Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

11.3: Згортання білка в ендоплазматичній сітці

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    3541

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Просвіт ендоплазматичної сітки (ER) відіграє чотири основні ролі переробки білка:

    1. складання/перегортання поліпептиду,
    2. глікозилювання білка,
    3. збірка багатосубодиничних білків, і
    4. упаковка білків в бульбашки.

    Перегортання білків є важливим процесом, оскільки початкові схеми згортання, оскільки поліпептид все ще перекладається і незакінчений, може не бути оптимальною схемою складання після того, як весь білок доступний. Це стосується не лише H-зв'язків, а й більш постійних (тобто ковалентних) дисульфідних зв'язків. Дивлячись на гіпотетичний приклад поліпептиду, вторинна структура N-кінцевої половини може призвести до утворення стійкої дисульфідної зв'язку між першим цистеїном і другим цистеїном, але в контексті всього білка між цистеїном 1 і цистеїн 4. Обмін мішеней дисульфідного зв'язку каталізується білковою дисульфідною ізомеразою (PDI).

    Знімок екрана 2018-12-30 в 5.15.55 PM.png
    Малюнок\(\PageIndex{8}\). Білкова дисульфідна ізомераза перебудовує дисульфідні зв'язки.

    Внутрішнє окислювально-відновне середовище ендоплазматичної сітки, значно більш окислювальна, ніж у цитоплазмі. Це значною мірою визначається глутатіоном, який знаходиться в співвідношенні 30:1 GSH:GSSG або вище в цитоплазмі, але майже в співвідношенні 1:1 в просвіті ER. Це окислювальне середовище також сприяє ремоделюванню дисульфіду. Слід зазначити, що PDI не вибирає «правильних» партнерів по склеюванню. Він просто переміщує існуючі дисульфідні зв'язки до більш енергетично стійкого розташування. Оскільки решта поліпептиду продовжує перегортатися, розриваючи та швидко роблячи Н-зв'язки, нові потенційні партнери по дисульфідним зв'язкам можуть рухатися один біля одного, і PDI може знову спробувати змінити схему дисульфідного зв'язку, якщо отриманий малюнок є більш термодинамічно стабільним.

    Знімок екрана 2018-12-30 в 5.16.06 PM.png
    Малюнок\(\PageIndex{9}\). Білкова дисульфідна ізомераза. Цей фермент використовує сульфгідрильну групу залишку цистеїну як тимчасового партнера зв'язку для того, щоб розірвати дисульфідні зв'язки на цільовому білку та дозволити утворенню нових. Зауважимо, що формування нового зв'язку не спрямоване PDI, а є натомість стохастичним процесом, в якому сильніший зв'язуючий партнер витісняє PDI —SH.

    Збірка мультисубодиничних білків і рефолдинг поліпептидів схожі в їх застосуванні білків шаперону, які допомагають запобігти передчасному згортанню, секвестрируя частини білка від Н-зв'язуючої взаємодії до тих пір, поки повноцінний білок не опиниться в просвіті ER.

    Знімок екрана 2018-12-30 в 5.16.15 PM.png
    Малюнок\(\PageIndex{10}\). Згортання білка оптимізовано в ER. Білки, такі як кальнексин, можуть тимчасово зв'язуватися з зароджуються поліпептидами, не даючи їм утворювати вторинні структури з неповної інформації, вивільняючи білок для згортання після перекладу всього поліпептиду.

    Цей механізм просто полегшує пошук термодинамічно оптимальної конформації, запобігаючи утворенню деяких потенційних субоптимальних конформацій. Ці білки шаперону зв'язуються з новими білками, коли вони потрапляють у просвіт через транслокон, і крім того, що просто запобігають неправильним зв'язкам, які доведеться розірвати, вони також запобігають передчасній взаємодії декількох поліпептидів один з одним. Це може бути проблемою, оскільки до належного складання, яке зазвичай приховує такі домени всередині білка, незрілі поліпептиди можуть мати домени взаємодії, що призводить до нерозбірного зв'язування та потенційно осадження нерозчинних білкових агрегатів.

    Шаперони

    Білки шаперону також можна знайти в прокаріотах, архей і в цитоплазмі еукаріот. Вони чимось схожі один на одного, і функціонують дещо інакше, ніж типи згортаються білків, що знаходяться в просвіті ЕР. Їх називають, як правило, шаперонінами, і найкращим чином характеризується комплекс Groel/GroEs в кишковій паличці. Як\(\PageIndex{11}\) вказує структура на малюнку, вона схожа за формою з протеасомою, хоча і з зовсім іншою функцією. GroEl складається з двох складених кілець, кожне складається з 7 субодиниць, з великою центральною порожниною і великою площею гідрофобних залишків при її відкритті. GroEs також складається з 7 субодиниць і діє як ковпачок на одному кінці GroEL. Однак GroEs обмежує лише GroEl при наявності АТФ. Після гідролізу АТФ, шапероніни зазнають великих узгоджених конформаційних змін, які впливають на білок всередині, викликаючи перегортання, а потім ГРО дисоціює і білок вивільняється назад в цитозол.

    Знімок екрана 2018-12-30 в 5.16.26 PM.png
    Малюнок\(\PageIndex{11}\). Гроель/Groes комплекс. Два гептамерних кільця GroEL показані зеленим та синім/фіолетовим кольорами. Гептамер GroEs (червоний/жовтий) закриває комплекс GroeL при наявності АТФ. Ілюстрація Д.С. Гудселла, 2002.