А.Я. Мишина
Маслои вода не смешиваются. Как же белки – насыщенные водой гидрофильные молекулы –проникают через внутриклеточные липидные мембраны, которые, по сути, являютсямасляными барьерами, делящими клетку на отсеки? Этот вопрос побудил биохимикаГюнтера Блобеля начать исследования, за которые в 1999 г. он был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине.
Первыйшаг к пониманию того, как белки проходят через мембраны, был сделан им в 1971 г., когда Блобель работал в лаборатории Джоржа Палада в Рокфеллеровском университете. Блобель иего коллега Дэвид Сабатини выделили небольшой фрагмент молекулы белка – ониназвали его «пептидный сигнал», – который мог проникать через липидный слоймембраны.
Запоследующие три десятилетия, исследуя процесс переноса (транслокации) белков вклетках, Блобель расширил гипотезу сигнального пептида, выяснив, что он служиткак бы почтовым индексом, направляющим новые белки к местам, где они должнынаходиться.
/>
Этотпроцесс оказался универсальным: сходным образом он осуществляется в клеткахрастений, дрожжей и животных, включая человека.
Многиетяжелые заболевания – такие, например, как муковисцидоз, наследственнаягиперхолистеринемия (повышенный уровень холестерина в крови) – обусловленынеправильной работой системы, управляющей перемещением белков в клетке.Результаты, полученные Блобелем, проложили путь к пониманию того, как этинарушения можно было бы устранить, т.е. лечить соответствующие заболевания.
Вклетке белкам приходится проходить через мембраны во многих местах. Белкисинтезируются на рибосоме (1), и если они предназначены для секреции, сразупопадают в эндоплазматическую сеть (ЭПР). Для этого рибосома должна подойти кмембране эндоплазматической сети. В этом ей помогают короткиепоследовательности аминокислот в полипептидной цепи синтезируемых белков, называемыесигнальными пептидами. Сигнальные пептиды связываются с распознающими сигналчастицами (SRP), которые в свою очередь связываются с SRP-рецепторами, находящимисяна поверхности мембраны эндоплазматического ретикулума. Как только белки проходятчерез мембрану ЭПР, сигнальные пептиды от них отщепляются. Сами белкизаключаются в мембранные пузырьки – везикулы, которые, пройдя через аппаратГольджи, сливаются с клеточной плазматической мембраной и высвобождают своесодержимое в окружающую среду.
Белки,которые должны оставаться в клеточной мембране, например рецепторы, принимающиебиохимические сигналы от других клеток, перемещаются в клетке сходным образом (2).Такие белки, называемые трансмембранными, помимо сигнальных пептидов имеют«пептиды остановки переноса», выполняющие функцию якоря белка в мембране. Когдавезикулы подходят к плазматической мембране и сливаются с ней, заключенные вних белки становятся неотъемлемой частью этой мембраны.
Сигнальныепептиды в жизнедеятельности клетки играют такую же роль, как почтовые индексы внашей повседневной жизни. Так, белки, предназначенные для работы в клеточномядре (3), имеют сигнальные пептиды, которые позволяют им безошибочно находитьспециализированные структуры, называемые комплексами ядерной поры, исвязываться с ними. Наконец, белки, обеспечивающие функционированиеразнообразных внутриклеточных органелл, таких, например, как энергетическиефабрики клетки – митохондрии (4) или лизосомы, имеют сигнальные пептиды ещеодного типа, также обеспечивающие безошибочную доставку их по соответствующемувнутриклеточному адресу.
Переводс английского
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта bio.1september.ru