Транслокон
 | Эта статья может быть слишком технической для понимания большинства читателей . ( сентябрь 2010 г. ) |
Транслокон транслокатор (также известный как или канал транслокации ) представляет собой комплекс белков, связанных с транслокацией полипептидов через мембраны. [ 1 ] У эукариот термин транслокон чаще всего относится к комплексу, который транспортирует образующиеся полипептиды с нацеливающей сигнальной последовательностью во внутреннее (цистернальное или просветное) пространство эндоплазматической сети (ЭР) из цитозоля . Этот процесс транслокации требует, чтобы белок пересекал гидрофобный липидный бислой . Этот же комплекс используется и для интеграции возникающих белков в саму мембрану ( мембранные белки ). У прокариот аналогичный белковый комплекс транспортирует полипептиды через (внутреннюю) плазматическую мембрану или интегрирует мембранные белки. [ 2 ] В любом случае белковый комплекс образуется из белков Sec гетеротримерный Sec61 . (Sec: секреторный), причем каналом является [ 3 ] У прокариот гомологичный комплекс каналов известен как SecYEG. [ 4 ]
В этой статье основное внимание уделяется нативным транслоконам клетки, но патогены также могут собирать другие транслоконы в мембранах своих хозяев, что позволяет им экспортировать факторы вирулентности в клетки-мишени. [ 5 ]
Центральный канал
[ редактировать ]Канал транслокации представляет собой гетеротримерный белковый комплекс, называемый SecYEG у прокариот и Sec61 у эукариот. [ 6 ] Он состоит из субъединиц SecY, SecE и SecG. Структура этого канала в незадействованном состоянии была расшифрована методом рентгеновской кристаллографии на археях . [ 4 ] SecY — субъединица крупных пор. При виде сбоку канал имеет форму песочных часов с воронками с каждой стороны. Внеклеточная воронка имеет небольшую «пробку», образованную альфа-спиралью . В середине мембраны находится конструкция, образованная поровым кольцом из шести гидрофобных аминокислот, выступающих своими боковыми цепями внутрь. Во время транслокации белка пробка отодвигается, и полипептидная цепь перемещается из цитоплазматической воронки через поровое кольцо, внеклеточную воронку, во внеклеточное пространство. Гидрофобные сегменты мембранных белков выходят боком через латеральные ворота в липидную фазу и становятся трансмембранными сегментами. [ 4 ]
У бактерий SecYEG образует комплекс с SecDF, YajC и YidC. [ 7 ] [ 8 ] У эукариот Sec61 образует комплекс с олигосахарилтрансферазным комплексом, комплексом TRAP и мембранным белком TRAM (возможный шаперон). Что касается других компонентов, таких как комплекс сигнальной пептидазы и рецептор SRP, неясно, в какой степени они лишь временно связываются с комплексом транслокон. [ 9 ]
Транслокация
[ редактировать ]Канал позволяет пептидам двигаться в любом направлении, поэтому для перемещения пептида в определенном направлении необходимы дополнительные системы в транслоконе. Существует три типа транслокации: котрансляционная транслокация, которая происходит во время трансляции, и два типа посттрансляционной транслокации, которая происходит после трансляции, каждый из которых наблюдается у эукариот и бактерий. В то время как эукариоты разворачивают белок с помощью BiP и используют другие комплексы для транспортировки пептида, бактерии используют АТФазу SecA . [ 10 ]
Совместный перевод
[ редактировать ]
При котрансляционной транслокации транслокон связывается с рибосомой, так что растущая образующаяся полипептидная цепь перемещается из туннеля рибосомы в канал SecY. Транслокон (транслокатор) действует как канал через гидрофобную мембрану эндоплазматического ретикулума (после SRP диссоциации и продолжения трансляции). Возникающий полипептид проходит через канал в виде развернутой цепочки аминокислот, потенциально управляемой броуновским храповым механизмом . После завершения трансляции сигнальная пептидаза отщепляет короткий сигнальный пептид от формирующегося белка, оставляя полипептид свободным внутри эндоплазматического ретикулума. [ 11 ] [ 12 ]
