KDEL (аминокислотная последовательность)
KDEL представляет собой целевую пептидную последовательность у млекопитающих и растений. [ 1 ] [ 2 ] Расположен на С-конце аминокислотной структуры белка . Последовательность KDEL предотвращает секрецию белка из эндоплазматической сети (ЭР) и облегчает его возврат в случае случайного экспорта.
Белок с функциональным мотивом KDEL будет извлечен из аппарата Гольджи путем ретроградного транспорта в просвет ЭР. [ 3 ] Он также нацелен на белки из других мест (например, цитоплазмы ) в ЭР. Белки могут покинуть ЭР только после отщепления этой последовательности.
Аббревиатура KDEL образована соответствующими буквами каждой аминокислоты. Эта система букв была определена IUPAC и IUBMB в 1983 году и выглядит следующим образом:
- К — Лизин
- D — Аспарагиновая кислота
- Е — Глутаминовая кислота
- L — Лейцин
Следовательно, последовательность KDEL в трехбуквенном коде: Lys - Asp - Glu - Leu .
Растворимый резидентный белок будет оставаться в ЭР до тех пор, пока он содержит сигнальную последовательность KDEL на С-концевом конце белка. Однако, поскольку отпочкование везикул представляет собой такой динамический процесс и существует высокая концентрация растворимых белков в ЭР, растворимые белки непреднамеренно транспортируются в цис-гольджи через везикулы, покрытые COPII . Механизм транспортировки белков, содержащих сигнальную последовательность KDEL, обеспечивается рецепторами KDEL, прикрепленными к COPII и COPI везикулам .
KDEL-рецепторы
[ редактировать ]Рецепторы KDEL инициируют механизм транспортировки белков из Гольджи в ЭР. Эти белки первоначально были из ЭР и перешли в цис-Гольджи. [ 5 ] Сигнальная последовательность KDEL распознается рецепторами KDEL, которые обычно расположены в цис-Гольджи, лизосомах и секреторных везикулах. Эти рецепторы перерабатываются во время каждого транспортного цикла. Связывание рецептора KDEL зависит от pH, при котором лиганд (белок-мишень) прочно связывается с рецептором в цис-Гольджи из-за уникально низкого pH (6, в экспериментах in vitro pH 5 показывает самое сильное связывание). [ 6 ] [ 7 ] Характеристика биохимической среды цис-сети Гольджи. Когда везикула, содержащая рецептор KDEL, достигает ЭР, рецептор становится неактивным из-за высокого pH (7,2-7,4). [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] ER, что приводит к высвобождению целевого белка/лиганда. [ 11 ]
Исследование, проведенное Becker et al. с помощью экспериментов и моделирования продемонстрировано, что кластеризация рецепторов / грузов KDEL на поверхности клетки вызвана транспортом синхронизированных с грузом рецепторов из плазматической мембраны и к ней. [ 4 ] Видео справа демонстрирует эксперимент, проведенный Беккером и др. демонстрация динамики временной зависимости кластеризации рецепторов KDEL при полном эксперименте от начала до конца (60 минут). В статье авторы отмечают важность понимания механизма действия кластеризации и динамической реорганизации рецепторов, поскольку их потенциальное понимание можно использовать для разработки таргетной терапии. [ 4 ]
Эквивалент в дрожжах и растениях
[ редактировать ]Похожая последовательность HDEL выполняет ту же функцию у дрожжей . [ 12 ] в то время как растения , как известно, используют сигнальные последовательности как KDEL, так и HDEL. [ 2 ] [ 1 ]
Аббревиатура HDEL имеет те же обозначения, что и KDEL:
- H — Гистидин
- D — Аспарагиновая кислота
- Е — Глутаминовая кислота
- L — Лейцин
Трехбуквенный код: His - Asp - Glu - Leu .
См. также
[ редактировать ]- Удержание ИС
- KKXX (аминокислотная последовательность)
- Рецепторы задержки белка эндоплазматической сети
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Денеке Дж.; Де Райк Р.; Боттерман Дж. (июнь 1992 г.). «Сигналы сортировки растений и млекопитающих для удержания белка в эндоплазматическом ретикулуме содержат консервативный эпитоп» . Журнал ЭМБО . 11 (6): 2345–2355. дои : 10.1002/j.1460-2075.1992.tb05294.x . ПМК 556702 . ПМИД 1376250 .
- ^ Jump up to: а б Нэпьер Р.М.; Фаук LC; Хоуз К.; Льюис М.; Пелхэм HR (июнь 1992 г.). «Иммунологические доказательства того, что растения используют как HDEL, так и KDEL для доставки белков в эндоплазматический ретикулум» . Журнал клеточной науки . 102 (2): 261–271. дои : 10.1242/jcs.102.2.261 . ПМИД 1383243 .
