Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Транслокон (также известный как транслокатор или транслокационный канал) — это комплекс белков, участвующий в транслокации полипептидов через мембраны. У эукариот термин "транслокон" чаще всего относится к комплексу, который транспортирует новосинтезируемые полипептиды с сигнальной последовательностью в просвет (цистернальное или люменальное) пространство эндоплазматической сети (ЭР) из цитозоля. Этот процесс транслокации требует, чтобы белок преодолел гидрофобный липидный бислой. Тот же комплекс также используется для интеграции новосинтезируемых белков непосредственно в мембрану (мембранные белки). У прокариот аналогичный белковый комплекс переносит полипептиды через (внутреннюю) плазматическую мембрану или интегрирует мембранные белки. В обоих случаях белковый комплекс формируется из белков Sec (Sec: секреторные), при этом гетеротримерный Sec61 является каналом. У прокариот гомологичный канальный комплекс известен как SecYEG.
The translocon (also known as a translocator or translocation channel) is a complex of proteins associated with the translocation of polypeptides across membranes. In eukaryotes the term translocon most commonly refers to the complex that transports nascent polypeptides with a targeting signal sequence into the interior (cisternal or lumenal) space of the endoplasmic reticulum (ER) from the cytosol. This translocation process requires the protein to cross a hydrophobic lipid bilayer. The same complex is also used to integrate nascent proteins into the membrane itself (membrane proteins). In prokaryotes, a similar protein complex transports polypeptides across the (inner) plasma membrane or integrates membrane proteins. In either case, the protein complex are formed from Sec proteins (Sec: secretory), with the heterotrimeric Sec61 being the channel. In prokaryotes, the homologous channel complex is known as SecYEG.
Центральный канал
Транслокационный канал представляет собой гетеротримерный белковый комплекс, называемый SecYEG у прокариот и Sec61 у эукариот. Он состоит из субъединиц SecY, SecE и SecG. Структура этого канала в неактивном состоянии была определена методом рентгеновской кристаллографии на археях. SecY является крупной субъединицей, формирующей пору. В боковой проекции канал имеет форму песочных часов с воронкой с каждой стороны. Внеклеточная воронка содержит небольшой "затвор", образованный альфа-спиралью. В середине мембраны находится структура, сформированная пористым кольцом из шести гидрофобных аминокислот, проецирующих свои боковые цепи внутрь. Во время транслокации белка затвор отодвигается, и полипептидная цепь перемещается из цитоплазматической воронки через пористое кольцо, внеклеточную воронку и в внеклеточное пространство. Гидрофобные сегменты мембранных белков выходят в боковом направлении через латеральные ворота в липидный слой и становятся трансмембранными сегментами. У эукариот Sec61 образует комплекс с олигосахарилтрансферазой, комплексом TRAP и мембранным белком TRAM (возможный шаперон). Степень временного связывания других компонентов, таких как комплекс сигнальной пептидазы и рецептор SRP, с транслоконным комплексом пока не ясна.
The translocation channel is a hetero trimeric protein complex called SecYEG in prokaryotes and Sec61 in eukaryotes. It consists of the subunits SecY, SecE, and SecG. The structure of this channel, in its idle state, has been solved by X ray crystallography in archaea. SecY is the large pore subunit. In a side view, the channel has an hourglass shape, with a funnel on each side. The extracellular funnel has a little "plug" formed out of an alpha helix. In the middle of the membrane is a construction, formed from a pore ring of six hydrophobic amino acids that project their side chains inwards. During protein translocation, the plug is moved out of the way, and a polypeptide chain is moved from the cytoplasmic funnel, through the pore ring, the extracellular funnel, into the extracellular space. Hydrophobic segments of membrane proteins exit sideways through the lateral gate into the lipid phase and become membrane spanning segments. In eukaryotes, Sec61 forms a complex with the oligosaccharyl transferase complex, the TRAP complex, and the membrane protein TRAM (possible chaperone). For further components, such as signal peptidase complex and the SRP receptor it is not clear to what extent they only associate transiently to the translocon complex.
