Кіріспе
Қалпақпен қапталған көпіршіктердің қалыптасуында маңызды рөл атқаратын белок – клатрин. Клатрин қапталған көпіршіктердің қалыптасуына маңызды рөл атқаратын белок. Клатрин алғаш рет 1976 жылы Барбара Пирс тарапынан оқшауланды. Ол үш клатрин ауыр тізбегі мен үш жеңіл тізбектен тұратын трискелион пішіндес құрылымды құрайды. Трискелиондар өзара әрекеттескенде, көпіршікті қоршап тұратын көпжақты тор пайда болады. Ақуыздың атауы осы торлы құрылымға сілтеме жасайды және латын тіліндегі "clathri" сөзінен шыққан, ол "тор" дегенді білдіреді. Барбара Пирс ақуызды Грейм Митчисонның ұсынысы бойынша үш мүмкін нұсқадан таңдап, клатрин деп атады. Клатрин сияқты қапталмалы ақуыздар жасушалардың ішінде молекулаларды тасымалдау үшін кішкентай көпіршіктерді құруға қолданылады. Көпіршіктердің эндоцитозы және экзоцитозы жасушалардың бір-бірімен байланысуына, қоректік заттарды тасымалдауына, сигнал беру рецепторларын импорттауына, жасушадан тыс ортадан үлгі алғаннан кейін иммундық жауапты қамтамасыз етуге және тіндік қабынудан қалған жасуша қалдықтарын тазалауға мүмкіндік береді. Вирустар мен басқа патогендер инфекция кезінде жасушаға ену үшін эндоциттік жолды өздеріне бағындырады.
Clathrin is a protein that plays a major role in the formation of coated vesicles. Clathrin was first isolated by Barbara Pearse in 1976. It forms a triskelion shape composed of three clathrin heavy chains and three light chains. When the triskelia interact they form a polyhedral lattice that surrounds the vesicle. The protein's name refers to this lattice structure, deriving from Latin clathri meaning lattice. Barbara Pearse named the protein clathrin at the suggestion of Graeme Mitchison, selecting it from three possible options. Coat proteins, like clathrin, are used to build small vesicles in order to transport molecules within cells. The endocytosis and exocytosis of vesicles allows cells to communicate, to transfer nutrients, to import signaling receptors, to mediate an immune response after sampling the extracellular world, and to clean up the cell debris left by tissue inflammation. The endocytic pathway can be hijacked by viruses and other pathogens in order to gain entry to the cell during infection.
Құрылымы
Клатрин трискелионы үш клатрин ауыр тізбегінен тұрады, олардың C-терминалдарында өзара әрекеттеседі, әрбір ~190 кДа ауыр тізбекке ~25 кДа жеңіл тізбек тығыз байланысқан. Үш ауыр тізбек клатрин торының құрылымдық тірегін қамтамасыз етеді, ал үш жеңіл тізбек клатрин торының қалыптасуын және ыдырауын реттейді деп саналады. Клатриннің екі түрі бар, олар a және b деп белгіленеді. Адамның 17-шы хромосомасында орналасқан негізгі клатрин ауыр тізбегі барлық жасушаларда кездеседі. 22-ші хромосомадағы екінші клатрин ауыр тізбегі гені бұлшықеттерде экспрессияланады. Клатрин ауыр тізбегі көбінесе аяқ ретінде сипатталады, оның ішкі домендері аяқты (N-терминалды домен), содан кейін білезік, алыс аяқ, тізе, жақын аяқ және тримеризациялық домендерді көрсетеді. N-терминалды домен жеті қабатты β-спираль құрылымынан тұрады. Басқа домендер қысқа α-спиральдардың суперспиралін құрайды. Бұл бастапқыда клатрин ауыр тізбегінің қайталану мотивтері деп аталатын кіші құрылымдық модульден тұратын және анықталған жақын аяқ доменінің құрылымынан анықталды. Жеңіл тізбектер негізінен ауыр тізбектің жақын аяқ бөлігіне байланысады, тримеризациялық доменнің жанында шамалы өзара әрекеттесумен. Клатриннің "аяғындағы" β-спиралі басқа ақуыздармен өзара әрекеттесу үшін бірнеше байланыс орындарын қамтиды. Трискелиялар ерітіндіде жиналғанда, олар 6 жақты сақиналар (алтыбұрыштар) немесе қисық торларды қалыптастыру үшін қажетті 5 жақты сақиналар (бесбұрыштар) құруға жеткілікті икемділікпен өзара әрекеттесе алады. Көптеген трискелиялар қосылғанда, олар себет сияқты құрылымды құра алады. Көрсетілген құрылым 36 трискелиядан тұрады, олардың біреуі көк түспен белгіленген. Тағы бір жиі кездесетін құралым – қысқартылған икосаэдр. Везикуланы қоршау үшін торда дәл 12 бесбұрыш болуы керек. Жасушада клатрин трискелионы цитоплазмадағы мембранаға байланысқан адаптерлік ақуызға байланысады, оның үш аяғының бірі мембранамен бір мезгілде байланысады. Клатрин мембранаға немесе жүкке тікелей байланыса алмайды, оның орнына бұл үшін адаптерлік ақуыздарды пайдаланады. Бұл трискелион мембранаға бекітілген басқа трискелиялармен байланысып, алтыбұрыштар мен бесбұрыштардан тұратын дөңгелек торды құрайды, бұл футбол добының панельдерін еске түсіреді, және мембрананы бүршікке тартады. 5 және 6 жақты сақиналардың әртүрлі комбинацияларын құрастыру арқылы әртүрлі өлшемдегі везикулалар жиналуы мүмкін. Клатриннің ең кішкентай торшасы, мини-корт деп аталатын, 12 бесбұрыштан және тек екі алтыбұрыштан тұрады. Трискелияның аяқтары тым үлкен болғандықтан, тіпті бірде-бір алтыбұрыш жоқ кішкентай торлар да табиғи ақуыздан пайда болмайды.
