Транслокон - Translocon

В Translocon (широко известный как транслокатор или же канал транслокации) представляет собой комплекс белки связанный с перемещение из полипептиды через мембраны.[1] В эукариоты термин транслокон чаще всего относится к комплексу, который переносит зарождающиеся полипептиды с сигнальной последовательностью направленного действия во внутреннее (цистернальное или просветное) пространство эндоплазматический ретикулум (ER) из цитозоль. Этот процесс транслокации требует, чтобы белок пересек гидрофобный липидный бислой. Этот же комплекс используется также для интеграции зарождающихся белки в саму мембрану (мембранные белки ). В прокариоты подобный белковый комплекс транспортирует полипептиды через (внутреннюю) плазматическую мембрану или интегрирует мембранные белки.[2] Бактериальный патогены могут также собирать другие транслоконы в своих мембранах хозяина, что позволяет им экспортировать факторы вирулентности в свои клетки-мишени.[3]

В любом случае белковый комплекс формируется из Sec белки (Sec: секреторный), с гетротримерным Sec61 являясь каналом.[4] У прокариот комплекс гомологичных каналов известен как SecYEG.[5]

Центральный канал

Основная статья: Sec61

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 нерабочем состоянии была определена методом рентгеновской кристаллографии в археи.[5] SecY представляет собой субъединицу с крупными порами. На виде сбоку канал имеет форму песочных часов с воронками с каждой стороны. Внеклеточная воронка имеет небольшую «пробку», образованную из альфа-спираль. В середине мембраны находится конструкция, состоящая из порового кольца из шести гидрофобных аминокислот, которые выступают своими боковыми цепями внутрь. Во время транслокации белка пробка перемещается в сторону, и полипептидная цепь перемещается из цитоплазматической воронки через кольцо поры, внеклеточную воронку, во внеклеточное пространство. Гидрофобные сегменты мембранных белков выходят боком через боковые ворота в липидную фазу и становятся сегментами, пронизывающими мембрану.[5]

В Кишечная палочкаКомплексы SecYEG димеризуются на мембране.[7] У эукариот несколько копий Sec61 объединяются и образуют более крупный комплекс вместе с дополнительными компонентами, такими как олигосахарилтрансфераза комплекс, комплекс TRAP и мембранный белок TRAM (возможный шаперон). Для других компонентов, таких как сигнальная пептидаза комплекс и рецептор SRP неясно, в какой степени они только временно связываются с комплексом транслокона.[8]

Перемещение

Канал позволяет пептидам двигаться в любом направлении, поэтому для перемещения пептида в определенном направлении требуются дополнительные системы в транслоконе. Существует три типа транслокации: котрансляционная транслокация, которая происходит во время трансляции, и два типа посттрансляционной транслокации, которая происходит после транслокации, каждая из которых наблюдается у эукариот и бактерий. В то время как эукариоты разворачивают белок с BiP и использовать другие комплексы для транспортировки пептида, бактерии используют SecA АТФаза.[9]

Совместный перевод

ЭР транслокон комплекс. Многие белковые комплексы участвуют в синтезе белка. Фактическое производство происходит в рибосомах (желтых и голубых). Через транслокон ER (зеленый: Sec61, синий: комплекс TRAP и красный: комплекс олигосахарилтрансферазы) вновь синтезированный белок транспортируется через мембрану (серый) внутрь ER. Sec61 является проводящим белок каналом, а OST добавляет сахарные фрагменты к формирующемуся белку.

