Транслокон
Транслокон (також відомий як транслокатор або канал транслокації) — комплекс білків, що забезпечує транслокацію поліпептидів через мембрани.[1] У випадку еукаріот цей термін найчастіше використовують стосовно комплексу, який транспортує щойно синтезовані поліпептиди з націлюючою сигнальною послідовністю із цитозолю у внутрішній (цистернальний або люменальний) простір ендоплазматичного ретикулуму. Цей процес транслокації вимагає, щоб білок перетинав гідрофобний ліпідний подвійний шар. Цей комплекс використовується також для інтеграції щойно синтезованих білків у саму мембрану (мембранні білки). У прокаріот подібний білковий комплекс транспортує поліпептиди через внутрішню плазматичну мембрану або інтегрує мембранні білки.[2] У будь-якому випадку білковий комплекс утворюється із секреторних білків (Sec-білків), причому гетротримерний Sec61 (відомий у прокаріот як SecYEG) слугує каналом.[3][4]
Окрім природних транслоконів існують транслокони, які патогенні бактерії можуть збирати в мембранах хазяїна, що дозволяє їм експортувати фактори вірулентності в клітини-мішені.[5]
Транслокаційний канал являє собою гетеротримерний білковий комплекс, який називається SecYEG у прокаріот і Sec61 в еукаріот.[6] Він складається з трьох субодиниць: SecY, SecE і SecG. Структура цього каналу в його неактивному стані була розкрита за допомогою рентгенівської кристалографії на археях.[4] SecY — це субодиниця великих пор. У вигляді збоку канал має форму пісочного годинника з воронкою з кожного боку. Позаклітинна воронка має невелику «пробку», утворену з альфа-спіралі. Усередині мембрани знаходиться конструкція, яка утворена з кільця із шести гідрофобних амінокислот, які виступають своїми бічними ланцюгами всередину. Під час транслокації білка пробка зсувається, і поліпептидний ланцюг переміщується з цитоплазматичної воронки через кільце пори, позаклітинну воронку, у позаклітинний простір. Гідрофобні сегменти мембранних білків виходять убік через латеральні «ворота» в ліпідну фазу і стають мембранними сегментами.[4]
У бактерій SecYEG утворює комплекс із SecDF, YajC та YidC.[7][8] У еукаріот Sec61 утворює складний комплекс з іншими білками: комплексом олігосахарилтрансферази, комплексом TRAP і мембранним білком TRAM (можливий шаперон). Стосовно інших компонентів, таких як комплекс сигнальної пептидази та рецептор SRP, неясно, якою мірою вони асоціюються з транслоконовим комплексом, до того ж ця асоціація є лише тимчасовою.[9]
При зв'язуванні з рибосомою водяниста пора, яка охоплює транслокон, оцінюється приблизно в 5 нм у діаметрі. Коли рибосома відходить від транслокона, він не розпадається на частини, однак змінює свою конформацію, і діаметр пор зменшується приблизно до 2 нм.[10]
Канал дозволяє пептидам рухатися в будь-якому напрямку, тому додаткові системи в транслоконі потрібні для переміщення пептиду в певному напрямку. Існує три типи транслокації: котрансляційна транслокація, яка відбувається під час трансляції, і два типи посттрансляційної транслокації, яка відбувається після трансляції; усі ці типи спостерігаються в еукаріот і бактерій. У той час як еукаріоти розгортають білок за допомогою BiP і використовують інші комплекси для транспортування пептиду, бактерії використовують АТФазу SecA.[11]
Під час котрансляційної транслокації транслокон з'єднується з рибосомою таким чином, що зростаючий поліпептидний ланцюг переміщується з тунелю рибосоми в канал SecY. Транслокон (транслокатор) діє як канал через гідрофобну мембрану ендоплазматичного ретикулуму (після дисоціації SRP і продовження трансляції). Поліпептид, що синтезується, проходить через канал як розгорнутий ланцюжок амінокислот. Після завершення трансляції сигнальна пептидаза відщеплює короткий сигнальний пептид від щойно синтезованого білка, залишаючи поліпептид вільним у внутрішній частині ендоплазматичного ретикулуму.[12][13]
