Механизм импорта белка в пероксисому
Добавил пользователь Евгений Кузнецов Обновлено: 21.12.2024
• Сигнальные последовательности пероксисом узнаются в цитозоле и позиционируются в транслокационный канал
• Белки импортируются в пероксисомы после сворачивания
• Белки, узнающие сигнальные последовательности пероксисом, при импорте остаются в связанном с ними состоянии. Они входят в органеллу и выходят из нее
• Мембраны пероксисом образуются при отпочковывании от мембран ЭПР
Так же как и при транспорте в эндоплазматический ретикулум (ЭПР), митохондрии и хлоропласты, белки позиционируются и транслоцируются прямо в пероксисомы. Эти органеллы участвуют в таких окислительных процессах, как окисление жирных кислот и образование перекиси водорода, и окружены одним липидным бислоем. В отличие от митохондрий и хлоропластов, пероксисомы не содержат собственного генома, и поэтому все их белки должны импортироваться из цитозоля. Происхождение пероксисом представлялось не вполне ясным, пока не было убедительно продемонстрировано, что они образовались из ЭПР. Их предшественники, которые отпочковались от ЭПР, содержат лишь минимальный набор характерных компонентов, и большая часть белков пероксисом импортируется в органеллы на более поздней стадии их развития.
После завершения трансляции белки содержимого пероксисом или их матрикса направляются в органеллу по одному из двух путей. Один путь реализуется с участием С-терминального сигнала пероксисомального адресования (PTS1). Простейшие последовательности PTS1 гораздо короче, чем сигнальные последовательности большинства других органелл, и часто состоят всего из трех остатков аминокислот. Подобно другим сигнальным последовательностям, они различаются по составу. (Каноническая последовательность, содержит серин, цистеин или аланин, после которого расположен остаток основной аминокислоты, а затем лейцин.) Наличие дополнительных аминокислот вне последовательности PTS1 может усиливать адресный сигнал, особенно в случаях, когда состав основной сигнальной последовательности отличается от канонического.
Белки, имеющие PTS1, позиционируются на пероксисомах с участием цитозольного белка Рех5р, который связывается с сигнальной последовательностью. Белки, имеющие PTS2, которые распространены в меньшей степени, чем PTS1, несут более длинные последовательности, обычно расположенные в N-терминальной части молекулы. Эти последовательности представляют собой часть более крупного пептида, который отщепляется после окончания процесса транспорта. Белки PTS2 узнаются и позиционируются другим белком цитозоля, Рех7р. У млекопитающих адресование белков с PTS2 происходит с участием белка, представляющего собой альтернативный вариант сплайсинга Рех5р. Пути пероксисомального импорта белков, с участием PTS1 и PTS2, характеризуются наличием в мембране общих компонентов. К числу их относится комплекс заякоривания, состоящий по крайней мере из трех белков, Рех17р, Рех14р и Рех13р.
Впрочем, также существуют белки, уникальные для каждого пути импорта. Могут существовать и другие механизмы адресования белков в пероксисомальный матрикс, независимые от PTS1 и PTS2, однако о них известно мало.
Хотя механизм импорта белков матрикса пероксисом исследован не в полной мере, он существенным образом отличается от транслокации белков в ЭПР, митохондрии и хлоропласты, по крайней мере в одном отношении: белки матрикса пероксисом импортируются после того, как они приобрели в цитозоле нативную или даже олигомерную структуру. Эта особенность импортируемых белков хорошо иллюстрируется электронно-микроскопическими исследованиями препаратов, содержащих частицы коллоидного золота, размерами 90 А, покрытые пептидами PTS1. Несмотря на большие размеры, такие частицы способны импортироваться в пероксисомы. В этом отношении импорт белков в матрикс пероксисом напоминает транспорт через комплекс ядерных пор (см. 5 Структура ядра и процессы транспорта).
Вместе с тем, при транспорте в ядро и пероксисому, рецептор, узнающий сигнальную последовательность (т. е. Рех5р при пероксисомальном транспорте и импортины при ядерном транспорте), переносится вместе с транслоцируемым субстратом через мембрану. Рецептор затем экспортируется отдельно и в дальнейшем используется. Содержимое пероксисомы было бы токсично для клетки, если мембрана органеллы была бы также проницаема для белков и мелких молекул, как ядерная оболочка. Поэтому канал транслокации в пероксисоме должен обладать системой эффективного воротного механизма, гарантирующего, что из органеллы ничего не выходит. Каким образом осуществляется такой контроль, неизвестно.
В отличие от полностью транслоцируемых белков, импорт мембранных компонентов пероксисом происходит по-другому. Предполагается, что в процессе участвуют несколько белков, включая Рех19р, Рех3р и Рех16р, причем Рех19р, вероятно, служит рецептором импорта. Однако роли этих белков остаются невыясненными.
Обе системы используют некоторые общие компоненты канала транспорта, однако остальные компоненты специфичны для каждой из них.
Белки, узнающие сигнальные последовательности пероксисом, импортируются вместе со своими субстратами.
видны частицы золота, покрытые пептидом PTS1, которые были импортированы в пероксисомы.
Размеры золотых частиц составляют 90 А в диаметре,
т. е. существенно выше, чем размеры большинства глобулярных белков.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
-