Перемещение
Канал позволяет пептидам перемещаться в обоих направлениях, поэтому для перемещения пептида в конкретном направлении необходимы дополнительные системы в транслоконе. Существуют три типа транслокации: котрансляционная транслокация, происходящая во время трансляции, и два типа посттрансляционной транслокации, происходящие после трансляции, каждый из которых встречается у эукариот и бактерий. В то время как эукариоты разворачивают белок с помощью BiP и используют другие комплексы для его транспортировки, бактерии используют SecA АТФазу.
The channel allows peptides to move in either direction, so additional systems in the translocon are required to move the peptide in a specific direction. There are three types of translocation: cotranslational translocation that happens as translation happens, and two types of post translational translocation that happens after translation, each seen in eukaryotes and bacteria. While eukaryotes unfold the protein with BiP and use other complexes to transport the peptide, bacteria use the SecA ATPase.
Котрансляционный
При котрансляционной транслокации транслокон ассоциируется с рибосомой, в результате чего растущая полипептидная цепь перемещается из рибосомного туннеля в канал SecY. Транслокон (транслокатор) функционирует как канал через гидрофобную мембрану эндоплазматического ретикулума (после диссоциации SRP и возобновления трансляции). Выходящий полипептид продевается через канал в виде развернутой цепочки аминокислот, что потенциально обеспечивается броуновским механизмом ратчета. После завершения трансляции сигнальная пептидаза отщепляет короткий сигнальный пептид от зарождающегося белка, оставляя полипептид свободным в просвете эндоплазматического ретикулума. У эукариот белки, предназначенные для транслокации в эндоплазматический ретикулум, распознаются частицей распознавания сигнала (SRP), которая останавливает трансляцию полипептида рибосомой, одновременно прикрепляя рибосому к рецептору SRP на эндоплазматическом ретикулуме. Это распознавание основано на специфической N-концевой сигнальной последовательности, расположенной в первых нескольких кодонах синтезируемого полипептида. АТФаза SecA использует механизм "толкания и скольжения" для перемещения полипептида через канал. В состоянии, связанном с АТФ, SecA взаимодействует посредством двух спиральных мотивов с подмножеством аминокислот субстрата, толкая их (при гидролизе АТФ) в канал. Затем взаимодействие ослабевает, когда SecA переходит в состояние, связанное с АДФ, что позволяет полипептидной цепи пассивно скользить в любом направлении. После этого SecA захватывает следующий участок пептида для повторения процесса. Однако структура Sec61 не подтверждает эту модель, и было предложено, что за транспорт из просвета ЭР в цитозоль отвечают несколько различных белков.
In co translational translocation, the translocon associates with the ribosome so that a growing nascent polypeptide chain is moved from the ribosome tunnel into the SecY channel. The translocon (translocator) acts as a channel through the hydrophobic membrane of the endoplasmic reticulum (after the SRP has dissociated and translation is continued). The emerging polypeptide is threaded through the channel as an unfolded string of amino acids, potentially driven by a Brownian Ratchet. Once translation is finished, a signal peptidase cleaves off the short signal peptide from the nascent protein, leaving the polypeptide free in the interior of the endoplasmic reticulum. In eukaryotes, proteins due to be translocated to the endoplasmic reticulum are recognized by the signal recognition particle (SRP), which halts translation of the polypeptide by the ribosome while it attaches the ribosome to the SRP receptor on the endoplasmic reticulum. This recognition event is based upon a specific N terminal signal sequence that is in the first few codons of the polypeptide to be synthesised. The SecA ATPase uses a "push and slide" mechanism to move a polypeptide through the channel. In the ATP bound state, SecA interacts through a two helix finger with a subset of amino acids in a substrate, pushing them (with ATP hydrolysis) into the channel. The interaction is then weakened as SecA enters the ADP bound state, allowing the polypeptide chain to slide passively in either direction. SecA then grabs a further section of the peptide to repeat the process. However, the structure of Sec61 does not support this view and several different proteins have been suggested to be responsible for transport from the ER lumen into the cytosol.