В еукаріотах білки, що мають бути переміщені до ендоплазматичного ретикулуму, розпізнаються частинкою розпізнавання сигналу (signal-recognition particle, SRP), яка зупиняє трансляцію поліпептиду рибосомою, коли рибосома приєднується до рецептора SRP в ендоплазматичному ретикулумі. Цей процес розпізнавання базується на специфічній N-кінцевій сигнальній послідовності, яка знаходиться в перших кількох кодонах поліпептиду, який синтезується.[11] Бактерії також використовують SRP разом із шапероном YidC, подібним до еукаріотного TRAM.[11][14]
Транслокон також може транслокувати та інтегрувати мембранні білки в правильній орієнтації в мембрану ендоплазматичного ретикулуму. Механізм цього процесу повністю не вивчений, але передбачає розпізнавання та обробку транслоконом гідрофобних ділянок у поліпептиді, які мають стати трансмембранними спіралями. У цьому задіяна спеціальна «вилка», яка змінює свій відкритий і закритий стани, щоб розмістити спіралі в різних орієнтаціях («закрита» специфічними послідовностями зупинки-передачі та «відкрита» вбудованими сигнальними послідовностями).[11]
В еукаріотах посттрансляційна транслокація залежить від BiP та інших комплексів, включно з інтегральним мембранним білковим комплексом SEC62/SEC63. У цьому варіанті транслокації Sec63 допомагає BiP гідролізувати АТФ, який потім зв'язується з пептидом і «витягує» його. Цей процес повторюється для інших молекул BiP, доки весь пептид не буде витягнуто.[11]
У бактерій той самий процес виконується «виштовхуючою» АТФазою, відомою як SecA, іноді за допомогою комплексу SecDF на другому боці, який відповідальний за витягування.[15] АТФаза SecA використовує механізм «штовхання та ковзання» для переміщення поліпептиду через канал. У зв'язаному з АТФ стані SecA взаємодіє через двоспіральний палець із певним набором амінокислот у субстраті, штовхаючи їх (за допомогою гідролізу АТФ) у канал. Після цього взаємодія послаблюється, коли SecA переходить у зв'язаний з АДФ стан, дозволяючи поліпептидному ланцюгу пасивно ковзати в будь-якому напрямку. Потім SecA захоплює наступну ділянку пептиду, щоб повторити процес.[11]
Транслокатори також можуть переміщувати поліпептиди (такі як пошкоджені білки, націлені на протеасоми) з цистернального простору ендоплазматичного ретикулуму в цитозоль. Білки, що надійшли з ЕПР, розщеплюються в гіалоплазмі за допомогою протеасоми 26S (процес, відомий як ЕПР-асоційована деградація білків), і тому їх потрібно транспортувати через відповідний канал. Природа цього ретротранслокона досі залишається загадковою.
Спочатку вважалося, що канал Sec61 відповідає за цей ретроградний транспорт, оскільки малося на увазі, що транспорт через Sec61 не завжди є однонаправленим, але також може бути двонаправленим.[16] Однак дослідження структури Sec61 не підтвердило цю точку зору, і було припущено, що за транспортування з просвіту ER в цитозоль відповідають кілька різних білків.[17]
- ↑ Johnson AE, van Waes MA (1999). The translocon: a dynamic gateway at the ER membrane. Annual Review of Cell and Developmental Biology. 15: 799—842. doi:10.1146/annurev.cellbio.15.1.799. PMID 10611978.
- ↑ Gold VA, Duong F, Collinson I (2007). Structure and function of the bacterial Sec translocon. Molecular Membrane Biology. 24 (5–6): 387—94. doi:10.1080/09687680701416570. PMID 17710643.
- ↑ Deshaies RJ, Sanders SL, Feldheim DA, Schekman R (February 1991). Assembly of yeast Sec proteins involved in translocation into the endoplasmic reticulum into a membrane-bound multisubunit complex. Nature. 349 (6312): 806—8. Bibcode:1991Natur.349..806D. doi:10.1038/349806a0. PMID 2000150.
