Трансмембранная домен
Трансмембранный домен (TMD) представляет собой мембранный белковый домен . TMD могут состоять из одной или нескольких альфа-списков или трансмембранной бета-бочки . Поскольку внутренняя часть липидного бислоя является гидрофобным , аминокислотные остатки в TMD часто являются гидрофобными, хотя такие белки, как мембранные насосы и ионные каналы, могут содержать полярные остатки. ТМД сильно различаются по размеру и гидрофобности ; Они могут принять специфичные для органелле свойства. [ 1 ]
Функции трансмембранных доменов
[ редактировать ]Известно, что трансмембранные домены выполняют различные функции. К ним относятся:
- Закрепление трансмембранных белков на мембрану.
Рецептор AMPA, прикрепленный к мембране с помощью трансмембранного домена. - Облегчение молекулярного транспорта молекул, таких как ионы и белки, через биологические мембраны ; Обычно гидрофильные остатки и сайты связывания в TMD помогают в этом процессе.
- Передача сигнала через мембрану; Многие трансмембранные белки, такие как G-белковые рецепторы , получают внеклеточные сигналы. Затем TMD распространяют эти сигналы через мембрану, чтобы вызвать внутриклеточный эффект.
- Помощь в слиянии пузырьков ; Функция TMD не совсем понятна, но было показано, что они имеют решающее значение для реакции слияния, возможно, в результате TMD, влияющих на напряжение липидного бислоя. [ 2 ]
- Опосредование транспорта и сортировки трансмембранных белков; Было показано, что TMD работают в тандеме с цитозольными сигналами сортировки, причем длина и гидрофобность являются основными детерминантами в сортировке TDM. Более длинные и более гидрофобные TMD помогают в сортирующих белках в клеточной мембране, тогда как более короткие и менее гидрофобные TMD используются для сохранения белков в эндоплазматическом ретикулуме и аппарате Гольги . Точный механизм этого процесса до сих пор неизвестен. [ 3 ]
Идентификация трансмембранных спиралей
[ редактировать ]Трансмембранные спирали видны в структурах мембранных белков, определяемых рентгеновской дифракцией . Они также могут быть предсказаны на основе шкал гидрофобности . Поскольку интерьер бислоя и интерьеры большинства белков известной структуры являются гидрофобными , предполагается, что это является требованием аминокислот, которые охватывают мембрану, что они также являются гидрофобными. Тем не менее, мембранные насосы и ионные каналы также содержат многочисленные заряженные и полярные остатки в рамках в целом неполярных трансмембранных сегментах.
Использование «Анализ гидрофобности» для прогнозирования трансмембранных спиралей позволяет прогнозировать «трансмембранную топологию» белка; т.е. предсказание того, какие части этого выступают в клетку, какие части выступают, и сколько раз белковая цепь пересекает мембрану.
Трансмембранные спирали также могут быть идентифицированы в Silico с использованием биоинформационного инструмента TMHMM . [ 4 ]
Роль биогенеза мембранного белка и контроля качества
[ редактировать ]Поскольку трансляция белка происходит в цитозоле ( водная среда), требуются факторы, которые распознают TMD и защищают их в этой враждебной среде. дополнительные факторы, которые позволяют включить TMD в целевую мембрану (т.е. эндоплазматический ретикулум или другие органеллы). Также требуются [ 5 ] Факторы также обнаруживают неправильное сворачивание TMD в мембране и выполняют функции контроля качества. Эти факторы должны быть в состоянии распознавать сильно варьируемый набор TMD и могут быть разделены на факторы, которые активны в цитозоле или активны в мембране. [ 5 ]
Цитозольные факторы распознавания
[ редактировать ]Считается, что факторы распознавания цитозола используют две различные стратегии. [ 5 ] В совместной трансляционной стратегии распознавание и экранирование связаны с синтезом белка. Исследования ассоциаций широкого генома показывают, что большинство мембранных белков, нацеленных на эндоплазматический ретикулум, обрабатываются частица распознавания сигнала , которая связана с туннелем рибосомного выхода и инициирует распознавание и экранирование в качестве белка. Вторая стратегия включает в себя индикаторские белки, определяемые одним TMD, расположенным рядом с карбоксильным термином мембранного белка. После завершения трансляции TMD, закрепленный на хвосте, остается в туннеле рибосомного выхода, а АТФаза опосредует нацеливание на эндоплазматический ретикулум. Примеры факторов шаттта включают TRC40 у более высоких эукариот и GET3 в дрожжах. Кроме того, общие факторы, связывающие TMD, защищают от агрегации и других нарушений взаимодействий. SGTA и кальмодулин являются двумя известными общими TMD-связывающими факторами. Контроль качества мембранных белков включает в себя TMD-связывающие факторы, которые связаны с Убиквитинирование протеасомная система.