- ^ Мариано Сторнайуоло; Лавиния В. Лотти; Ника Боргезе; Мария-Розария Торриси; Джованна Моттола; Джанлука Мартире; 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): 369–377. doi : 10.1091/mbc.E02-08-0468 . ПМК 151567 . ПМИД 12631711 .
- ^ Jump up to: а б с Беккер, Бьёрн; Шаебани, М. Реза; Раммо, Доменик; Бубель, Тобиас; Сантен, Людгер; Шмитт, Манфред Дж. (29 июня 2016 г.). «Связывание груза способствует кластеризации рецепторов KDEL на поверхности клеток млекопитающих» . Научные отчеты . 6 : 28940. arXiv : 1712.06151 . Бибкод : 2016НатСР...628940Б . дои : 10.1038/srep28940 . ISSN 2045-2322 . ПМЦ 4926219 . ПМИД 27353000 .
- ^ Ямамото, Кацуши; Хамада, Хиромичи; Синкай, Хироши; Коно, Йоичи; Косеки, Харухико; Аоэ, Томохико (5 сентября 2003 г.). «Рецептор KDEL модулирует стрессовую реакцию эндоплазматического ретикулума посредством митоген-активируемых сигнальных каскадов протеинкиназы» . Журнал биологической химии . 278 (36): 34525–34532. дои : 10.1074/jbc.M304188200 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 12821650 .
- ^ Уилсон, Дункан; Льюис, Майкл; Пелхэм, Хью (1993). «РН-зависимое связывание KDEL с его рецептором in vitro» . Журнал биологической химии . 268 (10): 7465–7468. дои : 10.1016/S0021-9258(18)53197-5 . ПМИД 8385108 .
- ^ Брауэр, Филипп; Паркер, Джоан Л.; Герондопулос, Андреас; Циммерманн, Иван; Сигер, Маркус А.; Барр, Фрэнсис А.; Ньюстед, Саймон (08 марта 2019 г.). «Структурная основа pH-зависимого извлечения белков ER из аппарата Гольджи рецептором KDEL» . Наука 363 (6431): 1103–1107. Бибкод : 2019Наука... 363.1103B дои : 10.1126/science.aaw2859 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 30846601 .
- ^ Брауэр, Филипп; Паркер, Джоан Л.; Герондопулос, Андреас; Циммерманн, Иван; Сигер, Маркус А.; Барр, Фрэнсис А.; Ньюстед, Саймон (08 марта 2019 г.). «Структурная основа pH-зависимого извлечения белков ER из аппарата Гольджи рецептором KDEL» . Наука 363 (6431): 1103–1107. Бибкод : 2019Наука... 363.1103B дои : 10.1126/science.aaw2859 . ISSN 0036-8075 . ПМИД 30846601 .
- ^ Ву, Минни М.; Ллопис, Хуан; Адамс, Стивен; Маккаффери, Дж. Майкл; Куломаа, Маркку С.; Мейчен, Терри Э.; Мур, Сяо-Пин Х.; Цянь, Роджер Ю. (1 марта 2000 г.). «Исследование pH органелл с использованием целевого авидина и флуоресцеин-биотина» . Химия и биология . 7 (3): 197–209. дои : 10.1016/S1074-5521(00)00088-0 . ISSN 1074-5521 . ПМИД 10712929 .
- ^ Ву, Минни М.; Грейб, Майкл; Адамс, Стивен; Цянь, Роджер Ю.; Мур, Сяо-Пин Х.; Мейчен, Терри Э. (31 августа 2001 г.). «Механизмы регуляции pH в регулируемом секреторном пути» . Журнал биологической химии . 276 (35): 33027–33035. дои : 10.1074/jbc.M103917200 . ISSN 0021-9258 . ПМИД 11402049 .
- ^ Паньи, Софи; Леруж, Патрис; Фэй, Лоик; Гоморд, Вероника (февраль 1999 г.). «Сигналы и механизмы задержки белков в эндоплазматическом ретикулуме» . Журнал экспериментальной ботаники . 50 (331): 157–158. дои : 10.1093/jexbot/50.331.157 .
- ^ Дин Н.; Пелэм HR. (август 1990 г.). «Переработка белков из отсека Гольджи в ЭР у дрожжей» . Журнал клеточной биологии . 111 (2): 369–377. дои : 10.1083/jcb.111.2.369 . ПМК 2116185 . ПМИД 2199456 .