Целевой пептид

— Целевой пептид это короткая (длиной 3-70 аминокислот ) пептидная цепь, которая направляет транспорт белка в определенную область клетки , включая ядро , митохондрии , эндоплазматический ретикулум (ЭР), хлоропласт , апопласт , пероксисому и плазму. мембрана . Некоторые целевые пептиды отщепляются от белка сигнальными пептидазами после транспортировки белков.

Типы по назначению белка

Секреция

Почти все белки, предназначенные для секреторного пути, последовательность, состоящую из 5-30 гидрофобных аминокислот имеют на N-конце , которую обычно называют сигнальным пептидом , сигнальной последовательностью или лидерным пептидом. Сигнальные пептиды образуют альфа-спиральные структуры. Белки, которые содержат такие сигналы, предназначены для внеклеточной секреции, плазматической мембраны , просвета или мембраны (ЭР), аппарата Гольджи или эндосом. Некоторые мембраносвязанные белки направляются на секреторный путь с помощью своего первого трансмембранного домена, который напоминает типичный сигнальный пептид.

У прокариот сигнальные пептиды направляют вновь синтезированный белок в белок-проводящий канал SecYEG, который присутствует в плазматической мембране . Гомологичная система существует у эукариот , где сигнальный пептид направляет вновь синтезированный белок в канал Sec61, который имеет структурное сходство и сходство с SecYEG, но присутствует в эндоплазматическом ретикулуме. ^{[ 1 ]} Каналы SecYEG и Sec61 обычно называются транслоконами , а транзит через этот канал известен как транслокация. Пока секретируемые белки проходят через канал, трансмембранные домены могут диффундировать через латеральные ворота транслокона и распределяться в окружающую мембрану.

ER-сигнал удержания

У эукариот большая часть вновь синтезируемых секреторных белков транспортируется из ЭПР в аппарат Гольджи . особую последовательность удержания 4-аминокислот для просвета ЭР, KDEL Если эти белки имеют на С-конце , они удерживаются в просвете ЭР или направляются обратно в просвет ЭР (в тех случаях, когда они ускользают) посредством взаимодействия. с рецептором KDEL в аппарате Гольджи. Если сигнал KKXX , механизм удержания ER будет аналогичен, но белок будет трансмембранным. ^{[ 2 ]}

Ядро

Сигнал ядерной локализации (NLS) представляет собой пептид-мишень, который направляет белки к ядру и часто представляет собой единицу, состоящую из пяти основных положительно заряженных аминокислот. NLS обычно расположен в любом месте пептидной цепи.

Сигнал ядерного экспорта (NES) представляет собой целевой пептид, который направляет белки из ядра обратно в цитозоль. Он часто состоит из нескольких гидрофобных аминокислот (часто лейцина), промежуточных между 2-3 другими аминокислотами.

Известно, что многие белки постоянно перемещаются между цитозолем и ядром и содержат как NES, так и NLS.

Ядрышко

внутри На ядрышко ядра можно воздействовать с помощью последовательности, называемой сигналом ядрышковой локализации (сокращенно NoLS или NOS).

Митохондрии и пластиды

Сигнал нацеливания на митохондрии, также известный как препоследовательность, представляет собой пептид длиной 10-70 аминокислот, который направляет вновь синтезированный белок в митохондрии . Обнаружено, что на N-конце он состоит из чередующихся гидрофобных и положительно заряженных аминокислот, образующих так называемую амфипатическую спираль. Сигналы нацеливания на митохондрии могут содержать дополнительные сигналы, которые впоследствии нацеливают белок на различные области митохондрий, такие как митохондриальный матрикс или внутренняя мембрана. У растений N-концевой сигнал (или транзитный пептид ) направляется к пластиде аналогичным образом. Как и большинство сигнальных пептидов, сигналы нацеливания на митохондрии и специфичные для пластид транзитные пептиды расщепляются после завершения нацеливания. Некоторые растительные белки имеют N-концевой транспортный сигнал, нацеленный на обе органеллы, который часто называют с двойной мишенью . транзитным пептидом ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Предполагается, что около 5% всех белков органелл будут иметь двойную направленность, однако конкретное число может быть выше, учитывая различную степень накопления белков-пассажиров в обеих органеллах. ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} Специфичность воздействия этих транзитных пептидов зависит от многих факторов, включая суммарный заряд и сродство между транзитными пептидами и транспортным механизмом органелл. ^{[ 7 ]}

Пероксисома

Существует два типа пептидов-мишеней, направленных на пероксисому , которые называются сигналами пероксисомального нацеливания (PTS). Одним из них является PTS1, который состоит из трех аминокислот на С-конце. Другой — PTS2, который состоит из 9-аминокислотной последовательности, часто присутствующей на N-конце белка.