Факторы распознавания мембраны
[ редактировать ]После транспортировки факторы помогают вставить TMD в группу гидрофильного слоя фосфата «головы» фосфолипидной мембраны. [ 5 ] Факторы контроля качества должны быть в состоянии различать функцию и топологию, а также облегчить экстракцию в цитозоль. Частицы распознавания сигнала транспортируют мембранные белки в канал транслокации SEC , позиционируя туннельный туннель рибосомы, проксимальный к центральному транскону , и сводит к минимуму воздействие TMD на цитозоль. Инсайты также могут опосредовать вставку TMD в липидный бислой . Инсайты включают бактериальный YIDC, митохондриальный OXA1 и хлоропласт ALB3, все из которых эволюционно связаны. Консервативные . семейства ферментов HRD1 и Derlin являются примерами факторов контроля качества, связанной с мембраной
Примеры
[ редактировать ]- Тетраспанины имеют 4 консервативных трансмембранных домена.
- Белки Mildew Locus O ( MLO ) имеют 7 консервативных трансмембранных доменов, которые кодируют альфа -спирали. [ 6 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Альбертс, Брюс; Джонсон, Александр; Льюис, Джулиан; Рафф, Мартин; Робертс, Кит; Уолтер, Питер (2002). «Мембранные белки» . Молекулярная биология клетки. 4 -е издание .
- ^ Langosch, D.; Hofmann, M.; Ungermann, C. (апрель 2007 г.). «Роль трансмембранных доменов в мембранном слиянии» . Клеточные и молекулярные науки о жизни . 64 (7–8): 850–864. doi : 10.1007/s00018-007-6439-x . ISSN 1420-682X . PMC 11136198 . PMID 17429580 . S2CID 23714815 .
- ^ Коссон, Пьер; Перрин, Джеки; Бонифачино, Хуан С. (2013-10-01). «Якоря Aweigh: локализация белка и транспорт, опосредованные трансмембранными доменами» . Тенденции в клеточной биологии . 23 (10): 511–517. doi : 10.1016/j.tcb.2013.05.005 . ISSN 0962-8924 . PMC 3783643 . PMID 23806646 .
- ^ Крог А., Ларссон Б., фон Хейне Г., Соннхаммер Эль (январь 2001 г.). «Прогнозирование топологии трансмембранного белка со скрытой моделью Маркова: применение для полных геномов». Журнал молекулярной биологии . 305 (3): 567–80. doi : 10.1006/jmbi.2000.4315 . PMID 11152613 .
- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Гуна, Алина; Хегде, Рамануджан С. (2018-04-23). «Процемембранное распознавание домена во время биогенеза мембранного белка и контроля качества» . Текущая биология . 28 (8): R498 - R511. doi : 10.1016/j.cub.2018.02.004 . ISSN 1879-0445 . PMID 29689233 . S2CID 13839449 .
- ^ Devoto A, Hartmann HA, Piffanelli P, Elliott C, Simmons C, Taramino G, et al. (Январь 2003). «Молекулярная филогения и эволюция растений-специфического семилетнего семейства MLO». Журнал молекулярной эволюции . 56 (1): 77–88. Bibcode : 2003jmole..56 ... 77d . doi : 10.1007/s00239-002-2382-5 . PMID 12569425 . S2CID 25514671 .