plik

Hipoteza sygnałowa - za adresowanie białek do przedziałów odpowiadają łańcuchy aminokwasów - sekwencja
sygnałowa lub motywy struktury drugo- trzecio- i czwartorzędowej;

sekwencje sygnałowe - często usuwane w wyniku organicznej hydrolizy - zależnej od hydrolaz z gr peptydaz
sygnałowych, gdy białko osiągnie ostateczne położenie

Transport do ER
Kotranslacja

- N-końcowy odcinek łańcucha polipeptydowego wyłaniający się z rybosomu zawiera sekwencje sygnałową dla ER ->
sekwencja ta wiąże się z SRP - cząstką rozpoznającą sygnał -> SRP blokuje wydłużanie się łańcucha do czasu
zakotwiczenia rybosomu na błobie ER przez związany z nią receptor SRP

- SRP: dwie podjednostki, jedna ma aktywność GTP-azy-> zapewnia energię niezbędną do przekazania kompleksu
rybosomu z polipeptydem zawierającym sewkencję sygnałową do
translokonu - kompleksu białek kanałowych warunkującego przemieszczanie powstającego łańcucha
polipeptydowego do światła ER;

jednocześnie - uwolnienie SRP do cytoplazmy podstawowej, wtedy SRP jest gotowy do przyjęcia następnego
kompleksu;

- przyłączenie się rybosomu do translokonu wytwarza szczelne dla wody i jonów połączenie; peptyd sygnałowy
oddziałuje z hydrofobowymi częsciami translokonu -> otwarcie kanału; w czasie wydłużania się łańcucha
polipeptydowego, peptyd sygnałowy przechodzi częścią hydrofobową w poprzek błonu tworząc pętlę tak, że jego N-
koniec jest po stronie cytoplazmatycznej błony

- translokon - 3-4 duże cząst.białka Sec61alfa, zawierającego 10 odcinków transbłonowych tworzących ściany kanału,
mogą występować inne podjednostki Sec61 - beta i gamma; oraz inne białka modulujące i ułatwiające transport;

polipeptyd przechodzi przez błonę ER kanałem translokonu dzięki energii generowanej w rybosomie podczas
wydłużania łańcucha

- od strony światła ER - do powstającego polipeptydu przyłącza się białko opiekuńcze BiP z rodziny hsp70, zależna o
BiP hydroliza ATP -> energia do przeciągnięcia polipeptydu z kanału translokonu po zakończeniu syntezy; w świetle
ER w pobliżu translokonu - swoista peptydaza sygnałowa odcinająca peptyd sygnałowy

Sortowanie białek organelli błoniastych
Szlak wydzielania konstytutywnego: przez sieć cis AG, AG, sieć trans AG i pęcherzyki wydzielnicze na powierzchnię
komórki

- sortowanie białek - w sieci trans AG - nie wszystkie białka są kierowane na szlak wydzielania konstytutywnego -
część gromadzi się w obrębie ziaren wydzielniczych, biorących udział w wydzielaniu regulowanym, które polega na
gromadzeniu swoistej wydzieliny i jej sekrecji pod wpływem bodźców - w odróżnieniu od konstytutywnego
wydzielania, zachodzącego cały czas; niektóre białka nie są wydzielane na zewnątrz, przedostają się z sieci trans AG
do endosomów

- endosomy - przedział błonowy wymieniający pęcherzyki transportujące z siecią trans AG i błoną komórkową;

e.wczesne - bliżej błony kom, wcześniej dociera endocytowany materiał, kwaśne pH sprzyja dysocjacji
endocytowanych białek do ich receptorów, które zostają recyrkulowane na powierzchnię komórki;

endocytowane białka są przekazywane do e.późnych, a potem do lizosmów;

pęcherzyki pośredniczące w tym transporcie to ciała wielopęcherzykowe, do e.wczesnych i późnych docierają
pęcherzyki z sieci trans AG, zawierające m.in. nieaktywne enzymy lizosomalne; są skumulowane w endosomach
późnych, gdzie pod wpływem kwaśnego pH są aktywowane

- transport błon i ich zawartości między przedziałami szlaku wyydzielniczego - za pomocą pęcherzyków
transporowych - swoistych dla danego przedziału

