Regulace translace REGULACE TRANSLACE LOKALIZACE BÍLKOVIN V BUŇCE. 4. Lokalizace bílkovin v buňce. 1. Translační aparát. 2

Regulace translace

4. Lokalizace bílkovin v buňce

1. Translační aparát 2.

Translace

3.

Bílkoviny a jejich posttranslační modifikace

4.

Lokalizace bílkovin v buňce a jejich degradace

5.

Translace v mitochondriích a chloroplastech

REGULACE TRANSLACE LOKALIZACE BÍLKOVIN V BUŇCE

1

4. Lokalizace bílkovin v buňce proteiny získávají transportní kompetenci v lumen ER

4. Lokalizace bílkovin v buňce jejich modifikace v periplasmatickém prostoru protein disulfit izomeráza

nascentní protein po vstupu do ER: ¾

¾ ¾ ¾ ¾

získává sekundární a terciární strukturu posttranslační modifikace tvoří oligomery tvorí disulfidické vazby – (úloha disulfid isomerázy) vytváří oligomery - (využití lektinů)

získávání transportní kompetence rozhodne zda: ¾ transportován dál ¾ zůstane na ER ¾ rozloží se

Typy vazeb v polymérech 4. Lokalizace bílkovin v buňce jejich modifikace v periplasmatickém prostoru

Vytváření disulfidických vazeb mezi 2 cysteiny

2


4. Lokalizace bílkovin v buňce – úloha chaperonů

nascentní protein v ER: s nezbytnou informací pro “targeting“ do příslušné specifické organely

buňka má až 30 kompartmentů s příslušnými typy bílkovin typy proteinů: ¾ integrální membránové ¾ součástí jednotlivých kompartmentů ¾ sekreční: stěnové vakuolární extracelulárních prostor

úloha chaperonů: ¾ Chaperony nascentního proteinu ¾ Chaperony v kompartmentech, v organelách



Bílkoviny rozpustné: ¾ Ve všech buněčných kompartmentech (cytosol, vakuola, buněčná stěna, mitochondriální matrix, stroma chloroplastů, thylakoidní lumen, lumen ER, cis Golgi, nukleosol) = hydrofilní

Bílkoviny nerozpustné ¾ Membránové (v celé řadě lipidových dvouvrstev různých membrán) = hydrofobní ¾ Stěnové (nekovaletně i kovaletně vázané)

3



každá bílkovina má 1 a více targeting signálů a specifických domén v primární aminokyselinové sekvenci připravených na reakci s receptory

receptory zajišťují vstup transportovaného proteinu do hierarchie organelového systému buňky a řídí tím cestu proteinu po rozvětvené transportní cestě ¾ interakce targeting signálu a receptoru zahajuje cestu ¾ přerušení interakce --- translokace bílkoviny

¾



4




4. Lokalizace bílkovin v buňcetypy membránových bílkovin

5


4. Lokalizace bílkovin v buňce – sekreční bílkoviny (SRP,translokon, signální receptor, signální peptidáza)

„Lokalizační domény“ pro transport bílkovin do organel a kompartmentů ER Chloroplast Mitochondrion Jádro Peroxisomy Vakuoly

signální peptid, targeting sekvence transitní peptid presequence jaderný lokalizační signál(NLS) peroxis. zaváděcí signál(PTS) vakuolární „sorting“ signál (VSS)

4. Lokalizace bílkovin v buňce –


signální peptid a SRP

6

4. Lokalizace bílkovin v buňce – sekreční bílkoviny (SRP,translokon, signální receptor, signální peptidáza)

4. Lokalizace bílkovin v buňce – sekreční bílkovin SRP

SRP = nekódující RNA ( 300nk) + 6 bílkovin ( 54kDa, 19kDa, 68kDa, 72kDa, 9kDa, 14kDa) Translokon = bílkovinný komplex s centrálním porem Signální receptor = místo vazby SRP v membráně Signální peptidáza = odděluje signální peptid od bílkoviny

Bílkovina: ¾ Vůbec se neobjevuje v cytosolu, ale přímo v ER ¾ Uspořádávána v ER


4. Lokalizace bílkovin v buňce – sekreční bílkovin SRP

sekreční bílkovin SRP

7

4. Lokalizace bílkovin buňce – sekreční bílkoviny SRP

Transport sekrečních bílkovin přes mebránu nascentní bílkovina uvolněná z velké podjednotky přímo do póru translokonu, (není volně v cytosolu)

