И монотопных мембранных белков

Перенос полипептидов, входящих в состав раз­личных мембранных белков, происходит по-разно­му. Напомним, что существует два основных типа интегральных мембранных белков: белки, содержа­щие один трансмембранный домен (монотопные) и белки, содержащие несколько петель, пересекаю­щих мембранный бислой (политопные).

Сначала обсудим монотопные мембранные бел­ки. Вспомним, что функция и структура любого белка закодирована в его гене. Точно так же суще­ствует N-концевая сигнальная последовательность (как описано выше), которая переносит секретор­ные белки через мембрану ЭР, а также внутрен­няя сигнальная последовательность, узнаваемая SRP, которая прикрепляется к ней и вызывает дес­табилизацию рибосомно-транслоконного комплек­са. Это в свою очередь предотвращает перенос пептида, но не предотвращает дальнейшей транс­ляции. Таким образом, последовательность окон­чания переноса закрепляет удлиняющийся белок в мембране и становится трансмембранным доме­ном этого монотопного мембранного белка.

Существуют две разновидности этого процесса. Описанный выше простой вариант подходит для монотипных белков, ориентированных N-концом в полость ЭР и С-концом (СООН) в цитозоль. Многие мембранные белки имеют противополож­ную ориентацию, то есть их сигнальная последо­вательность (также называемая последовательно­стью начала переноса) располагается достаточно далеко от N-конца белка. Когда эта последователь­ность выходит из рибосомального канала, SRP узнает ее и переносит рибосомальный комплекс к мембране ЭР. Внутренний сигнал начала перено­са действует точно так же, как и сигнальный пеп­тид, и связывается с компонентами транслокона, которые быстро переносят его внутрь транслока­ционного канала. В отличие от N-концевой сиг­нальной последовательности, эта последователь­ность не распознается сигнальной пептидазой и не отщепляется. По-видимому, мембранный канал способен увеличиваться в размере для того, чтобы вместить и растущую цепь, и прикрепленный сиг­нальный пептид.

Исследование того, какие типы аминокислот расположены по обе стороны от гидрофобной трансмембранной последовательности, позволяет понять, каким образом происходит связывание М-домена белка SRP-54. Существуют группы положительно заряженных аминокислот с обеих сторон гидрофобной сигнальной последователь­ности, которые способствуют захвату этого белка в бислой. Ключом к пониманию того, как ориен­тирован сигнальный пептид, служит количество положительно заряженных остатков с каждой сто­роны. Чем больше заряд, тем более вероятно, что белок будет ориентирован на цитозольную сторону мембраны, так как показано для I типа мембран­ных белков на рис. 3-14.

Рис. 3-14. Этапы встраивания в мембрану сигнального якорного белка. Гидрофобное ядро сигнально-якорной после­довательности (А) взаимодействует с мембраной эндоплазматического ретикулума (ЭР), и (Б) внедряется в мембра­ну, формируя петлю либо с N-концом (I тип), либо с С-концом (II тип) белка. Затем (В) соответствующий конец бел­ка переносится в полость ЭР. (Сфера — группа заряженных аминокислотных остатков, которые часто соседствуют с сигнально-якорной последовательностью с цитоплазматической стороны от мембраносвязанного домена). (Воспро­изведено с изменениями с разрешения авторов из: High S et al. Mechanisms that determine the transmembrane disposi­tion of proteins. Curr Opin Cell Biol 1995; 7:583.)