При ко-трансляционной транслокации транслокон ассоциируется с рибосома так что растущая растущая полипептидная цепь перемещается из туннеля рибосомы в канал SecY. Транслокон (транслокатор) действует как канал через гидрофобную мембрану эндоплазматического ретикулума (после диссоциации SRP и продолжения трансляции). Возникающий полипептид проходит через канал в виде развернутой цепочки аминокислот, потенциально управляемой Броуновский храповик. После завершения трансляции сигнальная пептидаза отщепляет короткий сигнальный пептид от возникающего белка, оставляя полипептид свободным внутри эндоплазматического ретикулума.[10][11]

У эукариот белки, которые должны быть перемещены в эндоплазматический ретикулум, распознаются сигнальная частица (SRP), который останавливает перевод полипептида рибосома в то время как он прикрепляет рибосому к рецептору SRP на эндоплазматическом ретикулуме. Это событие распознавания основано на конкретной N-концевой сигнальной последовательности, которая находится в нескольких первых кодонах синтезируемого полипептида.[9] Бактерии также используют SRP вместе с шапероном YidC, который похож на TRAM эукариот.[12][9]

Транслокон также может перемещать и интегрировать мембранные белки в правильной ориентации в мембрану эндоплазматического ретикулума. Механизм этого процесса до конца не изучен, но включает распознавание и обработку транслоконом гидрофобных участков в аминокислотной последовательности, которым суждено стать трансмембранные спирали. Закрытый последовательностями остановки-переноса и открытый встроенными сигнальными последовательностями, вилка переключается между своим открытым и закрытым состояниями, чтобы разместить спирали в разных ориентациях.[9]

Пост-трансляционный

У эукариот посттрансляционная транслокация зависит от BiP и другие комплексы, в том числе SEC62 /SEC63 интегральный мембранный белок сложный. В этом режиме транслокации Sec63 помогает BiP гидролизовать АТФ, который затем связывается с пептидом и «вытягивает» его. Этот процесс повторяется для других молекул BiP, пока не пройдет весь пептид.[9]

В бактериях тот же процесс осуществляется «толкающей» АТФазой, известной как SecA, иногда с помощью комплекса SecDF на другой стороне, ответственной за вытягивание.[13] SecA-АТФаза использует механизм «толкни и сдвинь» для перемещения полипептида по каналу. В состоянии, связанном с АТФ, SecA взаимодействует посредством двухспирального пальца с подмножеством аминокислот в субстрате, проталкивая их (с гидролизом АТФ) в канал. Затем взаимодействие ослабевает, когда SecA входит в состояние, связанное с АДФ, позволяя полипептидной цепи пассивно скользить в любом направлении. Затем SecA захватывает следующий участок пептида, чтобы повторить процесс.[9]

ER-ретротранслокон

Транслокаторы также могут перемещать полипептиды (например, поврежденные белки, нацеленные на протеасомы ) из цистернального пространства эндоплазматического ретикулума в цитозоль. ER-белки деградируют в цитозоль к 26S протеасома, процесс, известный как деградация белков, связанная с эндоплазматическим ретикулумом, и поэтому должны транспортироваться по соответствующему каналу. Этот ретротранслокон все еще загадочен.