4. Lokalizace bílkovin v buňce – sekreční bílkoviny

Transport sekreční bílkoviny před membránu: 1.+2. Nascentní bílkovina má už N-terminální signální peptid, ten je ihned napojen na SRP 3. SRP se současně naváže na 60S podjednotku ribosomu a dopraví komplex: nascentní bílkovina/ribosom k receptoru SRP v ER membráně (vazba posílena navázáním GPT na SRP + SRP-receptor) 4. Přenos komplexu nascentní bílkovina/ribosom k translokonu, napojení ribosomu na membránu, otevření translokačního kanálu, využití signální sekvence k zanoření bílkoviny do póru translokonu 5. Aktivace signální peptidázy, oddělení signálního peptidu, disociace SRP SRP receptoru, hydrolýzou vazby s GTP 6. Ribosom plně napojen na membránu, pokračuje transfer syntetizované bílkoviny do membrány 7. Syntéza završena, ribosom i translokon uvolněny




8

4. Lokalizace bílkovin v buňce-

4. Lokalizace bílkovin v buňce-

membránové bílkoviny

mebránové bílkoviny

Stop signály: ¾ 20-25 hydrofobních aminokyselin ¾ Vytvoří v membráně alfa-helix s hydrofobními zbytky bílkovin v membránové dvouvrstně ¾ Typy I – III jeden helix, typ IV více helixů - typI: má signální peptid, nepotřebuje SRP, C-terminální konec bílkoviny v cytosolu - typII: nemá signální peptid, potřebuje SRP, orientace bílkoviny opačná, N-terminální konec v cytosolu - typIII: nemá signální peptid, orientace jako u typuI - typIV: „multipasss proteins“, nemají hydrofobní oblast, vázány na fosfolipidy (viz lektiny)

Hlavní typy integrálních membránových bílkovin syntetisovaných na hrubém endoplasmatickém retikulu

Typ I Transport a lokalizace membránové (rezidentní) bílkoviny Úspořádání a umístění sekvencí integrálních membránových bílkovin +++ = vyšší podíl pozitivně nabitých aminokyselin

(úloha hydrofobního stop signálu přenosu při lokalizaci bílkoviny do fosfolipidové dvouvrstvy) 3: „stop tranfer anchor sequence“v translokonu 4: sekvence se posune do membránové dvouvrtvy a translokon se uvolní

9

4. Lokalizace bílkovin v buňcemembránové bílkoviny, typy stop signálů

4. Lokalizace bílkovin v buňce „single-pass“ membránová bílkovina 23 hydrophobních aminokyselin tvoří alfa helix (červeně) negativní náboj fosfolipidových „head“ struktur + pozitivně nabitý arginin a lysin (modře), upevňují bílkovinu v membráně

4. Lokalizace bílkovin v buňce „multipass“ membránová bílkovina

G protein receptor-vazebná bílkovina složený ze 7 membránových helixů

Translokace bílkovin do membrány, typ II spoluúčast SRP nezbytná (není znázorněno)

10




Úspořádání a umístění sekvencí integrálních membránových bílkovin +++ = vyšší podíl pozitivně nabitých aminokyselin

4. Lokalizace bílkovin v buňcemebránové bílkoviny

Typ I Transport a lokalizace membránové (rezidentní) bílkoviny (úloha hydrofobního stop signálu přenosu při lokalizaci bílkoviny do fosfolipidové dvouvrstvy) 3: „stop tranfer anchor sequence“v translokonu 4: sekvence se posune do membránové dvouvrtvy a translokon se uvolní

Hlavní typy integrálních membránových bílkovin syntetisovaných na hrubém endoplasmatickém retikulu

11

4. Lokalizace bílkovin v buňcemembránové bílkoviny

Stop signály: ¾ 20-25 hydrofobních aminokyselin ¾ Vytvoří v membráně alfa-helix s hydrofobními zbytky bílkovin v membránové dvouvrstně ¾ Typy I – III jeden helix, typ IV více helixů - typI: má signální peptid, nepotřebuje SRP, C-terminální konec bílkoviny v cytosolu - typII: nemá signální peptid, potřebuje SRP, orientace bílkoviny opačná, N-terminální konec v cytosolu - typIII: nemá signální peptid, orientace jako u typuI - typIV: „multipasss proteins“, nemají hydrofobní oblast, vázány na fosfolipidy (viz lektiny)

