1b. Fehérje transzport

Átírás

1 1b. Fehérje transzport

2 Fehérje transzport CITOSZÓL Nem-szekretoros útvonal sejtmag mitokondrium plasztid peroxiszóma endoplazmás retikulum Szekretoros útvonal lizoszóma endoszóma Golgi sejtfelszín szekretoros vezikulumok (1) Membránokon át (2) Vezikuláris (3) Magpóruson át

3 Az új polipeptid sorsa Protein szintézis a ban CITOPLAZMA mrns SEJTMAG Sejt szervecskékhez Riboszóma A durva-felszínű ER-hoz Durva-felszínű ER Protein Lizoszóma Peroxiszóma Golgi Mitokondrium Plasztid Exocitózis Plazma membrán Protein EXTRCELLULÁRIS TÉR

4 mrns riboszómák külső membrán belső membrán sejtmag magpórus mrns membrán target szekvencia citoplazmás protein peroxiszóma mátrix Durva felszínű ER mátrix külső membrán inter-membrán tér sztróma belső membrán tilakoid Golgi komplex belső membrán mitokondrium külső membrán plazma membrán lizoszóma A fő fehérje transzport útvonalak

5 ER - Szignál szekvencia 1 5 Riboszóma citoplazma mrns Szignál peptid 3 mrns 4. citoplazma 3 Transzlokon Szignál peptidáz 3 Durva f. ER 1. SRP (szignál felismerő részecske) Transzlokon ER belseje (lumen) 5. Fehérje ER membrán Orvostudományi Nobel-díj Szignál szekvenciák a fehérjéken ER belseje Fehérje S 30S Günter Blobel 3. Szignál peptidáz 7. Fehérje

6 Protein transzport az ER-ba mrns SRP GDP + Pi SRP receptor GDP + Pi ER lumen transzlokon (zárt) transzlokon (nyitott) szignál peptidáz) levágott szignál szekvencia feltekeredett fehérje Transzlokon = transzlokációs csatorna

7 A szignál felismerő részecske (SRP) szerkezete P54 P19 Az ER szignál szekvenciához kapcsolódik P68 P72 7SL RNS (300 bp) Vázat biztosít az SRP kialakulásához A fehérje transzlokációhoz szükséges P9 P14 A riboszómához való kapcsolódáshoz szükséges SRP: signal recognition particle

8 Protein módosítás az ER-ben - glükoziláció Módosítások: 1. Glükoziláció 2. Diszulfid híd képződés 3. Protein folding 4. Proteolitikus hasítás GlcNAc: N-acetilglükózamin Man: mannóz Glc: glükóz konzervált variábilis OLIGOSZACHARID PREKURZOR: 1. ugyanaz a 14 alegység az állatokban, a növényekben és az egysejtűekben 2. módosul: ER, Golgi N-kapcsolt oligoszacharid (Asn amid N-hez) O-kapcsolt oligoszacharid (Ser vagy Thr: OH-hoz) A glükoproteinek oligoszacharidjainak funkciói: (1) Összeszerelődés (néhány protein) (2) Stabilitás (több szekretált protein) (3) Sejt adhézió (4) immunválasz

9 Protein folding az ER-ben Dolichol oligoszacharid Oligoszacharil transzferáz Lektin Kalnexin Membránt-átfedő -hélix Luminális -hélix ER lumen BiP Chaperon: hibás folding és aggregáció megakadályozása Diszulfid-híd kötés kialakítása Lektin (szénhidrát-kötő fehérje): aggregáció megakadályozása Kalretikulin HA 0 monomer HA 0 trimer (hemagglutinin; influenza vírus) A foldingban résztvevő fehérjék: 1. chaperon: BiP (binding immunoglobulin protein) 2. Lektinek: kalnexin, kalretikulin 3. Diszulfid híd kötés: PDI (protein diszulfid izomeráz) 4. Oligoszacharil transzferáz: glükoziláció 5. Peptidil-prolil izomeráz: A prolin cisz - transz átalakulása

10 Az integráns fehérjék főbb topológiai osztályai Citoszól TÍPUSOK: I. II. III. IV. levágott szignál szekvencia Exoplazmás tér (lumen és extracelluláris tér) Topogén szekvenciák: - a membránba való integráció - a membránban való orientáció

11 I. típusú integráns fehérjék beépülése az ER membránba mrns nyitott transzlokon szignál peptidáz szintetizálódó polipeptid stop-transzfer horgony szekvencia levágott szignál szekvencia ER lumen két topogén szekvencia: (1) ER szignál szekvencia (2) Stop-transzfer horgony szekvencia (kettős funkció)

