Комплекс COPI: Регуляция ретроградного транспорта белков

Введение

Белковый комплекс COPI — это коатомер, белковый комплекс, который покрывает везикулы, осуществляющие перенос белков из цис-стороны комплекса Гольджи обратно в шероховатый эндоплазматический ретикулум (ЭПР), где они были изначально синтезированы, а также между отделами Гольджи. Этот тип транспорта называется ретроградным, в отличие от антероградного транспорта, связанного с белком COPII. Название "COPI" относится к специфическому белковому комплексу, инициирующему формирование почек на мембране цис-Гольджи. Комплекс состоит из крупных белковых субкомплексов, образованных семью различными белковыми субъединицами: α, β, β', γ, δ, ε и ζ.

Белок шерсти

Белок оболочки, или COPI, – это белок, зависимый от ADP-рибозилирующий фактор (ARF), участвующий в мембранном трафике. COPI был впервые идентифицирован при ретроградном транспорте от цис-Гольджи к шероховатому эндоплазматическому ретикулуму (ER) и является наиболее изученным из ARF-зависимых адаптеров. COPI состоит из семи субъединиц, формирующих гетерогептамерный белковый комплекс. Основная функция адаптеров заключается в отборе белковых грузов для их включения в формирующиеся транспортные везикулы. Грузы, содержащие сортировочные мотивы KKXX и KXKXX, взаимодействуют с COPI, образуя везикулы, которые транспортируются из цис-Гольджи в ER. Современные представления указывают на то, что ARF также участвуют в отборе грузов для включения в транспортные везикулы.

Процесс зарождения

Фактор рибозилирования АДФ (ARF) — это GTPаза, участвующая в мембранном трафике. Существует 6 ARF у млекопитающих, которые регулируются более чем 30 факторами обмена гуаниннуклеотидов (GEF) и белками, активирующими GTPазу (GAP). ARF посттрансляционно модифицируется на N-конце путем добавления жирной кислоты миристата. ARF циклически переходит между конформациями, связанными с GTP и GDP. В форме, связанной с GTP, конформация ARF изменяется таким образом, что миристат и гидрофобный N-терминаль становятся более доступными и ассоциируются с мембраной. Переключение между состояниями, связанными с GTP и GDP, опосредуется ARF GEF и ARF GAP. На мембране ARF GTP гидролизуется до ARF GDP под действием ARF GAP. После перехода в конформацию, связанную с GDP, ARF приобретает менее гидрофобную конформацию и диссоциирует от мембраны. Растворимый ARF GDP вновь превращается в ARF GTP под действием GEF. Люминальные белки: белки, находящиеся в просвете комплекса Гольджи и нуждающиеся в транспортировке в просвет ЭР, содержат сигнальный пептид KDEL. Эта последовательность распознается мембранным рецептором KDEL. У дрожжей это ERD2P, а у млекопитающих — KDELR. Этот рецептор затем связывается с ARF GEF, классом факторов обмена гуаниннуклеотидов. Этот белок, в свою очередь, связывается с ARF. Это взаимодействие вызывает обмен связанного GDP на GTP в ARF. После этого обмена ARF связывается с цитозольной стороной мембраны цис-Гольджи и встраивает миристоилированную N-терминальную амфипатическую альфа-спираль в мембрану. Мембранные белки: трансмембранные белки, находящиеся в ЭР, содержат сортировочные сигналы в своих цитозольных хвостах, которые направляют белок к выходу из Гольджи и возвращению в ЭР. Эти сортировочные сигналы или мотивы обычно содержат аминокислотную последовательность KKXX или KXKXX, которые взаимодействуют с субъединицами COPI α COP и β' COP. Вместо этого они связаны друг с другом посредством подкомплексов γζβδ COP, образуя взаимосвязанную структуру. Триады связаны между собой контактами переменной валентности, формируя четыре различных типа контактов.

ADP ribosylation factor (ARF) is a GTPase involved in membrane traffic. There are 6 mammalian ARFs which are regulated by over 30 guanine nucleotide exchange factors (GEFs) and GTPase activating proteins (GAPs). ARF is post translationally modified at the N terminus by the addition of the fatty acid myristate. ARF cycles between GTP and GDP bound conformations. In the GTP bound form, ARF conformation changes such that the myristate and hydrophobic N terminal become more exposed and associate with the membrane. The interconversion between GTP and GDP bound states is mediated by ARF GEFs and ARF GAPs. At the membrane, ARF GTP is hydrolyzed to ARF GDP by ARF GAPs. Once in the GDP bound conformation, ARF converts to a less hydrophobic conformation and dissociates from the membrane. Soluble ARF GDP is converted back to ARF GTP by GEFs. Luminal proteins: Proteins found in the lumen of the Golgi complex that need to be transported to the lumen of the ER contain the signal peptide KDEL. This sequence is recognized by a membrane bound KDEL receptor. In yeast, this is ERD2P and in mammals it is KDELR. This receptor then binds to an ARF GEF, a class of guanine nucleotide exchange factors. This protein in turn binds to the ARF. This interaction causes ARF to exchange its bound GDP for GTP. Once this exchange is made ARF binds to the cytosolic side of the cis Golgi membrane and inserts the myristoylated N terminal amphipathic alpha helix into the membrane. Membrane proteins: Transmembrane proteins which reside in the ER contain sorting signals in their cytosolic tails which direct the protein to exit the Golgi and return to the ER. These sorting signals, or motifs, typically contain the amino acid sequence KKXX or KXKXX, which interact with COPI subunits α COP and β' COP. instead, they are linked to one another via the γζβδ COP subcomplexes, forming an interconnected assembly. The triads are linked together with contacts of variable valence making up four different types of contacts.