Translokace bílkovin do membrány, typ II spoluúčast SRP nezbytná (není znázorněno)

4. Lokalizace bílkovin v buňcemembránové bílkoviny, typy stop signálů

4. Lokalizace bílkovin v buňce „single-pass“ membránová bílkovina 23 hydrophobních aminokyselin tvoří alfa helix (červeně) negativní náboj fosfolipidových „head“ struktur + pozitivně nabitý arginin a lysin (modře), upevňují bílkovinu v membráně

12

4. Lokalizace bílkovin v buňce „multipass“ membránová bílkovina


„Lokalizační domény“ pro transport bílkovin do organel a kompartmentů

G protein

ER Chloroplast Mitochondrion Jádro Peroxisomy Vakuoly

signální peptid, targeting sekvence transitní peptid presequence jaderný lokalizační signál(NLS) peroxisom zaváděcí signál(PTS) vakuolární „sorting“ signál (VSS)

receptor-vazebná bílkovina složený ze 7 membránových helixů

4. Lokalizace bílkovin v buňce – chloroplasty, mitochondrie, jádro

4. Lokalizace bílkovin v buňce – chloroplasty

13



transport bílkovin do chloroplastů

„Lokalizační domény“ pro transport bílkovin do organel a kompartmentů ¾ Nezbytná přítomnost 2 typů lokalizačních sekvencí: - do stroma chloroplastů - z cytosolu přes vnější a vnitřní membránu - do lumen thylakoidů - ze stroma přes thylakoidní membránu do lumen a zde dvě odlišné cesty

4. Lokalizace bílkovin v buňce transport bílkovin do chloroplastů

–

ER Chloroplast Mitochondrion Jádro Peroxisomy Vakuoly


4. Lokalizace bílkovin v buňce - mitochondrie

14

4. Lokalizace bílkovin v buňce – struktura mitochondrie

4. Lokalizace bílkovin v buňce - mitochondrie

Nezbytná přítomnost 2 typů lokalizačních sekvencí: ¾ N-terminální zaváděcí sekvence se váže na bílkovinný receptor na povrchu mitochondrie ¾ Po zavedení bílkoviny přes vnější membránu je zaváděcí sekvence odštěpena ¾ Bílkovina putuje dál do vnitřních struktur na základě dalšího signálu a příslušných receptorů

4. Lokalizace bílkovin v buňce – struktura mitochondrie

Lokalizace bílkoviny - mitochondriálkní matrix I.

15

Lokalizace bílkoviny

- mitochondriálkní matrix II.



Mitochondrie – přehled lokalizačních sekvencí


4. Lokalizace bílkovin v buňce - jádro

16



- jádro



- jádro


4. Lokalizace bílkovin v buňce - jádro

TRP= transportovaná bílkovina, TRP-anchor, NLS= jaderný lokalizační signál

peroxisomy: organely bez vlastního informačního obsahu Lokalizují enzymy pro oxidace nejrůznějších typů substrátů (vzniká peroxidu vodíku a působením katalázy voda)

Pro lokalizaci cytosolických proteinů systém zaváděcí sekvence na translokovaných bílkovinách + řada receptorů: PTS1 – receptorová bílkovina navázaná v cytosolu („SRP“) Pex5 – další receptorová bílkovina komplex bílkovina-PTS1+Pex5 se váže na Pex14 translokon komplex Pex2-10-12

17


- peroxisom

4. Lokalizace bílkovin v buňce – propojení buněčných organel


Transport a lokalizace bílkovin do jednotlivých kompartmentů přesně regulováný, energeticky náročný proces

Děkuji za pozornost

¾ Celá řada dočasných bílkovinných interakcí mezi signálními nebo zaváděcími sekvencemi transportované a lokalizované bílkoviny a odpovídajícími bílkovinnými receptory daných kompartmentů ¾ Aktivace specifických proteáz ¾ Dostatek ATP

Přijďte zase příště na kus řeči o translaci

18

Regulace translace REGULACE TRANSLACE LOKALIZACE BÍLKOVIN V BUŇCE. 4. Lokalizace bílkovin v buňce. 1. Translační aparát. 2

Recommend Documents