У эукариот белки, которые должны быть перемещены в эндоплазматический ретикулум, распознаются частицей распознавания сигнала (SRP), которая останавливает трансляцию полипептида рибосомой , одновременно прикрепляя рибосому к рецептору SRP на эндоплазматической сети. Это событие распознавания основано на специфической N-концевой сигнальной последовательности, которая находится в первых нескольких кодонах синтезируемого полипептида. [ 10 ] Бактерии также используют SRP вместе с шапероном YidC, который похож на TRAM эукариот. [ 13 ] [ 10 ]
Транслокон также может перемещать и интегрировать мембранные белки в правильной ориентации в мембрану эндоплазматического ретикулума. Механизм этого процесса до конца не изучен, но он включает распознавание и процессинг транслоконом гидрофобных участков аминокислотной последовательности, которым суждено стать трансмембранными спиралями . Закрываясь последовательностями стоп-переноса и открываясь встроенными сигнальными последовательностями, пробка переключается между открытым и закрытым состояниями, размещая спирали в разных ориентациях. [ 10 ]
Посттрансляционный
[ редактировать ]У эукариот посттрансляционная транслокация зависит от BiP и других комплексов, включая комплекс SEC62 / SEC63 интегральный мембранный белковый . В этом режиме транслокации Sec63 помогает BiP гидролизовать АТФ, который затем связывается с пептидом и «вытягивает» его. Этот процесс повторяется для других молекул BiP до тех пор, пока не будет протянут весь пептид. [ 10 ]
У бактерий тот же процесс осуществляется «толкающей» АТФазой, известной как SecA , которой иногда помогает комплекс SecDF на другой стороне, ответственный за вытягивание. [ 14 ] АТФаза SecA использует механизм «толкай и скользи» для перемещения полипептида через канал. В АТФ-связанном состоянии SecA взаимодействует через двухспиральный палец с набором аминокислот в субстрате, проталкивая их (с гидролизом АТФ) в канал. Затем взаимодействие ослабляется, когда SecA переходит в связанное с АДФ состояние, позволяя полипептидной цепи пассивно скользить в любом направлении. Затем SecA захватывает следующий участок пептида, чтобы повторить процесс. [ 10 ]
ЭР-ретротранслокон
[ редактировать ]Транслокаторы также могут перемещать полипептиды (например, поврежденные белки, нацеленные на протеасомы ) из цистернального пространства эндоплазматической сети в цитозоль. ER-белки разрушаются в цитозоле под действием 26S протеасомы (процесс, известный как деградация белков, связанных с эндоплазматическим ретикулумом) , и поэтому они должны транспортироваться по соответствующему каналу. Этот ретротранслокон до сих пор остается загадкой.
Первоначально считалось, что за этот ретроградный транспорт отвечает канал Sec61, подразумевая, что транспорт через Sec61 не всегда однонаправленный, но также может быть двунаправленным. [ 15 ] Однако структура Sec61 не подтверждает эту точку зрения, и было предположено, что несколько различных белков ответственны за транспорт из просвета ER в цитозоль. [ 16 ]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Джонсон А.Е., ван Ваес М.А. (1999). «Транлокон: динамический шлюз на мембране ЭР». Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития . 15 : 799–842. дои : 10.1146/annurev.cellbio.15.1.799 . ПМИД 10611978 .
- ^ Голд В.А., Дуонг Ф., Коллинсон И. (2007). «Структура и функция бактериального транслокона Sec» . Молекулярная мембранная биология . 24 (5–6): 387–94. дои : 10.1080/09687680701416570 . ПМИД 17710643 . S2CID 83946219 .
- ^ Деше Р.Дж., Сандерс С.Л., Фельдхайм Д.А., Шекман Р. (февраль 1991 г.). «Сборка дрожжевых белков Sec, участвующих в транслокации в эндоплазматический ретикулум, в мембраносвязанный мультисубъединичный комплекс». Природа . 349 (6312): 806–8. Бибкод : 1991Natur.349..806D . дои : 10.1038/349806a0 . ПМИД 2000150 . S2CID 31383053 .
- ^ Jump up to: а б с Ван ден Берг Б., Клемонс В.М., Коллинсон И., Модис Ю., Хартманн Э., Харрисон С.К., Рапопорт Т.А. (январь 2004 г.). «Рентгеновская структура белково-проводящего канала». Природа . 427 (6969): 36–44. Бибкод : 2004Natur.427...36B . дои : 10.1038/nature02218 . ПМИД 14661030 . S2CID 4360143 .
