Синтез белка и его созревание
А. Синтез белка в шероховатом
эндоплазматическом ретикулуме
Биосинтез белка [трансляция мРНК
(mRNA)] всегда начинается в цитоплазме (1). Определенная последовательность
из 15-60 аминокислот в начале цепи, обозначаемая как сигнальный пептид,
указывает место синтеза (см. с. 232). Если образующийся на рибосоме белок
начинается с сигнального пептида (2), ориентирующего белок на шероховатый
эндоплазматический ретикулум (ШЭР), с ним связывается РНК-содержащая
сигнал-узнающая частица SRP (англ signal-recognition particle) и
трансляция временно прерывается (3). SRP связывает рибосому посредством
SRP-рецептора с мембраной ШЭР (4). Как только рибосома закрепится на
мембране, SRP-частица диссоциирует От сигнального пептида и от
SRP-рецептора [при этом гидролизуется ГТФ (GTP)], и на рибосоме вновь
начинается процесс трансляции (5). Белковая цепь на рибосоме растет и, еще не
свернувшись, проходит через мембрану по каналу, называемому
транслоконом, в просвет ШЭР (см. с. 230) (6).
Прохождение растущего пептида через
мембрану может быть прервано соответствующим стоп-сигналом (см. с. 232).
В этом случае пептид остается погруженным в мембрану и дает начало
интегральному мембранному белку. В ходе белкового синтеза возможно
многократное прохождение растущей цепи через мембрану и возобновление синтеза
вновь при посредстве сигнального пептида Образующийся по такому механизму
мембранный белок будет иметь множество трансмембранных участков.
Модификации в ШЭР. Превращение
линейной немодифицированной пептидной цепи в полноценный функциональный белок
(созревание) осуществляется в результате многостадийного процесса, который
начинается сразу же после начала трансляции и протекает в просвете
ЭР.
Прежде всего соответствующая
пептидаза отщепляет сигнальный пептид (1). Фермент узнает точку
расщепления в составе< специфической N-концевой последовательности
белка.
Путем окисления боковых цепей цистеина
образуются дисульфидные мостики, правильность положения которых контролируется
протеиндисульфид-изомеразой (2).
Пептидилпролил-изомераза
контролирует цис-транс-изомеризацию Х-Рго-связей в синтезируемом
пептиде (3)
Трансгликозидазы переносят
олигосахариды в блоке с долихолом (длинноцепочечным изопреноидом) на
определенные остатки аспарагиновой кислоты в белке, тем самым осуществляя
N-гликозилирование белка (4).
Гликозидазы «подстригают»
олигосахариды, отщепляя избыточные остатки глюкозы и маннозы (5).
Для того чтобы растущая полипептидная
цепь могла свернуться необходимым образом, с еще линейным участком цепи временно
связываются шапероны (6). Эти белки направляют процесс свертывания цепи
путем подавления нежелательных побочных взаимодействий. Наиболее важным
шапероном, присутствующим в просвете ШЭР. является белок связывания
(BiP, от англ. binding protein). Когда вновь образованный белок
приобретает правильную вторичную и третичную структуру и остатки глюкозы удалены
полностью, он с помощью транспортных везикул перемещается в аппарат Гольджи (см.
с. 230).
Модификации в аппарате Гольджи. В
аппарате Гольджи осуществляются следующие ферментативные стадии модификации
белка: фосфорилирование (7) и отщепление с последующим переносом
(перегруппировка) остатков сахаров с помощью гликозидаз и
гликозилтрансфераз (8). Эта модификация имеет целью образование
специфической олигосахаридной структуры в гликопротеинах.
Наконец, в секреторных пузырьках
(везикулах) отщепляется еще один пептид (9), прежде чем содержимое секретируется
посредством экзоцитоза. Это отщепление, катализируемое специфичными пептидазами,
выполняет функцию активации секретируемого белка. Например, отщепление
С-пептида от неактивного проинсулина приводит к образованию активного
гормона инсулина (см. с. 162).