- transport z ER do AG - w obrębie elementów przejściowych - powstają tu pęcherzyki transportowe łączące się z
siecią cis AG; elementy przejściowe ER są pozbawione rybosomów, wśród białek przechodzących do sieci cis AG są
też białka osadnicze ER, rozpoznawane dzięki obecności sekwencji KDEL - warunkuje to transport zwrotny do RER
przez pęcherzyki transportowe, pozostałe białka są transportowane przez inną populację pęcherzyków do AG

transport w poprzek AG - w wyniku nieustannego ruchu pęcherzyków, w kierunku wydzielniczym towarzyszy
transnport wsteczny; nna każdym odcinku AG występują enzymy osadnicze; w obrębie AG zachodzi wiele procesów
biochemicznych - główny to modyfikacja białek (przyłączanie reszt oligosacharydowych i obróbka glikoprotein)

- niektóre luminalne białka uzyskują w sieci cis AG reszty mannozo6fosforanu M6P -> następnie rozpoznawane w
sieci trans przez specjalne receptory dla M6P (białka transbłonowe), silnie się z nimi wiążą przy pH 7,0 -> powstałe
kompleksy grupują się w obręcie pęcherzyków transportowych, łączących się z endosomami późnymi -> w kwaśnym
pH białka z M6P dysocjują do światła endosomów, reszta fosforanowa odcinana od mannozy, receptory dla M6P
recyrkulują do sieci trans AG;

- receptory dla M6P zapewniają transport do lizosomów licznych enzymów lizosomalnych;

- do lizosomów adresowane są tez substraty ulegające w ich obrębie hydrolizie;

dostają się tam kilkoma szlakami

do e.wczesnych, z nich do późnych i lizosomów dostaje się wiele substancji z otoczenia kom., w wyniku endocytozy
o charakterze nieswoistej pinocytozy lub procesu polegającego na związaniu receptorów z ligandami - może wystąpić
endocytoza zależna od receptorów; w przypadku endocytozy dużych cząstek - fagocytoza; w przypadku zależnej od
receptorów - inwaginacja błony i formowanie pęcherzyka zależy od oddziaływania cytoplazmatycznych cz.
receptorów wieloma białkami, w tym z klatryną, w fagocytozie - inwaginacja błony z udziałem aktyny

sygnał do endocytozy - zgrupowanie się receptorów połączonych z ligandami

Transport pęcherzykowy

Pęcherzyki są otoczone płaszczem białkowym warunkującym inwaginację błony przez oddziaływanie z białkami
adaptorowymi i/lub receptorami
- klatrynowy - endozytoza zależna od receptorów, wydzielanie regulowane
- koatomerowy COP typu I - transport wsteczny z AG do ER; transport między cysternami AG
- koatomerowy COP typu II - transport pęcherzyków z ER do AG

Pęcherzyk transportowy - procesy
- pączkowanie - przez białka płaszcza; w nich odpowiednie receptory wiążące kargo
- transport - często przez oddziaływanie z MT w pobliże błony docelowej
- cumowanie - lina utworzona przez białka Rab związane z pęcherzykiem przez kompleks białek fibrylarnych; na
błonie docelowej występują białka oddziałujące z Rab - rabifilina, radaptyny;
- dokowanie - pęcherzyka do błony - swoiste, przez dwa białka - SNARE - na powierzchni pęcherzyków v-SNARE, na
powierzchni przedziałów docelowych t-SNARE -> dopasowanie odpowiednich SNARE inicjuje budowę kompleksu
białkowego prowadzącego fuzję pęcherzyka z przedziałem docelowym

Gromadzenie się kargo - zależy od oddziaływania pęcherzyków z receptorami
endocytoza zależna od receptorów - receptory transbłonowe, na częściach
cytoplazmatycznych - motyw tyrozynowy/dwuleucynowy; przez sygnał tyrozynowy/dwuleucynowy receptory
oddzialują z kompleksami adaptorowymi, te inicjują polimeryzację klatryny wytwarzając wgłobienie okryte;
podlega mechanizmom regulacyjnym - fosforylacja tyrozyny znosi jej powinowactwo do kompleksów adaptorowych,
pochodne fosfatydyloinozytolu - zwiększa

Adresowanie białek w kom spolaryzowanych

- odbywa się na poziomie rekrutacji białek do właściwych pęcherzyków i adresowaniu pęcherzyków
- gromadzenie się w sieci trans AG białek na powierzchnie podstawno-boczną zależy od motywów strukturalnych
typu sygnału tyrozynowego/dwuleucynowego
na powierzchnię szczytową - białka charakteryzują się obecnością grupy glikozylofosfatydyloinozytolu GPI związanej z
łańcuchem - kotwiczy białko w błonie; białka te gromadzą się w obrębie tratw lipidowych (cholesterol,
glikosfingolipidy) w trans AG
- adresowanie pęcherzyków na powierzchnię podstawno-boczną/szczytową zależy od oddziaływanń v-SNARE z t-
SNARE; t-SNARE błony kom - dwie podjednostki - białka z rodz.syntaksyny i z rodz SNAP-25