- ^ Мюллер К.А., Броз П., Корнелис Г.Р. (июнь 2008 г.). «Комплекс кончика системы секреции III типа и транслокон» . Молекулярная микробиология . 68 (5): 1085–95. дои : 10.1111/j.1365-2958.2008.06237.x . ПМИД 18430138 . S2CID 205366024 .
- ^ Чанг Зи (01 января 2016 г.). «Биогенез секреторных белков». В Брэдшоу Р.А., Шталь П.Д. (ред.). Энциклопедия клеточной биологии . Уолтем: Академическая пресса. стр. 535–544. дои : 10.1016/b978-0-12-394447-4.10065-3 . ISBN 978-0-12-394796-3 .
- ^ Дуонг Ф., Викнер В. (май 1997 г.). «Различные каталитические роли субъединиц SecYE, SecG и SecDFyajC пребелкового холофермента транслоказы» . Журнал ЭМБО . 16 (10): 2756–68. дои : 10.1093/emboj/16.10.2756 . ПМЦ 1169885 . ПМИД 9184221 .
- ^ Скотти П.А., Урбанус М.Л., Бруннер Дж., де Гир Дж.В., фон Хейне Г., ван дер Доес С. и др. (февраль 2000 г.). «YidC, гомолог митохондриального Oxa1p Escherichia coli, является компонентом транслоказы Sec» . Журнал ЭМБО . 19 (4): 542–9. дои : 10.1093/emboj/19.4.542 . ПМК 305592 . ПМИД 10675323 .
- ^ Пфеффер С., Дудек Дж., Гогала М., Шорр С., Линксвайлер Дж., Ланг С. и др. (2014). «Структура комплекса олигосахарил-трансферазы млекопитающих в транслоконе нативного белка ER» . Природные коммуникации . 5 (5): 3072. Бибкод : 2014NatCo...5.3072P . дои : 10.1038/ncomms4072 . ПМИД 24407213 .
- ^ Jump up to: а б с д и ж Осборн А.Р., Рапопорт Т.А., ван ден Берг Б. (2005). «Транслокация белков по каналу Sec61/SecY». Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития . 21 : 529–50. doi : 10.1146/annurev.cellbio.21.012704.133214 . ПМИД 16212506 .
- ^ Саймон С.М., Блобель Г. (май 1991 г.). «Белкопроводящий канал в эндоплазматической сети». Клетка . 65 (3): 371–80. дои : 10.1016/0092-8674(91)90455-8 . ПМИД 1902142 . S2CID 33241198 .
- ^ Саймон С.М., Блобель Г. (май 1992 г.). «Сигнальные пептиды открывают белково-проводящие каналы в E. coli». Клетка . 69 (4): 677–84. дои : 10.1016/0092-8674(92)90231-з . ПМИД 1375130 . S2CID 24540393 .
- ^ Чжу Л., Кабак Х.Р., Далбей Р.Э. (сентябрь 2013 г.). «Белок YidC, молекулярный шаперон для сворачивания белка LacY с помощью белкового механизма SecYEG» . Журнал биологической химии . 288 (39): 28180–94. дои : 10.1074/jbc.M113.491613 . ПМЦ 3784728 . ПМИД 23928306 .
- ^ Ликлама А., Ниджехольт Дж.А., Дриссен А.Дж. (апрель 2012 г.). «Бактериальная сек-транслоказа: строение и механизм действия» . Философские труды Лондонского королевского общества. Серия Б, Биологические науки . 367 (1592): 1016–28. дои : 10.1098/rstb.2011.0201 . ПМК 3297432 . ПМИД 22411975 .
- ^ Ремиш К. (декабрь 1999 г.). «Серфинг по каналу Sec61: двунаправленная транслокация белка через мембрану ЭР». Журнал клеточной науки . 112 (Пт 23) (23): 4185–91. дои : 10.1242/jcs.112.23.4185 . ПМИД 10564637 .
- ^ Хэмптон Р.Ю., Соммер Т. (август 2012 г.). «В поисках воли и пути ретротранслокации субстрата ERAD». Современное мнение в области клеточной биологии . 24 (4): 460–6. дои : 10.1016/j.ceb.2012.05.010 . ПМИД 22854296 .