Жасуша ішіндегі ақуыз тасымалы және эндоплазмалық ретикулум рөлі
TRAPP complex
Транспорттық TRAPP ақуызы органеллалар арасындағы бөлшектер тасымалына қатысады. Эндоплазмалық ретикулум (ER) ақуыздардың бүктелуіне және функционалдығына көмектеседі.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
TRAPP (TRAnsport Protein Particle) - органеллалар арасындағы бөлшектер тасымалына қатысатын белок.
TRAPP (TRAnsport Protein Particle) is a protein involved in particle transport between organelles.
Белсенің бүлінуі және эндоплазмалық ретикулум (ЭР)
Плазмалық мембранаға немесе эукариоттық жасушалардың жасушадан тыс ортасына экспортталатын ақуыздар, эукариоттық жасушаның қабырғалы эндоплазмалық торда (ҚЭТ) орналасқан рибосомалар арқылы аударылады. Көптеген ақуыздар трансляция кезінде (яғни, рибосома mRNA кодын полипептидке аударып жатқанда, полипептид бір мезгілде транслоконды тесік арқылы ҚЭТ-ге енгізіледі) ҚЭТ-ге котрансляциялық түрде тасымалданады. ҚЭТ жаңа түзілген полипептидтердің функционалды немесе жартылай функционалды ақуыздарға айналуына көмектесетін ортаны қамтамасыз етеді. ҚЭТ тотықтырғыш ортаны (дисульфидтік байланыстардың қалыптасуы үшін) және қажетті шаперондарды (ақуыздың құрамына кірмейтін, бүктелуге көмектесетін заттар) қамтамасыз етеді. Көптеген экспортталатын ақуыздар дисульфидтік байланыстарды – ковалентті байланыстарды құрайды, олар қатал жасушадан тыс ортада ақуыз құрылымын тұрақтандырады. Классикалық мысал – иммундық жүйенің В жасушалары секрециялайтын антиденелердің дисульфидтік байланысқан ауыр және жеңіл тізбекті полипептидтері. ҚЭТ-де орын алатын тағы бір маңызды оқиға – N-байланысты гликозилдеу. Бұл процесте 3 аминқышқылының ерекше тізбегіне ие полипептидтер (аспарагин – X – серин/треонин, мұндағы X пролиннен басқа кез келген аминқышқылы) аспарагиннің амид тобындағы күрделі қант молекуласымен модификацияланады. Гликозилдеудің басқа түрлеріне S-байланысты (цистеин қалдықтары арқылы), C-байланысты (триптофан арқылы) және O-байланысты (серин немесе треонин арқылы) жатады. N-байланысты гликозилдеу еукариоттық жасушаларда кездесетін ең көп таралған посттрансляциялық модификация болып табылады.
Proteins that are destined for the plasma membrane or export to the extracellular environment in eukaryotic cells are translated on ribosomes that sit on the rough endoplasmic reticulum (RER). Most proteins are co translationally transported into the ER (i. e., while the ribosome is translating the mRNA code into a polypeptide, the polypeptide is simultaneously inserted via the translocon pore into the ER). The ER provides an environment that helps nascent polypeptides fold into and become functional or partially functional proteins. The ER provides an oxidizing environment (for formation of disulfide bonds) and the necessary chaperones (folding assisting agents that are not part of the final protein). Numerous exported proteins form disulfide bonds—covalent bonds that stabilize the protein structure in harsh extracellular environments. A classic example are the disulfide linked heavy and light chain polypeptides of antibodies secreted by B cells of the immune system. Another key event that takes place in the ER is N linked glycosylation. In this process, polypeptides that have a unique stretch of 3 amino acids (asparagine X serine/threonine, where X represents any amino acid except proline) are modified with a complex sugar moiety on the amide group of asparagine. Other types of glycosylations include S linked (via cysteine residues), C linked (via tryptophan) and O linked (via serine or threonine). By far, N linked glycosylation is the most abundant post translational modification found in eukaryotic cells.