Import białek do peroksysomów

białka importowane do ich macierzy - dwa rodzaje sekwencji PTS - 1 i 2; dla tych sekwencji istnieją swoiste receptory
- 5 i 7;
niektóre białka dostają się do peroksysomów bez PTS, dzięki ścisłej asocjacji z białkiem zawierającym tę sekwencję

Import białek do mitochondriów

- dzięki sekwencji sygnałowej MTS - N-końcowy odcinek charakteryzujący się występującymi regularnie co 4 reszty
aminokwasowe resztami lizyny/argininy, porozdzielanymi resztami aminokwasów niepolarnych;
koniec aminowy białka które ma być importowane - alfa helisa - aminokwasy zasadowe po jednej stronie,
aminokwasy niepolarne po drugiej - motyw warunkujący import do macierzy mitochondrialnej;
- białka, które mają zostać wbudowane do zew lub wew błony lub przestrzeni międzybłonowej - dodatkowo sygnał
sortujący
- białka powstające w cytoplazmie - związane z białkami opiekuńczymi hsp70, zapobiega to
nieodwracalnemu/nieprawidłowemu zwijaniu się łańcuchów polipeptydowych zawierających sekwencje sygnałowe
- część białek mitochondrialnych po syntezie wiąże się wyłącznie z hsp70, część dodatkowo z białkiem opiekuńczym
wiążącym się tylko z sekwencją MTS - czynnikiem stymulującym import do mitochondriów - MSF
- transport przez zew błonę dzięki kompleksowi białek TOM - po związaniu importowanego białka, przekazywane do
kompleksu kanałowego, następny etap importu do macierzy to zbliżenie się kompleksu białka kanałowego TOM zew
błony z podobnym kompleksem w wew błonie - kompleks TIM - zbliżenie obu błon; pięć białek TIM tworzy kanał, z
którym od strony macierzy są powiązane białka opiekuńcze i peptydaza sygnałowa; początkowy odc białka dostaje
się do macierzy przez wew błonę przez energię przejścia naładowanej dodatnio MTS zgodnie z gradientem
elektrochemicznym - dodatnia przestrzeń międzybłonowa, ujemna macierz; pozostała część jest przeciągana w
poprzek kanałów TOM/TIM; peptydaza sygnałowa odcina peptyd sygnałowy w macierz
- białka przeznaczone na wew błonę/przestrzeń mają sekwencję sygnałową przed MTS - sekwencję sortującą,
ujawniającą się po odcięciu peptydu sygnałowego
- część białek może dostawać się wraz z lipidami z SER, z udziałem błon MAM- związanych z mitochondraiami błon
podobnych do ER; białka dostające się do mitochondriów przez MAM to m.in. cytochrom b5,reduktaza NADH
cytochromu b5

Import jądrowo cytoplazmatyczny

- z jądra - gotowe rybosomy, mRNA, tRNA
- do jądra - histony, polimerazy DNA i RNA, białka rybosomów
- pory jądrowe - zawierają kompleks białek nukleoporyn, układających się w kompleks poru jądrowego, kotwiczą go
nukleoporyny;
- swobodny przepływ - woda, jony, białka do 66kDa
- transport dwukierunkowy
- NLS - sekwencja warunkująca import do jądra, grupa aminokwasów zasadowych na białku, nie są odcinane
- NES - sekwencja z leucyną, dla białek eksportowanych do cytoplazmy
- białka jąderkowe, nukleolina, B23 przemieszczają się między jądrem a cytoplazmą - nośnik do transportu innych
białek
- NOS - jąderkowe sekwencje sygnałowe dłuższe od NLS, gromadzenie białek w jąderku zależy od interakcji z innymi
białkami; NOS występują w białkach Tat i Rev wirusa HIV-1
- import i eksport przez por - na zasadzie wiązania białka z NLS/NES z receptorami, translokacji wzdłuż 200nm drogi i

uwolnienia na końcu, często uczestniczy też białko adaptor pośredniczące w oddziaływaniu receptor - białko
transportowane, receptory uczestniczące w imporcie do jądra - beta-importyny, w eksporcie - eksportyny I
- RAN- białko GTP-azowe - hydroliza GTP przez RAN jest po cytoplazmatycznej stronie poru, po związani białka RAN-
GAPI, GDP na GTP pobudzana po jądrowej stronie przez RAN-GEPI;
- wewnątrz jądra eksportna 1 wiąże białka zaw.NES i białko RANzawGTP -> taki kompleks ulega translokacji do
cytoplazmy -> hydroliza GTP - uwolnienie zawierającego NES białka
- importyna beta - receptor białek z NLS, po jądrowej stronie poru wiąże się z nią RAN-GTP -> dysocjacja białka
zaw.NLS i importyny alfa; importyna alfa jest reeksportowana do cytoplazmy z użyciem swoistej eksport, niektóre
białka zostają importowane z udziałem transportyny, pełniącej rolę kompleksu alfabeta-import

