Передача сигналу: роль COPI і ARF-1.

В результаті недавніх досліджень [Goldberg, 2000], в яких використовувалася система in vitro з очищеними розчинними компонентами, був розроблений новий високоефективний підхід до подальшого визначення функцій коатомера, транспортованих речовин і ARF1 в регуляції мембранного транспорту. Отримані ним дані припускають, що асоціація між COPI і сортують послідовностями може сама по собі впливати на динаміку зв’язування, в результаті чого досягається спрямованість транспорту. Здійснювані за допомогою ARF1 цикли зв’язування і гідролізу ГТФ, що лежать в основі вбудовування коатомеров в мембрани, регулюється факторами обміну гуаніну (GEF), стимулюючих обмін ГДФ на ГТФ; а також білків активуючих ГТФазу (GAP), що перетворюють ARF-ГТФ в ARF-ГДФ. У 1999 році Гольдберг опублікував кристалічну структуру ARF-GAP-домену білка ARF-GAP1 в комплексі з ARF1-GDP, показавши, що домен GAP контактує з ARF1 у віддалених від ГТФ-зв’язуючого кишені ділянках. Це привело його до необхідності дослідження того, чи здатні такі додаткові молекули, як COPI, самостійно брати участь у ARF-залежної реакції, регулюючи повернення ARF1в неактивне, ГДФ-пов’язане стан. Використовуючи систему in vitro з очищеними компонентами та усіченим немірістоіловим N-кінцем він виявив, що COPI стимулює ARF-GAP-каталізуються гідроліз ГТФ на ГТФ-зв’язаному ARF1 [Goldberg, 1999]. Це припускає, що, будучи вбудованим в мембрану за допомогою ARF1, COPI модулює активність ARF1, регулюючи ступінь асоціації ARF1-ГТФ з мембраною і час життя комплексу.

Останні роботи Гольдберга розширили ці уявлення, показавши, що на здатність COPI до модуляції активності ARF1 впливають цитоплазматичні мотиви несучої молекули [Goldberg, 2000]. Він виявив, що пептиди, які є похідними від цитоплазматичного фрагмента певного білка сімейства р24, а саме р24а, інгібують стимулюється коатомером активність ARF-GAP, тоді як пептиди – похідні інших представників сімейства р24 і ділізінових послідовностей не чинили впливу на неї.

Таким чином, взаємодія зі специфічними транспортними рецепторами р24 або двухосновна послідовностями в системі визначає час життя комплексу ARF-ГТФ і, отже, асоціацію COPI з мембранами (приймаючи як допущення те, що гідроліз ГТФ на ARF пов’язаний з вивільненням COPI). Специфічність даної відповіді підтверджується інгібуванням COP-стимульованого GAP допомогою р24a (FFEVRRVV), тоді як р24d (FFEAKKLV) не набув ефекту.

Отже, гідроліз ГТФ при взаємодії COPI з p24a може бути затриманий, що дозволяє здійснитися формуванню оболонки везикули. Однак, взаємодія COPI з іншими представниками сімейства р24 або ділізіновимі мотивами призводить до швидкого гідролізу ARF-зв’язаного ГТФ таким чином, що збірка оболонки не встигає відбутися [Goldberg, 2000].

Модель Гольдберга, згідно з якою COPI здатний регулювати подібним чином сортувальні сигнали для встановлення часу формування оболонки, є привабливою, але потребуючої додаткової перевірки при більш фізіологічних умовах. Нещодавно [Szafer ea., 2000] підтвердили результати Гольдберга, показавши, що COPI стимулює каталізуються ARF-GAP гідроліз ГТФ при усіченої формі ARF1. Однак, вони виявили, що активність ARF-GAP1 істотно вище, ніж при використанні в даному експерименті фосфоліпідних міцел і повнорозмірного, мірістоілового ARF1. Що є більш суттєвим, вони показали відсутність впливу COPI на каталізуються GAP гідроліз ГТФ за даних умов. Хоча використання фосфоліпідних міцел і мірістоілового ARF1в експерименті Сцафера являє собою спробу моделювання умов та ділянки гідролізу ARF-ГТФ (тобто, поверхні мембран Гольджі), ліпідні міцели – не мембрани Гольджі. Розбіжність між результатами Гольдберга і Сцафера повинно бути дозволено при використанні інтактних мембран Гольджі, містять ARF-GEF, GAP і білки p24. Беручи до уваги те, що гідроліз ГТФ на ARF необхідний для опосередкованого COPI виборчого транспорту білків [Lanoix ea., 1999], основні зусилля майбутніх робіт будуть сконцентровані в області розробки нових методів (як in vitro, так і in vivo) спостереження явищ виборчого транспорту в мембранах Гольджі в присутності повторюваних циклів нуклеотидного обміну та гідролізу на ARF1.

Comments are closed.