ЭР және COP II қабығынан ақуызды экспорттау
Ақуыздар бүктеліп, эндоплазмалық ретикулумнан (ЭР) шығуға дайын болғаннан кейін, олар ЭР-дегі "ЭР шығу орындары" деп аталатын белгілі бір жерлерге жиналады деп саналады. Бұл орындар уақытша болуы мүмкін, бірақ ЭР-де орналасқан, ЭР келесі тасымалдау бөлімшесіне, көпіршікті түтікше кластеріне (VTC) (сонымен қатар ЭР-Гольджи аралық бөлімшесі (ERGIC) деп те аталады) жақын жерде болады. Ақуыздардың қалай шоғырланатыны немесе шығу орнына қалай локализацияланатыны әлі анық емес, бірақ осы ақуыздарды қамтитын көпіршік қалыптастыру процесі Sec12 деп аталатын ақуызбен басталады. Бұл ақуыз Sar1 деп аталатын кішкентай GTPазаны тартады. Sar1 GTP-ге байланысқанда белсенді, ал GTP-ді GDP-ге гидролиздегенде белсенді емес "көшбасшы" ретінде қарастырылады. Бұл өз кезегінде ақуыз кешендерінің – Sec23/Sec24 және Sec13/Sec31 кешендерінің (сонымен қатар COPII қабығы деп те аталады) жиналуына әкеледі. Ақуыз кешендері ЭР шығу орнында тор құрайды және механикалық қисықтық арқылы ішінде ақуыздары бар кішкентай "тамшыны" қалыптастырып, ЭР-ден бөлінеді. Sar1 GTP-ді GDP-ге гидролиздегенде тор қалыптасқан көпіршіктен ажыратылады. Sar1-дің бұл активтілігі Sec23/24 арқылы күшейтіледі.
Once proteins have folded and are ready to be transported out of the ER it is thought that they assemble at specific site within the ER called "ER exit sites". These sites can be transient but are most likely situated in the ER where the ER is close to the next transport compartment, the vesicular tubular cluster (VTC) (also referred to as the ER Golgi Intermediate Compartment (ERGIC)). The details of how proteins are concentrated or localized to the exit site is unclear but the actual process of budding a vesicle containing these proteins starts with a protein called Sec12. This protein recruits a small GTPase called Sar1. Sar1 can be thought of as a switch which is active when bound to GTP and inactive when it hydrolyses the GTP to GDP. This in turn leads to the recruitment of a protein complex, the Sec23/Sec24 and the Sec13/Sec31 complex (also known as the COPII coat). The protein complexes form a mesh at the ER exit site and through mechanical curvature form a little "blob" that pinches off from the ER with proteins inside. The mesh disassembles off the budded vesicle when Sar1 hydrolyses the GTP to GDP. This activity of Sar1 is enhanced by Sec23/24.
Бәсекелестік тасымалдау және байлау
ER-ден бөлініп шыққаннан кейін бұл көпіршіктер пассивті (диффузия арқылы) немесе белсенді (цитоскелеттік жолдарда қозғалатын жасушаішілік моторлар арқылы) тасымалданады. Тасымалдау режиміне қашықтық әсер ететіндей. Қысқа қашықтықтарда пассивті тасымалдауға, ал ұзақ қашықтықтарда белсенді тасымалдауға бейімділік болуы мүмкін. Бұл көпіршіктер өздерінің түпкілікті орнына жеткеннен кейін, олар алдымен қабылдаушы бөлімшемен физикалық байланысқа түсуі керек (әйтпесе, олар қашықтап кетеді). Бұл процеске "тіректер" көмектеседі. Тіректер екі "түрде" болады: "спираль тәрізді орам" деп аталатын домендері бар ұзын ақуыздар, немесе көбінесе шар тәрізді көптеген суббірліктерден тұратын кешендер. ER-ден шыққан көпіршіктерді VTC-ге (немесе төменгі эукариоттарда Голги аппаратына) – тасымалдау жолындағы келесі бөлімшеге – байланыстыратын тірек – Тасымалдау Ақуызы Бөлшегі (TRAPP) болып табылады.
Once the vesicles pinch off from the ER they are transported passively (by diffusion) or actively (by intracellular motors that run on cytoskeletal tracks). The mode of transport seems to be influenced by distance. Short distances may tend towards passive transport, whereas longer distances tend towards active transport. Once these vesicles reach their destination, they need to be first physically linked with their acceptor compartment (else they may float away). This process is facilitated by "tethers". Tethers come in two "flavors": long protein(s) with domains called "coiled coil," or complexes of many subunits which are for the most part globular. The tether that functions to tether ER derived vesicles to the VTC (or Golgi apparatus in case of lower eukaryotes), the next compartment in the transport pathway, is the Transport Protein Particle (TRAPP).
