51. Транспорт белков в митохондрии и хлоропласты, контроль локализации белков внутри этих органелл.

Митохондрии

Белки, импортируемые в митохондриальный матрикс, обычно поступают из цитозоля в течение одной - двух минут после их отделения от полирибосом. Белки имеют сигнальную последовательность. Эта последовательность - специальная метка для правильной доставки. Процессу импорта помогают шапероны, они связываются с белком, пока тот находится еще в цитоплазме. При связывании затрачивается энергия АТФ. Шапероны разворачивают белок так, чтобы он смог пройти сквозь мембрану. Белки переносятся в матрикс митохондрии через зоны слипания, связывающие внешнюю и внутреннюю мембраны. Для этого переноса требуется гидролиз ATP, а также электрохимический градиент на внутренней мембране.

После поступления белка в митохондрию сигнальный пептид быстро удаляется при помощи специфической протеазы (сигнальной пептидазы) матрикса и затем, вероятно, деградирует в матриксе до аминокислот. Сигнальный пептид может быть исключительно простым.

На втором этапе транспорта белок может переноситься во внутреннюю мембрану. Для этого он должен иметь еще гидрофобный сигнальный пептид; этот пептид открывается после удаления первого сигнала.

Хлоропласты

Транспорт белков из цитоплазмы в хлоропласт происходит очень активно. Без него было бы невозможно построение внутренней структуры хлоропласта. При этом одни белки, синтезированные в цитоплазме для хлоропласта, встраиваются в мембраны хлоропластной оболочки, другие направляются в строму, третьи встраиваются в тилакоидные мембраны или, проходя через них, оказываются во внутреннем пространстве "тилакоидного мешка".

В ядерных генах, кодирующих хлоропластные белки, записана информация не только об их структуре, но и об их локализации в хлоропласте. Адрес белка содержится в специальной транзитной аминокислотной последовательности, локализованной в начале синтезируемой белковой цепи хлоропластного белка (на N-конце) . Транзитная последовательность находит рецептор на наружной мембране хлоропласта и обеспечивает прохождение через нее полипептида. Затем специальный фермент стромы, специфическая пептидаза, узнает транзитную последовательность и отрезает ее от белка, гидролизуя одну пептидную связь. Освобожденный от транзитного пептида белок встраивается в соответствующие ферментные комплексы в строме. Если же белок предназначен для тилакоидной мембраны, дополнительная сигнальная последовательность помогает ему найти свое место в этой мембране или даже пройти через нее. После этого дополнительная сигнальная последовательность отрезается от белка пептидазой тилакоида, которая гидролизует одну пептидную связь, соединяющую сигнальную последовательность с основным белком. Так происходит доставка хлоропластных белков к месту их действия.

52. Устройство и принципы действия бактериальных систем секреции белков.

Секреторный аппарат I типа (Sec- независимый)

не имеет сигнальных пептидов

не использует общесекреторный путь, зависимый от Sec-генов

белки в процессе секреции полностью минуют периплазму и секретируются во внешнюю среду

состоит из 3 белков.

1 принадлежит к классу АТФаз - АВС-транспортер, являющийся цитоплазматическим

2 белок -димеровый- который обеспечивает слияние цитоплазмы и наружной мембраны , образуется канал

3 белок - швейцар, локализован во внешней мембране. Функция - запирать мембранный канал, когда субстрат отсутствует

Сигнал для секреции через аппарат I типа располагается на С-конце секреторных аппаратов распознаёт характерные последовательности вторичной структуры две α спирали

2-ой путь (Sec-зависимый )

.Через него транслируются разнообразные белки.

В связи с большим числом субстратов аппорат 2 типа называют общим секреторным путем .

Секреция белков идет в 2 стадии

1.Сначала они транспортируются через цитоплазматоческую мембрану в случае грамм положительных бактерий.Их секреция там заканчивается.

2 .Белки грамм отрицательных бактерий оказываются в переплазме и либо остаются там, либо встраиваются во внешнюю мембрану, либо секретируются во внешнюю среду посредством одной из терминальных путей GSP

3-ий путь секреции (инжектосомная )

1.Доставляет секретируемые белки прямо в клетку мешень

2.активация секреции происходит только при соприкосновении бактерий с клеткой мишенью

3.секреция белков эффекторов происходит через шприцеподобную структуру состоящую из 20 разных белков

4.при контакте с клеткой мишенью белки полимеризуются и образуют канал пронизывающий внутреннею и наружную мембрану, а на поверхности формируют длинную пилиподобную структуру.

5.канал в области наружней мембраны стабилизируется кольцеподобной структурой с большой центральной порой

6.когда инжектосома сформировалась секретируемый белок с сигнальным пептидом на N-конце связывается с цитоплазматическим шапероном, транспортируется по каналу и впрыскивается в клетку мишень

4 тип секреции

5 тип секреции

устроен наиболее просто и включает белки, секретируемые автотранспортным механизмом

эти белки обладают всем необходимым для транспорта и состоят из 3 доменов

1 домен - сигнальная последовательность на N-конце, которая инициирует транспорт через цитоплазматическую мембрану

2 домен - транслокационный эффектор

3 домен - автотранспортные частицы или С- домен , необходимый для секреции через наружную мембрану

Сигнальная последовательность транспортирует эффектор к цитоплазматической мембране, откуда белок транспортируется далее в периплазматическое пространство

Далее при помощи автотранспортного домена эффектор транспортируется через наружную мембрану, меняет конформацию и высвобождается от С-домена аутопротеолизом

В результате образуется стабильный белок.