Targetiranje proteina

Izvor: Bionet Škola
Idi na navigaciju Idi na pretragu

Targetiranje ili sortiranje proteina je mehanizam transporta novosintetisanih proteina do tačnih odredišta u ćeliji ili van nje. Najveći doprinos u razumevanju ovih procesa dao je Ginter Blobel, nagrađen za to Noblelovom nagradom 1999. godine. Signalne sekvence za sortiranje proteina ovaj naučnik je opisao kao poštanske brojeve za ciljne organele.

Posle translacije proteini se obeležavaju kako bi stigli do tačnog odredišta u ćeliji ili iz nje bili izbačeni. Različiti proteini treba da stignu do različitih odredišta u ćeliji ili da budu izbačeni van ćelije. Krajnje odredišta proteina su ćelijske organele, ćelijska membrana ili okolina ćelije. Proces sortiranja proteina zasnovan je na kontinuiranom ili diskontinuiranom nizu amino-kiselina u samom polipeptidu (proteinu), nazvanom signalna sekvenca (signalni peptidi).

Translacija svih proteina u eukariotskoj ćeliji počinje u citoplazmi (izuzev nekih proteina u mitohondrijama i hloroplastima) i mnogi od njih tu i ostaju. Kako translacija odmiče tako se korak po korak proverava da li je potrebno protein usmeriti na dugo odredište. Prvi korak dešava se odmah po otpočinjanju translacije. U ovom koraku se donosi odluka da li se translacija produžava u citoplazmi te kasnije gotov protein šalje u organele ili se protein šalje u endoplazmin retikulum gde će se ona nastaviti. Tako se mogu razlikovati dva opšta procesa:


  1. sekretorni put sortiranja proteina i
  2. nesekretorni put sortiranja proteina.

Sekretorni put i endomembranski sistem

Proteini koji su potrebni bilo kom delu endomembranskog sistema ćelije ili će se izbaciti iz ćelije transportuju se sekretornim putem. Taj proces se dešava ili tokom translacije ili odmah po njenom završetku. Svi proteini koji ulaze u ovaj put usmeravaju se ka membranama endoplazminog retikuluma. Proteini koji se tako sortiraju su:

  • solubilni (rastvorljivi u vodi) i membranski proteini endoplazmnog retikuluma
  • proteini lumena Goldžijevog aparata i lizozoma
  • integralni proteini membrana svih ćelijskih organela i plazma membrane
  • proteini koje ćelija izlučuje

Signalna sekvenca kojom se protein usmerava ka endoplazminom retikulumu je niz hidrofobnih amino-kiselina koji se nalazi na samom početku polipeptidnog lanca (H-kraj lanca). Kada ta sekvenca izađe iz ribozoma, onda je prepozna i za nju se veže specifičan kompleks proteina. Ribozom zajedno sa polipeptidnim lancem za koga je vezan taj kompleks doprema se do endoplazminog retikuluma. Novosintetisani polipeptid se ubacuje u lumen endoplazminog retikuluma. Neki proteini ostaju u ER gde će obavljati svoje funkcije. Većina proteina se iz endoplazmnog retikuluma transportuje u Goldžijev aparat pomoću membranski, transportnih vezikule. Tu se vrši njihova modifikacija na različite načine (kao što je npr. glikozilacija). Neki proteini koji su dospeli u Goldžijev aparat tu i ostaju i obavljaju funkcije, dok se drugi šalju do krajnjih odredišta (lizozomi, ćelijska membrana i sekrecija). Ako nemaju nikakve specifične oznake onda se proteini usmeravaju ka površini ćelije gde će se ili ugraditi u ćelijsku membranu ili izlučiti u spoljašnju sredinu. Ako poseduju neke specifične molekularne oznake, kakav je na primer šećer za koji je vezana fosfatna grupa, takav protein se usmerava u lizozome.

Nesekretorni put sortiranja proteina

Proteini koji se proizvode u citoplazmi i ne odlaze u endoplazmin retikulum, mogu tu trajno ostati ili se mogu transportovati u organele. Proteini koji imaju signalne sekvence za određene organele transportuju se do njih, a oni koji su bez signalnih sekvenci ostaju u citoplazmi. Tako se proteini transportuju do mitohondrija, hloroplasta, peroksizima i nukleusa i to se naziva nesekretorni put sortiranja proteina. Pri tome se mogu razlikovati:

  • membranski proteini koji se ugrađuju u membranu organela i
  • proteini rastvorljivi u vodi koji prolaze kroz membranu i dospevaju u unutrašnju vodenu sredinu organela; tako proteini mitohondrija i hloroplasta prolaze kroz njihovu spoljašnju i unutrašnju membranu i ulaze u matriks, odnosno, stromu; proteini nukleusa prolaze kroz nukleusne pore (videti sliku).
Sortiranje proteina u ćeliji: A- proteini koji ostaju u citoplazmi (nemaju signalne sekvence); B - sekretorni put; C - nesekretorni put


Na koji način proteini stižu do organela biće objašnjeno na primeru peroksizoma. Proteini koji treba da stignu do peroksizoma imaju jednu specifičnu sekvencu aminokiselina nazvanu peroksizomalni ciljni signal. Tipičan ciljni signal sastoji se od tri amino-kiseline (serin-lizin-leucin) smeštene na samom kraju polipeptidnog lanca (C-kraj). Ciljni signal prepoznaje pomoćni protein u citoplazmi, vezuje ga i transportuje polipeptid do peroksizoma. Na sličan način proteini dolaze i do mitohondrija, hloroplasta i jedra, samo što se ciljni signali razlikuju za svaku organelu.

Svaka organela ima set receptornih proteina za signalne sekvence. Ti proteini se vezuju za tačno određene signalne sekvence čime je određeno sortiranje proteina. vezivanje receptornih proteina za signalnu sekvencu omogućava prolazak polipeptida kroz membranu i ulazak u odgovarajuću organelu.


Literatura


Sign 5.gif
Tekst nije završen - radovi su u toku