Примеры целевых пептидов

В следующем контенте используется первичной структуры белка однобуквенное расположение . Префикс «[n]» указывает на N-конец , а суффикс «[c]» указывает на C-конец ; последовательности, в которых отсутствует ни один из них, находятся в середине белка. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]}

Цель	Последовательность	Исходный белок или организм
ядро ( NLS )	ПККРКВ	Большой Т-антиген SV40 ( P03070 )
Вне ядра ( NES )	ИДМЛИДЛГЛДСД	HSV Регулятор транскрипции IE63 P10238
ЭР, секреция ( сигнальный пептид )	[n]MMSFVSLLLVGILFWATEAEQLTKCEVFQ	Лактальбумин ( P09462 )
ER, удержание ( KDEL )	ГДЕ[с]
Митохондриальный матрикс	[n]MLSLRQSIRFFKPATRLTLCSSRYLL	S. cerevisiae COX4 ( P04037 )
Пластид	[n]MVAMAMASLQSSMSSLSLSSNSFLGQPLSPITLSPFLQG	Pisum sativum RPL24 ( P11893 )
Складчатый секрет ( Тат )	(С/Т)RRXFLK	Рядом с N-концевой остановкой ^{[ 10 ]}
пероксисома (PTS1)	СКЛ[с]
пероксисома (PTS2)	[n]XXXXRLXXXXXHL

См. также

Ссылки

^ Рапопорт Т. (ноябрь 2007 г.). «Транслокация белков через эукариотический эндоплазматический ретикулум и бактериальные плазматические мембраны». Природа . 450 (7170): 663–9. Бибкод : 2007Natur.450..663R . дои : 10.1038/nature06384 . ПМИД 18046402 . S2CID 2497138 .
^ Мариано Сторнайуоло; Лавиния В. Лотти; Ника Боргезе; Мария-Розария Торриси; Джованна Моттола; Джанлука Мартире и Стефано Бонатти (март 2003 г.). «Сигналы извлечения KDEL и KKXX, добавленные к одному и тому же репортерному белку, определяют различный трафик между эндоплазматическим ретикулумом, промежуточным компартментом и комплексом Гольджи» . Молекулярная биология клетки . 14 (3): 889–902. doi : 10.1091/mbc.E02-08-0468 . ПМК 151567 . ПМИД 12631711 .
^ Кэрри, Кристофер; Смолл, Ян (февраль 2013 г.). «Переоценка двойного направления белков на митохондрии и хлоропласты» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Исследования молекулярных клеток . 1833 (2): 253–259. дои : 10.1016/j.bbamcr.2012.05.029 . ПМИД 22683762 .
^ Шарма, Маянк; Бенневиц, Бацияна; Клёсген, Ральф Бернд (декабрь 2018 г.). «Скорее правило, чем исключение? Как оценить актуальность двойного воздействия белков на митохондрии и хлоропласты» . Исследования фотосинтеза . 138 (3): 335–343. Бибкод : 2018PhoRe.138..335S . дои : 10.1007/s11120-018-0543-7 . ISSN 0166-8595 . ПМИД 29946965 . S2CID 49427254 .
^ Шарма, Маянк; Кречмер, Карола; Лампе, Кристина; Штуттманн, Йоханнес; Клёсген, Ральф Бернд (01.06.2019). «Нацеливание на специфичность ядерно-кодируемых белков-органелл с помощью набора инструментов для самособирающихся расщепленных флуоресцентных белков» . Журнал клеточной науки . 132 (11): jcs230839. дои : 10.1242/jcs.230839 . ISSN 0021-9533 . ПМИД 31085714 .
^ Баудиш, Бьянка; Лангнер, Уве; Гарц, Инго; Клёсген, Ральф Бернд (январь 2014 г.). «Исключение подтверждает правило? Двойное нацеливание ядерно-кодируемых белков на эндосимбиотические органеллы» . Новый фитолог . 201 (1): 80–90. дои : 10.1111/nph.12482 . ПМИД 24024706 . S2CID 32965612 .
^ Ге, Чангронг; Споннинг, Эрика; Глейзер, Эльжбета; Вислендер, Оке (январь 2014 г.). «Импортные детерминанты органелл-специфичных и двойных пептидов митохондрий и хлоропластов Arabidopsis thaliana» . Молекулярный завод . 7 (1): 121–136. дои : 10.1093/mp/sst148 . ПМИД 24214895 .
^ «Пепсканские мотивы» . shenlab.sols.unlv.edu . Проверено 7 апреля 2019 г.
^ «Сигнал субклеточной локализации» . метаdb.riken.jp . Проверено 7 апреля 2019 г.
^ Ли, Пенсильвания; Туллман-Эрчек, Д; Георгиу, Дж. (2006). «Бактериальный путь транслокации двойного аргинина» . Ежегодный обзор микробиологии . 60 : 373–95. дои : 10.1146/annurev.micro.60.080805.142212 . ПМЦ 2654714 . ПМИД 16756481 .

