Введение
TRAPP (TRAnsport Protein Particle) - это белок, участвующий в транспорте частиц между органеллами.
Складка белка и эндоплазматический ретикул (ЭР)
Белки, предназначенные для плазменной мембраны или экспорта во внеклеточную среду в эукариотических клетках, транслируются на рибосомах, расположенных на грубой эндоплазматической сети (RER). Большинство белков ко-трансляционно транспортируются в ЭР (то есть, пока рибосома транслирует код мРНК в полипептид, полипептид одновременно вводится через транслокон в ЭР). ЭР обеспечивает среду, способствующую сворачиванию зарождающихся полипептидов и приобретению ими функциональности или частичной функциональности. ЭР предоставляет окислительную среду (для формирования дисульфидных связей) и необходимые шапероны (вспомогательные белки, способствующие правильному сворачиванию, которые не входят в состав конечного белка). Многие экспортируемые белки формируют дисульфидные связи – ковалентные связи, стабилизирующие структуру белка в жестких внеклеточных условиях. Классическим примером служат дисульфидно-связанные тяжелые и легкие цепи антител, секретируемых В-клетками иммунной системы. Другим важным процессом, происходящим в ЭР, является N-гликозилирование. В ходе этого процесса полипептиды, содержащие специфическую последовательность из трех аминокислот (аспарагин – X – серин/треонин, где X – любая аминокислота, кроме пролина), модифицируются сложным углеводным фрагментом по амидной группе аспарагина. Другие типы гликозилирования включают S-гликозилирование (через остатки цистеина), C-гликозилирование (через триптофан) и O-гликозилирование (через серин или треонин). N-гликозилирование является наиболее распространенной посттрансляционной модификацией, обнаруживаемой в эукариотических клетках.
Экспорт белка из ЭР и покрытия COP II
После того как белки свернулись и готовы к транспортировке из эндоплазматической сети, считается, что они собираются в определенных участках внутри сети, называемых "сайтами выхода из ЭПР". Эти сайты могут быть временными, но, скорее всего, расположены в ЭПР вблизи следующего транспортного компартмента – везикулярно-трубчатого кластера (ВТК), также известного как промежуточный отсек ЭПР-аппарата Гольджи (ERGIC). Детали того, как белки концентрируются или локализуются в сайтах выхода, неясны, но сам процесс формирования везикулы, содержащей эти белки, начинается с белка Sec12. Этот белок рекрутирует небольшую GTPазу Sar1. Sar1 можно рассматривать как переключатель, который активен при связывании с GTP и неактивен при гидролизе GTP до GDP. Это, в свою очередь, приводит к рекрутированию белковых комплексов Sec23/Sec24 и Sec13/Sec31 (также известных как COPII-покрытие). Белковые комплексы формируют сетчатую структуру на сайте выхода из ЭПР и посредством механического искривления образуют небольшой "пузырек", который отпочковывается от ЭПР, заключая в себя белки. Сетчатая структура диссоциирует от сформировавшейся везикулы, когда Sar1 гидролизует GTP до GDP. Эта активность Sar1 усиливается Sec23/24.
Транспорт везикулы и привязка
После того, как везикулы отделяются от ЭР, они транспортируются пассивно (диффузией) или активно (внутриклеточными моторными белками, движущимися по цитоскелетным трекам). Способ транспортировки, по-видимому, зависит от расстояния. На короткие расстояния чаще используется пассивный транспорт, а на большие – активный. По достижении места назначения везикулы должны быть физически связаны со своим акцепторным компартментом (иначе они могут дрейфовать). Этот процесс облегчается "якорями". Якоря бывают двух типов: длинные белки с доменами, называемыми "свернутая катушка", или комплексы, состоящие из множества субъединиц, преимущественно глобулярной формы. Якорем, обеспечивающим связывание везикул, происходящих из ЭР, с VTC (или аппаратом Гольджи у низших эукариот), следующим компартментом в транспортном пути, является транспортная белковая частица (TRAPP).
TRAPP как привязка
TRAPP также существует в двух вариантах, TRAPP I и TRAPP II. TRAPP I представляет собой мультисубъединичный комплекс, состоящий из семи субъединиц (Bet5, Bet3, Trs20, Trs23, Trs31, Trs33, Trs85). TRAPP II содержит три дополнительных субъединицы (Trs65, Trs120 и Trs130) и функционирует как тезер на поздних стадиях транспортного пути. TRAPP I связывает эти везикулы, происходящие из ЭР, и подводит везикулу ближе к акцепторной мембране. Такое тесное сопоставление двух мембран обеспечивает взаимодействие между SNARE-белками (растворимый белок-рецептор, чувствительный к N-этилмалеимиду, NSF – фактора, необходимого для сборки) на обоих компартментах. Взаимодействующие SNARE-белки затем сближают мембраны и обеспечивают их слияние. Недавнее исследование показало, что начальное взаимодействие между TRAPP и везикулой, происходящей из ЭР, опосредовано взаимодействием между субъединицей TRAPP Bet3 и субъединицей COPII-покрытия Sec23. Общепринятая точка зрения на тезеринг/слияние предполагает, что покрытие везикулы удаляется до тезеринга и слияния, однако в данном исследовании предлагается модель, в которой начальный этап тезеринга происходит на покрытой или частично покрытой везикуле. Комплекс TRAPP, лишенный субъединицы Trs85, недавно был кристаллизован в виде двух субкомплексов, которые затем были смоделированы на основе данных электронной микроскопии для выявления возможной кристаллической структуры всего комплекса. На кристаллической структуре был указан предполагаемый сайт связывания ypt/rab, включающий субъединицы Trs23 и Bet5. К слову, для восстановления эффективной обменной активности ypt1 in vitro необходимы все 5 малых субъединиц (Trs31, Trs20, Bet3, Bet5 и Trs23). Таким образом, остается выяснить, ограничивается ли интерфейс между ypt1 и TRAPP только Trs23 и Bet5, и как другие субъединицы влияют на обменную активность.
Клиническое значение
Мутации в системе TRAPP ассоциируются с неврологическими дефицитами.