивості лидерной пептиду, а не його здатність згортання в альфа-спіральну структуру [Roise D. et al., 1988], хоча слід зазначити, що пресіквенси ADP / ATP-транслокатора картоплі [Emmermann M. et al., 1991, Mozo T. et al., 1995] та білка тютюну, кодованого геном risp4 [Huang JT, Leving CS, 1995], не володіють амфіфільних структурою, але цілком функціональні. Схоже, що значимість амфіфільних альфа-спіралі для імпорту різна для різних видів організмів.

Так, було показано, що наявність тільки альфа-спірального амфіфільних елемента в пресіквенсе альтернативної оксидази бобів сої не забезпечує ефективний імпорт білка-попередника в мітохондрії бобів сої, але цілком достатньо для імпорту в мітохондрії щури [Tanudji M. et al., 1999].

C-кінцевий домен пресіквенса впізнається пептидаза матриксу мітохондрій і містить специфічні сайти розщеплення. Фон Хейне із співавт., Проаналізувавши первинну структуру великого числа пресіквенсов мітохондріальних білків-попередників, виділили кілька консервативних послідовностей, які знаходяться в безпосередній близькості від місця розщеплення пептидаза процесингу [von Heijne G. et al., 1989, von Heijne G., 1986]. Найбільш консервативний мотив Arg -3. Послідовність Arg -2 впізнається матриксной пептидаза процесингу (МРР, mitochondrial matrix processing peptidase) і мітохондріальної проміжної пептидаза (MIP, mitochondrial intermediate peptidase). Пресіквенс з послідовністю Arg -10 відщеплюється, як правило, в два кроки; в положенні -8 обов’язково знаходиться гідрофобний залишок і відсутня Arg -2 (або Arg -3) [Gavel Y., von Heijne G., 1990]. Альфа-спіральні елементи С-кінцевого домену пресіквенса також необхідні для пізнавання МРР [Sjoling S. et al., 1994].

Багато попередники мембранних білків мітохондрій мають сигнальні сайти і в зрілої частини (зазвичай такими сайтами є позитивно заряджені сегменти), які відіграють роль пресіквенса або доповнюють його функцію [Neupert W., 1997, Whelan J., Glazer E., 1997].

Є дані, що сигнальний пептид, необхідний для здійснення імпорту в мітохондрії, може розташовуватися і на С-кінці білка-попередника, як, наприклад, у ДНК-ХЕЛІКАЗИ S. cerevisiae [Lee C.M. et al., 1999]. Цей сигнальний пептид подібно класичному N-кінцевого пресіквенсу містить ряд позитивно заряджених амінокислотних залишків і потенційно може утворювати амфіфільних альфа-спіраль. Імпорт попередника ДНК-ХЕЛІКАЗИ в мітохондрії відбувається по напрямку від С-до N-кінця.

Comments are closed.