Транспорт білка.

Транспорт білка до мембрани ЕР

У напрямку сигнального пептиду до мембрани ЕР беруть участь SRP – частинка, що розпізнає сигнал (a signal-recognition particle) і її рецептор, відомий також як стиків білок.

Частинка, що розпізнає сигнал, зв’язується з сигнальним пептидом, як тільки він “сходить” з рибосоми. Це призводить до тимчасової зупинки синтезу білка . Виникла пауза в трансляції, ймовірно, дає можливість рибосоме Зв’язок з мембраною ЕР до того, як синтез поліпептидного ланцюга буде завершений. Завдяки цьому непотрібного вивільнення білка в цитозоль не відбувається.

Пауза в трансляції триває до тих пір, поки захопила рибосому частка не зв’яжеться з SRP-рецептором, що знаходиться на цитоплазматичній стороні мембрани шорсткого ЕР. Він взаємодіє з SRP-пов’язаними рибосомами таким чином, що частинка змінює своє положення, і трансляція поновлюється. Одночасно рибосома зв’язується з мембраною ЕР, і зростаюча на ній поліпептидний ланцюг переноситься до системи транслокації в мембрані. Ця система вивчена погано, відомо тільки, що вона включає білок-рецептор другої сигнальної пептиду, що відрізняється від SRP. Мабуть, її роль полягає у зв’язуванні рибосоми, на якій синтезировался сигнальний пептид ЕР, з мембраною ЕР; бере участь вона і в наступному перенесення білка через мембрану.

Білки ЕР і апарату Гольджі

Деякі білки утримуються в ЕР і апараті Гольджі в якості постійних компонентів.

При переміщенні “вантажу” з одного компартмента в інший транспортні пухирці обов’язково переносять як мембрани, так і вміст органел. Тим не менш і при такому вирівнюючому процесі зберігаються розбіжності у складі мембран різних компартментов: білок-рецептор SRP зустрічається тільки в мембрані ЕР, а глікозілтрансферази і ферменти процесингу олігосахаридів розташовані тільки в мембранах определеннних цистерн Гольджі і т.д. Отже, мембрани ЕР і кожного типу цистерн Гольджі повинні мати спеціальні механізми для збереження своєї унікальності. Один з них – наявність спеціальних сигналів сортування для кожного етапу просування продукту через ЕР і апарат Гольджі. У результаті, наприклад, білки плазматичної мембрани, потрапляють в клітину шляхом специфічного ендоцитозу, захоплюються облямованими ямками.

Проте існує точка зору, згідно з якою при біосинтетичних транспорті через ЕР і апппарата Гольджі, використовується протилежний механізм, тобто транспорт відбувається автоматично, а для утримання продукту в органел потрібні специфічні сигнали

Відповідно до цієї гіпотези кожен постійний компонент ЕР або апарату Гольджі повинен мати спеціальний сигнал, що відповідає за його збереження в цьому компартменте. При автоматичному русі та виборчому збереженні число білків, що проходять крізь ЕР і апарат Гольджі до місця кінцевого призначення, значно більше числа білків, що залишаються там. Більш того ті білки, які втратили свої сигнали сортування або були спрямовані в невірному напрямі, можуть виводитися з клітини. Нарешті, якби сигнали були потрібні для транспорту, то вони були б необхідні для кожної його стадії – від ЕР до апарата Гольджи і від кожної цистерни Гольджі до наступної. У цьому випадку структура багатьох білків виявилися б перевантаженої великою кількістю сигналів сортування, які повинні знаходитися на поверхні молекули.

Бульбашка секреторна: транспорт білків

У клітинах, в яких секреція відбувається у відповідь на позаклітинний сигнал, секретуються білки концентруються і зберігаються в секреторних бульбашках (їх часто називають секреторними гранулами за темної серцевини). При отриманні відповідного сигналу вони вивільняються шляхом екзоцитозу. Секреторні пухирці відокремлюються від транс-мережі Гольджі. Вважають, що для їх утворення потрібен клатріном і пов’язані з ним білки, що створюють “облямівку”, тому що частина поверхні формуються бульбашок зазвичай покрита клатріном. Ця облямівка віддаляється незабаром після того, як бульбашка повністю сформується .

Подібно лізосомних гідролаз білки, призначені для секреторних пухирців (їх часто називають секреторними білками) повинні бути відібрані й упаковані у відповідні бульбашки в транс-мережі Гольджі. Мабуть, у цьому випадку відбувається виборча агрегація секреторних білків. Утворилися агрегати в електронному мікроскопі виглядають як електроноплотний матеріал в транс-мережі Гольджі. “Сигнал сортування”, що направляє білок до таких агрегатам, невідомий, але мабуть, це сигнальний ділянку, загальний для багатьох секреторних білків. Такий висновок підтверджується такими даними: якщо ген, що кодує секреторний білок, перенести в секреторну клітину іншого типу, в нормі не синтезує даний білок, то чужий білок буде також упаковуватися в секреторні пухирці.