TRAPP - тірек ретінде
TRAPP екі "түрде" келеді, TRAPP I және II. TRAPP I – жеті кішібөлімнен тұратын көпкішібөлімді кешен (Bet5, Bet3, Trs20, Trs23, Trs31, Trs33, Trs85). TRAPPII үш қосымша кішібөлімге (Trs65, Trs120 және Trs130) ие және тасымалдау жолының кейінгі кезеңдерінде тіреу ретінде қызмет етеді. TRAPP I ER-ден шыққан бұл көпіршіктерді байланыстырып, көпіршікті қабылдағыш мембранаға жақындатады. Екі мембрананың осы тығыз орналасуы екі бөлімде де кездесетін SNARE (ерітілетін NSF (N этилмалеимидке сезімтал фактор) қосылу ақуызы рецепторы) өзара әрекеттесуіне мүмкіндік береді. Өзара әрекеттесетін SNARE ақуыздары мембраналарды жақындатып, бірігуіне жағдай жасайды. Жақында жарияланған зерттемеде TRAPP пен ER-ден шыққан көпіршік арасындағы алғашқы өзара әрекеттесу TRAPP кішібөлімі Bet3 пен COPII қаптамасының кішібөлімі Sec23 арасындағы өзара әрекеттесу арқылы жүзеге асатыны көрсетілді. Тез байланыс/қосылудың дәстүрлі көзқарасы бойынша, көпіршік қаптамасын тез байланыс және қосылу алдында түсіреді, бірақ бұл зерттеме бастапқы байланыс қадамы қапталған немесе жартылай қапталған көпіршіктерде жүзеге асырылатын модельді ұсынады. TRAPPI кешені Trs85 кішібөлімінсіз жақында екі кіші кешен ретінде кристалдастырылды, содан кейін олар бүкіл кешеннің мүмкін кристалдық құрылымын анықтау үшін EM кескіш деректері бойынша модельделді. Кристалл құрылымында Trs23 және Bet5 кішібөлімдерін қамтитын ықтимал ypt/rab байланысу орны көрсетілді. Айта кетейік, ypt1-де тиімді алмасу белсенділігін қайта құру үшін барлық 5 маңызды кіші кішібөлім (Trs31, Trs20, Bet3, Bet5 және Trs23) қажет. Сондықтан ypt1 мен TRAPPI арасындағы интерфейс тек Trs23 және Bet5-пен ғана шектеледі ме және қалған кішібөлімдер алмасу белсенділігіне қалай әсер етеді деген сұрақтар ашық күйінде қалады.
TRAPP also comes in two "flavors", TRAPP I & II. TRAPP I is a multisubunit complex that consists of seven subunits (Bet5, Bet3, Trs20, Trs23, Trs31, Trs33, Trs85). TRAPPII has three additional subunits (Trs65, Trs120 and Trs130) and functions as a tether at latter stages of the transport pathway. TRAPP I binds these ER derived vesicles and brings the vesicle closer to the acceptor membrane. This close juxtapositioning of the two membranes allows the interaction between SNARE's (soluble NSF (N ethylmaleimide sensitive Factor) attachment protein receptor) on both compartments. The interacting SNARE's then pull the membranes close and allow for fusion. A recent report has shown that the initial interaction between TRAPP and the ER derived vesicle is mediated via the interaction between the TRAPP subunit Bet3 and the COPII coat subunit, Sec23. The conventional view of tethering/fusion assumed that the vesicle coat is shed prior to tethering and fusion but this report argues for a model where the initial tethering step takes place on a coated or partially coated vesicle. The TRAPPI complex minus the subunit Trs85 was recently crystallized as two subcomplexes that were then modelled on EM etch data to reveal a possible crystal structure for the entire complex. A putative ypt/rab binding site was indicated on the crystal structure involving the subunits Trs23 and Bet5. Incidentally, all 5 essential small subunits (Trs31, Trs20, Bet3, Bet5 and Trs23) are required to reconstitute efficient exchange activity on ypt1 in vitro. Therefore, it remains to be seen whether the interface between ypt1 and TRAPPI is only confined to Trs23 and Bet5 and how the other subunit influence exchange activity.
Клиникалық маңызы
TRAPP жүйесіндегі мутациялар неврологиялық бұзылыстарға себеп болады.
Mutations in the TRAPP system have been associated with neurological deficits.