Formowanie struktury przestrzennej białek i degradacja
- białka opiekuńcze - chaperony
- zapewniają prawidłowe przestrzenne ułożenie łańcucha polipeptydowego przez oddziaływanie z nim;
ATP-azy, wysokie powinowactwo do hydrofobowych odcinków łańcuchów polipeptydowych, występują na obszarze
cytoplazmy i w jądrze, w świetle organelli błoniastych, należą do dwóch głównych rodzin hsp60 i hsp70
- hsp - białko szoku cieplnego, wiążą się z powstającym łańcuchem, dowolnym białkiem komórkowym,
które zostało zdenaturowane i przywracają mu prawidłową konformację; energia potrzebna na rozplątanie
nieprawidłowej konformacji - z hydrolizy ATP zachodzącej pod wpływem białek opiekuńczych;
- białka, którym nie da się przywrócić konformacji agregują przez oddziaływania eksponowanych
odcinków hydrofobowych, wytrącają się z cytoplazmy w nierozpuszczalne twory formujące ciałka inkluzyjne, jeżeli
nie są w porę rozpoznawane i degradowane przez układ proteolityczny
  - mogą wiązać się z natywnymi, niezdenaturowanymi białkami chroniąc je;
  - ulegają wzmożonej ekspresji w war: wzmożonej temp., obniżonej temp., jony metali ciężkich, zmiany
osmolarności, promieniowanie
  - utrzymywanie niesfałdowanego łańcucha, by mógł zostać przemieszczony przez kanały w poprzek błon;
oddzielny zestaw białek oddziałuje z białkiem od str.cytoplazmy, oddzielny od np.macierzy mitochondrialnej; ATP
hydrolizowane przez białka opiekuńcze dostarcza tam energii do zmian konformacji i do transportu w poprzek błony
- białka z rodziny hsp70 - działają jako monomery, wiążąc się odcinkami hydrofobowymi łańcuchów polipeptydowych
i białek; białka hsp60 tworzą kompleksy w kształcie cylindra pustego w środku z wielu podjednostek

Ubikwitynacja

- adresowanie i sortowanie białek czasem wymaga swoistych etykiet - drobnocząsteczkowe białko ubikwityna i np.
SUMO-1; ubikwitynacja to przyłączenie się do cząsteczki białka jednej lub większej ilości ubikwityn
- główna rola to znakowanie białek do degradacji przez proteasomy
- SUMO-1 - kowalencyjnie do substratów ubikwitynacji, chroniąc je przed degradacją - sumo1 nie wiąże się z
proteasomami
- ubikwityna - krótki polipeptyd, przyłączany kowalencyjnie za pomocą wiąz.izopeptydowego
- ubikwitynacja - reakcja wymagająca enzymów i energii z hydrolizy ATP; enzym aktywujący u. E1, enzym koniugujący
u. E2, ligaza ubikwityny E3, przyłączająca ubikwitynę do substratu, zapewnia wybiórczość i swoistość substratową
układowi proteolizy, E3 to np. kompleks promujący anafazę APC - cyklosom, warunkujący ubikwitynację cyklin
mitotycznych i innych białek w czasie mitozy

Proteasomy

- organella degradujące większość białek, regulacyjnych i stabilnych, rozpoznawanie i usuwanie zdenaturowanych
białek cytoplazmatycznych, z wyj. enzymu dekarboksylazy ornityny wszystkie substraty proteasomu muszą wziąć
udział w ubikwitynacji w celu ich rozpoznaniu przez kompleks regulatorowy proteasomu
- w jądrze kom, cytoplazmie wokół centrioli - centrum proteolityczne komórki, niewidoczne w kom.prawidłowych; w
warunkach upośledzonej proteolizy/zwiększonej ilości zdenaturowanych białek powstają agregaty proteasomów i
ubikwityny - agresom
- zbudowane z 4 pierścieni w kształcie cylindra, każdy pierścień - 7 różnych białek - podjednostek proteasomów
- różnią się od enzymów proteolitycznych wielką masą, złożoną budową, różnorodnością aktywności
proteolitycznych;