Невідомо, яким чином при утворенні секреторних пухирців відбираються агрегати, що містять секреторні білки. Секреторні пухирці мають унікальні мембранні білки, частина з яких може служити рецепторами (в транс-мережі Гольджі) для зв’язування агрегованого матеріалу, що підлягає упаковці. Секреторні пухирці більше транспортних бульбашок, що переносять лізосомні гідролази, і агрегати, які в них містяться, занадто великі для того, щоб кожна молекула секретируемого білка могла зв’язатися з рецептором у мембрані пухирця, як це відбувається при транспорті лізосомних ферментів. Захоплення цих агрегатів секреторними гранулами скоріше нагадує поглинання частинок при фагоцитозі на клітинній поверхні, яке також відбувається за участю покритих клатріном мембран.

Після того, як незрілі секреторні пухирці отпочкуются від транс-мережі Гольджі, вони втрачають облямівку, і їх вміст сильно концентрується. Така конденсація відбувається різко і, можливо, викликається закислением середовища в порожнині пухирця за рахунок роботи ATP-залежної протонної помпи в його мембрані. Агрегація секретується білків (або інших компонентів) і подальша їх конденсація в секреторних бульбашках обумовлює збільшення концентрації цих білків в 200 разів у порівнянні з апаратом Гольджі. Завдяки цьому секреторні пухирці мають можливість вивільняти по “команді” великі кількості матеріалу.

Бульбашка секреторний: вторинне використання білків мембрани

Багато секреторні клітини, такі, як ацинарних клітинах підшлункової залози, поляризовані, і екзоцитоз протікає тільки на їх апікальній поверхні. Апікальний частина клітин звернена зазвичай в просвіт системи проток, що збирає секрет. Коли секреторний пухирець зливається з плазматичною мембраною, його вміст викидається з клітини шляхом екзоцитозу, а мембрана стає частиною плазматичної мембрани. В дійсності таке збільшення виникає дуже ненадовго, тому що ділянки мембрани видаляються з поверхні шляхом ендоцитозу (або рециркулируют) майже з тією ж швидкістю, з якою вони додаються при екзоцитозу . Очевидно, що при такому віддаленні мембранні білки секреторних пухирців повертаються в апарат Гольджі, де вони можуть бути використані вдруге. Рециркуляція забезпечує постійний розподіл компонентів мембран між різними клітинними компартментами.

Транспорт білків і ліпідів: гіпотеза невибіркового потоку
Зворотні
посилання

У клітинах, здатних до регульованої секреції, білки, перед тим, як покинути транс-мережу Гольджі, повинні бути розсортовані по крайней мере на три групи.

Перша з них включає білки, призначені для ендолізосом;

друга – білки, призначені для секреторних пухирців, і нарешті, в

третю групу входять білки, які прямо додаються до клітинної поверхні.

Білки, що прямують в ендолізосоми, відбираються для пакування в пухирці по сигналу (для лізосомних гідролаз їм служить М6Ф); кожен білок, який надходить в секреторні пухирці, також повинен мати спеціальний сигнал. Можливо, білки третьої групи транспортуються до поверхні клітини “невибіркову” чином .

Існує гіпотеза, згідно з якою в неполяризованим клітинах (до них відносяться лейкоцити і більшість культивованих клітин) будь білок з ЕР, якщо він не буде залишений в якості постійного компонента цієї органели, апарату Гольджі або відібраний для специфічного транспорту, буде автоматично переноситися до клітинної поверхні.

В принципі той же невибіркову потік може доставляти до клітинної поверхні трансмембранні білки і ліпіди, які втратили сигнали сортування. Він може також переносити білки, призначені для секреторних пухирців, від ЕР до кінця апарату Гольджі, адже специфічні сигнали, що відрізняють ці білки від білків, що прямують до плазматичної мембрани, потрібні тільки у транс-мережі Гольджі. Можливо, для того щоб білок залишився в ЕР чи апараті Гольджі, необхідний спеціальний механізм сортування.

Деякі конститутивно секретуються білки витрачають багато часу, щоб покинути ЕР і секретуватися. Щоб узгодити ці дані з гіпотезою невибіркового потоку припустили, що таким білкам необхідний час, щоб правильно згорнутися, і тому вони довго утримуються в ЕР – або за рахунок того, що пронизують мембрану ЕР, або за рахунок зв’язку зі спеціальними білками типу BiP. Як тільки вони згорнуться правильним чином, ці білки теж потрапляють в невибіркову потік.

 

Comments are closed.