1b. Fehérje transzport

1b. Fehérje transzport

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

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

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

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 5 3 3 Orvostudományi Nobel-díj Szignál szekvenciák a fehérjéken 2. 6. ER belseje Fehérje 1999 3 50S 30S Günter Blobel 3. Szignál peptidáz 7. Fehérje

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

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

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

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

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

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)

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)

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)

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

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

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

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

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