- ↑ а б в Van den Berg B, Clemons WM, Collinson I, Modis Y, Hartmann E, Harrison SC, Rapoport TA (January 2004). X-ray structure of a protein-conducting channel. Nature. 427 (6969): 36—44. Bibcode:2004Natur.427...36B. doi:10.1038/nature02218. PMID 14661030.
- ↑ Mueller CA, Broz P, Cornelis GR (June 2008). The type III secretion system tip complex and translocon. Molecular Microbiology. 68 (5): 1085—95. doi:10.1111/j.1365-2958.2008.06237.x. PMID 18430138.
- ↑ . 1 січня 2016. с. 535—544. doi:10.1016/b978-0-12-394447-4.10065-3. ISBN 978-0-12-394796-3.
{{cite encyclopedia}}: Пропущений або порожній|title=(довідка) - ↑ Duong F, Wickner W (May 1997). Distinct catalytic roles of the SecYE, SecG and SecDFyajC subunits of preprotein translocase holoenzyme. The EMBO Journal. 16 (10): 2756—68. doi:10.1093/emboj/16.10.2756. PMC 1169885. PMID 9184221.
- ↑ Scotti PA, Urbanus ML, Brunner J, de Gier JW, von Heijne G, van der Does C, Driessen AJ, Oudega B, Luirink J (February 2000). YidC, the Escherichia coli homologue of mitochondrial Oxa1p, is a component of the Sec translocase. The EMBO Journal. 19 (4): 542—9. doi:10.1093/emboj/19.4.542. PMC 305592. PMID 10675323.
{{cite journal}}: Недійсний|displayauthors=6(довідка) - ↑ Pfeffer S, Dudek J, Gogala M, Schorr S, Linxweiler J, Lang S, Becker T, Beckmann R, Zimmermann R, Förster F (2014). Structure of the mammalian oligosaccharyl-transferase complex in the native ER protein translocon. Nature Communications. 5 (5): 3072. Bibcode:2014NatCo...5.3072P. doi:10.1038/ncomms4072. PMID 24407213.
{{cite journal}}: Недійсний|displayauthors=6(довідка) - ↑ King, Robert C.; Stansfield, William D.; Mulligan, Pamela Khipple (2006). A dictionary of genetics (англ.) (вид. 7). Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-530762-7. OCLC 61758668.
- ↑ а б в г д е Osborne AR, Rapoport TA, van den Berg B (2005). Protein translocation by the Sec61/SecY channel. Annual Review of Cell and Developmental Biology. 21: 529—50. doi:10.1146/annurev.cellbio.21.012704.133214. PMID 16212506.
- ↑ Simon SM, Blobel G (May 1991). A protein-conducting channel in the endoplasmic reticulum. Cell. 65 (3): 371—80. doi:10.1016/0092-8674(91)90455-8. PMID 1902142.
- ↑ Simon SM, Blobel G (May 1992). Signal peptides open protein-conducting channels in E. coli. Cell. 69 (4): 677—84. doi:10.1016/0092-8674(92)90231-z. PMID 1375130.
- ↑ Zhu L, Kaback HR, Dalbey RE (September 2013). YidC protein, a molecular chaperone for LacY protein folding via the SecYEG protein machinery. The Journal of Biological Chemistry. 288 (39): 28180—94. doi:10.1074/jbc.M113.491613. PMC 3784728. PMID 23928306.
- ↑ Lycklama A, Nijeholt JA, Driessen AJ (April 2012). The bacterial Sec-translocase: structure and mechanism. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 367 (1592): 1016—28. doi:10.1098/rstb.2011.0201. PMC 3297432. PMID 22411975.
- ↑ Römisch K (December 1999). Surfing the Sec61 channel: bidirectional protein translocation across the ER membrane. Journal of Cell Science. 112 ( Pt 23) (23): 4185—91. doi:10.1242/jcs.112.23.4185. PMID 10564637.
- ↑ Hampton RY, Sommer T (August 2012). Finding the will and the way of ERAD substrate retrotranslocation. Current Opinion in Cell Biology. 24 (4): 460—6. doi:10.1016/j.ceb.2012.05.010. PMID 22854296.