12 II. típusú integráns fehérjék beépülése az ER membránba képződő polipeptid lánc 5 mrns ER lumen transzlokon szignál-horgony szekvencia Egyetlen topogén szekvencia (II III típusnál is): Szignál-horgony szekvencia; hármas funkció: ER szignál-, stop-transzfer- horgony szekvencia (nincs N-terminális ER szignál szekvencia; különbség a II és III típusú fehérjék között: a szekvencia irányultsága)

13 TÍPUS A topogén szekvenciák elrendeződése I. szignál szekvencia lumen STA II. III. lumen SA-III SA-II lumen IV. típusú membrán proteinek: többszörös belső topogén szekvenciák IV-A lumen lumen SA-II STA SA-II STA IV-B lumen lumen lumen lumen SA-III SA-II STA SA-II STA SA-II STA IV-A: ioncsatornák, glükóz transzporter IV-B: G protein-kapcsolt receptorok STA: internal stop-transfer anchor sequence (belső stop transzfer horgony szekvencia ) SA: internal signal anchor sequence (belső szignál horgony szekvencia)

14 Foszfolipid horgony Inotizol Glükózamin Mannóz Foszfoetanolamin Zsírsavlánc hidrofób poláros Mobilis fehérjék GPI transzamináz (eltávolítja a GPI stop-transzfer horgony szekvenciáját) ER lumen GPI: glükozil foszfatidil inozitol GPI horgony érett GPI prekurzor kapcsolt fehérje protein

15 Transzport a mitokondrium mátrixba prekurzor protein Hsc70 (tekeredés gátlása) mátrix-targeting szekvencia import receptor általános import csatorna (Tom40) Tom20/22 inter-membrán tér Tim23/17 Tim44 kontakt hely mátrix hsc70 proteáz mitokondriális mátrix levágott target szekvencia Tom: translocon of the outer membrane Tim: translocon of the inner membrane aktív fehérje Folding: spontán vagy chaperoninek segítségével

16 A targeting szekvenciák elhelyezkedése az importált mitokondriális proteineken IMPORTÁLT FEHÉRJE A FEHÉRJE LOKALIZÁCIÓJA A TARGETING SZEKVENCIÁK ELHELYEZKEDÉSE A PRE-PROTEINBEN Alkohol dehidrogenáz III mátrix Mátrix proteáz általi vágás Citokróm oxidáz belső membrán (útvonal A) CoxVa alegység ATP szintetáz belső membrán (útvonal B) 9-es alegység ADP/ATP antiporter belső membrán (útvonal C) Citokróm b2 inter-membrán tér (útvonal A) Membrán-targeting Érett protein szekvencia Hidrofób stop-transzfer Mátrix proteáz általi vágás szekvencia Mátrix proteáz általi vágás Oxa1-által felismert belső szekvenciák Tom70 receptor és Tim22 komplex-által felismert szekvenciák 2. vágás: membrán-közötti térben 1. vágás: mátrix proteáz lévő proteáz Inter-membrán tér targeting szekvencia Általános import pórus targeting szekvenciája Citokróm C inter-membrán tér (útvonal A) Stop-transzfer és külső membrán lokalizációs szekvencia Porin (P70) külső membrán

17 pre-protein Transzport a ból a belső mitokondriális membránba A útvonal B útvonal C útvonal Stop-transzfer szekvencia Mátrix-targeting szekvencia Oxa1-targeting szekvencia pre-protein Mátrix-targeting szekvencia protein Belső mátrix-targeting szekvenciák Tom20 Tom22 Tom40 Tom40 Tom40 Tom70 inter-membrán tér Tim23/17 Tim44 Tim23/17 Tim22 Tim54 Tim9/10 (chaperonok) mitokondriális mátrix Hsc70 levágott-mátrix target szekvencia Oxa1 Hsc70 Kész fehérje citokróm oxidáz CoxVa alegysége ATP szintetáz 9-es alegysége 6 membrán domént tartalmazó proteinek

18 Transzport a ból a mitokondriális inter-membrán térbe A útvonal Inter-membrán tér target szekvencia mátrix-target szekvencia B útvonal Inter-membrán tér target szekvencia protein prekurzor protein Tom20 Tom22 Tom40 Tom40 inter-membrán tér hem Tim44 proteáz mitokondriális mátrix elvágott mátrix-target szekvencia Tim23/17 Közvetlen, transzlokációs faktorok nélküli transzport citokróm b2 fehérje citokróm c hem liáz