Функция
Клатрин цитоплазмадағы дөңгелек пішіндес көпіршіктерді қалыптастыруда маңызды рөл атқарады. Клатринмен қапталған көпіршіктер (КҚК) жасушалық мембранада, транс-Гольги желісінде және эндосомалық бөлімшелердегі жүктемені көптеген мембраналық трафик жолдары бойынша таңдап сұрыптайды. Көпіршік цитоплазмаға енгеннен кейін, қапшағы тез ыдырайды, бұл клатриннің қайта қолданылуына мүмкіндік береді, ал көпіршік әртүрлі орындарға тасымалданады. Адаптор молекулалары өздігінен құралуына және қосылуына жауап береді. Адаптор ақуыздарының екі мысалы – AP180 және эпсин. AP180 синаптық көпіршіктердің қалыптасуында қолданылады. Ол клатринді мембраналарға тартады және оның полимерленуін де ынталандырады. Эпсин де клатринді мембраналарға тартады және оның полимерленуін ынталандырады, сондай-ақ мембрананың деформациясына көмектеседі, осылайша клатринмен қапталған көпіршіктер бүршіктей алады. Жасуша ішінде цитоплазмада қалқып жүзетін трискелион адапторлық ақуызға байланысады, оның бір табаны мембранаға бірден бекітіледі. Трискелион табаны мембранаға бекітілген басқаларымен байланысып, көпжақты торды, трискелион табанын құрайды, ол мембрананы бүршікке тартады. Табан тікелей мембранамен байланыспайды, бірақ мембрана бетіндегі молекулаларды танитын адапторлық ақуыздармен байланысады. Клатрин органеллаларды қаптаудан басқа да функцияны атқарады. Бөлінбейтін жасушаларда клатринмен қапталған көпіршіктердің қалыптасуы үздіксіз жүреді. Митозға түскен жасушаларда клатринмен қапталған көпіршіктердің қалыптасуы тоқтатылады. Митоз кезінде клатрин орау аппаратына екі басқа ақуызбен: TACC3 және ch TOG/CKAP5 кешенінде байланысады. Клатрин митоздық шпінделінің кинетохор талшықтарын тұрақтандыру арқылы хромосомалардың жиналуына көмектеседі. Клатрин ауыр тізбегінің амино-терминалды домені және TACC3 домені TACC3/ch TOG/клатриннің митоздық шпіндіге байланысуы үшін микротүтік байланысу бетін құрайды. Кинетохор талшықтарын тұрақтандыру үшін микротүтіктерді байланыстыру үшін клатриннің тримерлік құрылымы қажет. Клатринмен қатысты эндоцитоз (КҚЭ) өсу факторлары мен рецепторлардың ішке жұтылуы, патогендердің енуі және синаптық берілу сияқты көптеген жасушалық физиологиялық процестерді реттейді. Жасушалық басқыншылар жасушаның көбейту механизмдеріне қол жеткізу үшін қоректік жолды пайдаланады деп саналады. Белгілі бір сигналдық молекулалар қоректік жолды ашады. Алайда, бұл қосылыстардың клатринмен қатысты эндоцитозды тоқтату ерекшелігі күмәнді. Бірақ кейінгі зерттеулерде Pitstop 2-нің клатринге тәуелді екені расталды.