Внешние ссылки

Target+Peptide в Национальной медицинской библиотеке США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)
SPdb (база данных сигнальных пептидов), заархивировано 22 января 2016 г. на Wayback Machine.
Методы прогнозирования:
- SignalP — предсказывает наличие и расположение сайтов расщепления сигнальных пептидов в аминокислотных последовательностях всех доменов организмов.
- ФОБИУС - комбинированная трансмембранная топология и предиктор сигнальных пептидов

[1] Рапопорт Т. (ноябрь 2007 г.). «Транслокация белков через эукариотический эндоплазматический ретикулум и бактериальные плазматические мембраны». Природа . 450 (7170): 663–9. Бибкод : 2007Natur.450..663R . дои : 10.1038/nature06384 . ПМИД 18046402 . S2CID 2497138 .

[2] Мариано Сторнайуоло; Лавиния В. Лотти; Ника Боргезе; Мария-Розария Торриси; Джованна Моттола; Джанлука Мартире и Стефано Бонатти (март 2003 г.). «Сигналы извлечения KDEL и KKXX, добавленные к одному и тому же репортерному белку, определяют различный трафик между эндоплазматическим ретикулумом, промежуточным компартментом и комплексом Гольджи» . Молекулярная биология клетки . 14 (3): 889–902. doi : 10.1091/mbc.E02-08-0468 . ПМК 151567 . ПМИД 12631711 .

[3] Кэрри, Кристофер; Смолл, Ян (февраль 2013 г.). «Переоценка двойного направления белков на митохондрии и хлоропласты» . Biochimica et Biophysical Acta (BBA) - Исследования молекулярных клеток . 1833 (2): 253–259. дои : 10.1016/j.bbamcr.2012.05.029 . ПМИД 22683762 .

[4] Шарма, Маянк; Бенневиц, Бацияна; Клёсген, Ральф Бернд (декабрь 2018 г.). «Скорее правило, чем исключение? Как оценить актуальность двойного воздействия белков на митохондрии и хлоропласты» . Исследования фотосинтеза . 138 (3): 335–343. Бибкод : 2018PhoRe.138..335S . дои : 10.1007/s11120-018-0543-7 . ISSN 0166-8595 . ПМИД 29946965 . S2CID 49427254 .

[5] Шарма, Маянк; Кречмер, Карола; Лампе, Кристина; Штуттманн, Йоханнес; Клёсген, Ральф Бернд (01.06.2019). «Нацеливание на специфичность ядерно-кодируемых белков-органелл с помощью набора инструментов для самособирающихся расщепленных флуоресцентных белков» . Журнал клеточной науки . 132 (11): jcs230839. дои : 10.1242/jcs.230839 . ISSN 0021-9533 . ПМИД 31085714 .

[6] Баудиш, Бьянка; Лангнер, Уве; Гарц, Инго; Клёсген, Ральф Бернд (январь 2014 г.). «Исключение подтверждает правило? Двойное нацеливание ядерно-кодируемых белков на эндосимбиотические органеллы» . Новый фитолог . 201 (1): 80–90. дои : 10.1111/nph.12482 . ПМИД 24024706 . S2CID 32965612 .

[7] Ге, Чангронг; Споннинг, Эрика; Глейзер, Эльжбета; Вислендер, Оке (январь 2014 г.). «Импортные детерминанты органелл-специфичных и двойных пептидов митохондрий и хлоропластов Arabidopsis thaliana» . Молекулярный завод . 7 (1): 121–136. дои : 10.1093/mp/sst148 . ПМИД 24214895 .

[8] «Пепсканские мотивы» . shenlab.sols.unlv.edu . Проверено 7 апреля 2019 г.

[9] «Сигнал субклеточной локализации» . метаdb.riken.jp . Проверено 7 апреля 2019 г.

[10] Ли, Пенсильвания; Туллман-Эрчек, Д; Георгиу, Дж. (2006). «Бактериальный путь транслокации двойного аргинина» . Ежегодный обзор микробиологии . 60 : 373–95. дои : 10.1146/annurev.micro.60.080805.142212 . ПМЦ 2654714 . ПМИД 16756481 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]