If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ако си зад уеб филтър, моля, увери се, че домейните *. kastatic.org и *. kasandbox.org са разрешени.

Основно съдържание

Насочване на протеини

Как молекулните етикети се използват за насочване на протеините към различни части на клетката (и към външната част на клетката).

Въведение

Различните протеини трябва да бъдат изпратени до различни части в една еукариотна клетка или, в някои случаи, експортирани извън клетката и в извънклетъчното пространство. Как точните протеини стигат до точните места?
Клетките имат различни системи за пренос, един вид молекулярните версии на пощенската услуга, за да се уверят, че протеините пристигат при точните си дестинации. В тези системи молекулярни надписи (често, аминокиселинни последователности) се използват за "адресиране" на протеини за доставка към специфични места. Нека разгледаме как работят тези системи за пренос.

Преглед на маршрутите за пренос в клетката

Транслацията на всички протеини в една еукариотна клетка започва в цитозола (освен за няколко протеина, които се произвеждат в митохондриите и хлоропластите). В процеса на синтез на протеина той преминава стъпка по стъпка през "дърво на решенията" за пренос. На всеки етап протеинът се проверява за молекулярни "надписи", за да се види дали трябва да бъде пренасочен към различен път или местоположение.
Диаграма, базирана на подобна диаграма в Alberts et al. 1.
Първата главна разклонителна точка идва скоро след началото на транслацията. В този момент протеинът или ще остане в цитозола за останалата част от транслацията, или ще бъде вкаран в ендоплазмения ретикулум (ЕР), докато бива транслиран2.
  • Протеини биват вкарвани в ЕР по време на транслация, ако имат аминокиселинна последователност, наречена сигнален пептид. Като цяло, протеини, свързани с органели в ендомембранната система (като ЕР, апарат на Голджи и лизозоми) или за екстериора на клетката, трябва да навлязат в ЕР на този етап.
  • Протеини, които нямат сигнален пептид, остават в цитозола за останалата част от транслацията. Ако нямат други "надписи за адреса", те ще останат постоянно в цитозола. Но ако имат точните "надписи", те могат да бъдат изпратени към митохондриите, хлоропластите, пероксизомите или ядрото след транслация.

Ендомембранната система и секреторния път

Протеините, които трябва да отидат към която и да е част на ендомембранната система (или извън клетката), постъпват в ЕР по време на транслацията, още докато се синтезират.

Сигнални пептиди

Сигналният пептид, който изпраща един протеин в ендоплазмения ретикулум по време на транслация, е поредица хидрофобни ("страхуващи се от водата") аминокиселини, които обикновено се срещат близо до началото (N-края) на протеина. Когато тази последователност излезе от рибозомата, тя бива разпозната от протеинов комплекс, наречен сигнал-разпознаваща частица (SRP), която отнася рибозомата до ЕР. Там рибозомата подава аминокиселинната верига в лумена на ЕР (вътрешната част) по време на процеса на изграждането ѝ.
В някои случаи сигналният пептид бива изрязан по време на транслацията и завършеният протеин бива освободен във вътрешността на ЕР (както е показано по-горе). В други случаи сигналният пептид или друга верига хидрофобни аминокиселини биват вградени в мембраната на ЕР. Това създава трансмембранен (пресичащ мембраната) участък, който закотвя протеина към мебраната.

Транспорт през ендомембранната система

В ЕР протеините се нагъват в правилните си форми и може също към тях да бъдат прикрепени захарни групи. Повечето протеини после биват пренесени към апарата на Голджи в мембранните везикули. Но някои протеини трябва да останат в ЕР и да свършат работата си там. Тези протеини имат аминокиселинни "надписи", които осигуряват, че ще бъдат върнати обратно към ЕР, ако "избягат" в апарата на Голджи.
_Изображение, модифицирано от "The endomembrane system and proteins: Figure 1" от OpenStax College, Biology (CC BY 3.0)._
В апарата на Голджи протеините може да преминат през още модификации (като добавянето на захарни групи) преди да продължат към крайните си дестинации. Тези дестинации включват лизозомите, плазмената мембрана и клетъчния екстериор. Някои протеини трябва да свършат работата си в апарата на Голджи ("живеят в апарата на Голджи") и разнообразни молекулярни сигнали, включително аминокиселинни отбелязвания и структурни характеристики, се използват, за да ги държат там или да ги върнат обратно3.
Ако нямат специфични отбелязвания, протеините биват изпратени от апарата на Голджи към клетъчната повърхност, където те биват секретирани в клетъчния екстериор (ако се носят свободно) или доставени към плазмената мембрана (ако са мембранно-свързани). Този път по подразбиране е показан в диаграмата по-горе за един мембранен протеин, оцветен в зелено, който носи захарни групи, оцветени в лилаво.
Протеините биват пренесени към други дестинации, ако носят правилните молекулярни отбелязвания. Например протеини, които трябва да отидат в лизозомата, имат молекулярен надпис, състоящ се от захар с прикрепена фосфатна група. В апарата на Голджи протеини с този надпис биват сортирани във везикули, предназначени за лизозомата.

Насочване към не-ендомембранни органели

Протеини, които биват изградени в цитозола (не навлизат в ЕР по време на транслация), може да останат постоянно в цитозола. Но те може също да бъдат пренесени към други, не-ендомембранни дестинации в клетката. Например протеини, предназначени за митохондриите, хлоропластите, пероксизомите и ядрото, обикновено биват изградени в цитозола и доставени след края на транслацията.
За да бъде доставен към един от тези органели след транслация, един протеин трябва да притежава специфична аминокиселинна "адресна маркировка". Маркировката бива разпозната от други протеини в клетката, които помагат за транспортиране на протеина към правилната дестинация.
Като пример да разгледаме доставяне към пероксизомата – органел, участващ в детоксикацията. Протеините, необходими в пероксизомата, имат специфична последователност аминокиселини, наречена пероксизомален насочващ сигнал. Класическият сигнал се състои от само три аминокиселини, серин-лизин-левцин, срещащи се в самия край (С-терминала) на протеина. Тази група аминокиселини бива разпозната от хелперен протеин в цитозола, който пренася протеина към пероксизомата4.
Митохондриалното, хлоропластното и ядреното насочване по принцип са подобни на пероксизомалното насочване. Тоест определена аминокиселинна последователност изпраща протеина към целевия му органел (или отделение в този оргганел). Но природата на "адресните маркери" е различна във всеки случай.

Искаш ли да се присъединиш към разговора?

Все още няма публикации.
Разбираш ли английски? Натисни тук, за да видиш още дискусии в английския сайт на Кан Академия.