Первоначально считалось, что канал Sec61 отвечает за этот ретроградный транспорт, подразумевая, что транспорт через Sec61 не всегда является однонаправленным, но также может быть двунаправленным.[14] Однако структура Sec61 не поддерживает эту точку зрения, и предполагается, что несколько различных белков ответственны за транспорт из просвета ER в цитозоль.[15]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Johnson, A.E .; ван Ваес, М.А. (1999). «Транслокон: динамический шлюз на мембране ER». Анну. Rev. Cell Dev. Биол. 15: 799–842. Дои:10.1146 / annurev.cellbio.15.1.799. PMID  10611978.
  2. ^ Голд VA, Duong F, Collinson I (2007). «Структура и функция бактериального транслокона Sec». Мол. Membr. Биол. 24 (5–6): 387–94. Дои:10.1080/09687680701416570. PMID  17710643.
  3. ^ Мюллер К.А., Броз П., Корнелис Г.Р. (июнь 2008 г.). «Комплекс верхушки секрета III типа и транслокон». Мол. Микробиол. 68 (5): 1085–95. Дои:10.1111 / j.1365-2958.2008.06237.x. PMID  18430138.
  4. ^ Deshaies RJ, Sanders SL, Feldheim DA, Schekman R (1991). «Сборка дрожжевых белков Sec, участвующих в транслокации в эндоплазматический ретикулум, в мембраносвязанный мультисубъединичный комплекс». Природа. 349 (6312): 806–8. Bibcode:1991Натура.349..806D. Дои:10.1038 / 349806a0. PMID  2000150.
  5. ^ а б c Ван Ден Берг, B; Clemons Jr, W. M .; Коллинсон, я; Модис, Y; Hartmann, E; Harrison, S.C .; Рапопорт, Т.А. (январь 2004 г.). «Рентгеновское строение белок-проводящего канала». Природа. 427 (6969): 36–44. Bibcode:2004Натура 427 ... 36Б. Дои:10.1038 / природа02218. PMID  14661030.
  6. ^ Чанг, З. (01.01.2016), Брэдшоу, Ральф А.; Шталь, Филип Д. (ред.), «Биогенез секреторных белков», Энциклопедия клеточной биологии, Waltham: Academic Press, стр. 535–544, Дои:10.1016 / b978-0-12-394447-4.10065-3, ISBN  978-0-12-394796-3, получено 2020-12-17
  7. ^ Брейтон К., Хааз В., Рапопорт Т.А., Кюльбрандт В., Коллинсон И. (август 2002 г.). «Трехмерная структура бактериального комплекса транслокации белков SecYEG». Природа. 418 (6898): 662–5. Bibcode:2002Натура.418..662Б. Дои:10.1038 / природа00827. PMID  12167867.
  8. ^ Пфеффер С., Дудек Дж., Гогала М., Шорр С., Линксвайлер Дж., Ланг С., Беккер Т., Бекманн Р., Циммерманн Р., Фёрстер Ф. (2014). «Структура комплекса олигосахарилтрансферазы млекопитающих в транслоконе нативного белка ER». Nat. Сообщество. 5 (5): 3072. Bibcode:2014 НатКо ... 5E3072P. Дои:10.1038 / ncomms4072. PMID  24407213.
  9. ^ а б c d е ж Осборн, АР; Рапопорт Т.А.; ван ден Берг, Б. (2005). «Транслокация белка по каналу Sec61 / SecY». Ежегодный обзор клеточной биологии и биологии развития. 21: 529–50. Дои:10.1146 / annurev.cellbio.21.012704.133214. PMID  16212506.
  10. ^ Саймон, Сэнфорд М .; Блобель, Гюнтер (1991). «Канал, проводящий белок в эндоплазматическом ретикулуме». Клетка. 65 (3): 371–380. Дои:10.1016/0092-8674(91)90455-8.
  11. ^ Саймон, Сэнфорд М .; Блобель, Гюнтер (1992). «Сигнальные пептиды открывают белок-проводящие каналы в E. coli». Клетка. 69 (4): 677–684. Дои:10.1016 / 0092-8674 (92) 90231-з.
  12. ^ Zhu, L .; Kaback, H.R .; Далби, Р. (2013). «Белок YidC, молекулярный шаперон для сворачивания белка LacY с помощью белкового механизма SecYEG». Журнал биологической химии. 288 (39): 28180–28194. Дои:10.1074 / jbc.M113.491613. ЧВК  3784728. PMID  23928306.
  13. ^ Lycklama A Nijeholt, J.A .; Дриссен, А.Дж. (2012). «Бактериальная Sec-транслоказа: структура и механизм». Философские труды Лондонского королевского общества. Серия B, Биологические науки. 367 (1592): 1016–1028. Дои:10.1098 / rstb.2011.0201. ЧВК  3297432. PMID  22411975.
  14. ^ Ремиш К. (декабрь 1999 г.). «Серфинг по каналу Sec61: двунаправленная транслокация белка через мембрану ER». J. Cell Sci. 112 (23): 4185–91. PMID  10564637.
  15. ^ Hampton, R. Y .; Соммер Т. (2012). «В поисках воли и пути ретротранслокации субстрата ERAD». Текущее мнение в области клеточной биологии. 24 (4): 460–6. Дои:10.1016 / j.ceb.2012.05.010. PMID  22854296.