Транслокация белков. Шапероны

А. Транслокация белков

Перенос белков через биомембраны осуществляется специальными транспортными системами.

1. Пориновый комплекс. Из цитоплазмы в ядро (см. с. 210) белки попадают через крупный (125000 кДа) заполненный водой пориновый комплекс. Транспорт белков через комплекс энергозависим и поэтому может регулироваться Ядерные белки несут одну или несколько сигнальных последовательностей (см. с. 232), с помощью которых они связываются с пориновым комплексом и импортируются с сохранением третичной структуры.

2. Переносчики белков. Импорт белков из цитоплазмы в органеллы осуществляется белками-переносчиками, которые представляют собой белковые комплексы, переносящие линейные полипептиды через биомембраны энергозависимым образом. Специфичность процесса обеспечивается за счет связывания сигнальной последовательности (см. с. 232) с ближайшим рецептором (на схеме не приведен) Процессы развертывания и вторичной укладки белков контролируются шаперонами.

3. Везикулярный транспорт. Перенос белков от одних органелл к другим происходит с помощью везикул. Везикулы отпочковываются от мембран одной органеллы, а затем исчезают, сливаясь с мембраной другой органеллы. Белки переносятся в полости пузырька или в составе мембран подобно интегральным белкам.

Б. Шапероны

Пептидная цепь, растущая в процессе трансляции, принимает вторичную и третичную структуру (см. с. 80) в результате сложного многоступенчатого процесса, идущего во времени Для образования правильной структуры с еще несвернувшейся пептидной цепочкой связываются специальные белки — шапероны. Шапероны обладают сродством к экспонированным гидрофобным участкам полипептидной цепи. Связывание с шаперонами препятствует агрегации с другими белками и тем самым создает условия для нормального сворачивания растущего пептида. Взаимодействие с шаперонами — процесс энергозависимый: при освобождении шаперонов гидролизуется АТФ (АТР).

Шапероны принадлежат к трем белковым семействам, так называемым белкам теплового шока (hsp60, hsp70, hsp90). Свое название эти белки получили потому, что и к синтез возрастает при повышении температуры и других формах стресса. При этом они выполняют функцию защиты белков клетки от денатурации. Белки — представители семейства hsp70 — связываются на начальной фазе образования растущего пептида. Одни из них контролируют процесс сворачивания белка в цитоплазме, другие — участвуют в переносе белков в митохондрии. Белки hsp60 охватывают синтезированный полипептид наподобие бочонка, тем самым обеспечивая условия для принятия правильной конформации.

В. Заякоривание белков в мембранах

Белки, синтезируемые в ШЭР и несущие «стоп-транспорт-сигнал» (см. сс. 226, 232), остаются в мембране ШЭР и закрепляются там за счет гидрофобных взаимодействий в качестве интегральных мембранных белков (см. с. 216). Фиксация белка в мембране может быть также осуществлена путем присоединения липофильного якоря. Такие периферические мембранные белки (см. с. 216) присоединяют липиды во время или сразу после трансляции. Соответствующий сигнал обычно содержится в белке в форме специфической пептидной последовательности.

Мембранными якорями являются жирные кислоты (ацильные остатки, см. с. 54) или изопреноиды (пренильный остаток, см. с. 58). Белки могут быть ацилированы пальмитиновой (C₁₆) или миристиновой (C₁₄) кислотами, пренилированы путем связывания с фарнезолом (С₁₅) или геранилгераниолом (С₂₀).

Некоторые белки несут на С-конце гликозилированный фосфатидилинозит (ГФИ (GPI)]. В эту группу входят многие адгезионные молекулы (например, N-CAM, гепаринсульфатпротеогликан), ряд мембранных ферментов, таких, как щелочная фосфатаза, ацетилхолинэстераза и различные протеиназы.