72. SRP - cząsteczka rozpoznająca sekwencję sygnałową.

SRP to rozpuszczalna cytozolowa rybonukleoproteina odpowiedzialna za kierowanie białek, które mają trafić do ER na miejsce. Składa się z 6 podjednostek białkowych i 300 nukleotydowej nici RNA. Podjednostka P45 zawiera wgłębienie pokryte hydrofobowymi resztami, które oddziału z hydrofobowym rdzeniem sekwencji kierującej do ER. Pozostałe podjednostki oddziałują z rybosomem, receptorem błonowym SRP i umożliwiają translokację białka do ER. SRP wiąże rybosom i powstający łańcuch białka i blokuje elongację, żeby łańcuch nie urósł za duży na translokację. Dopiero po związaniu receptora z błony ER SRP uwalnia się i elongacja może dalej zachodzić. Proces kierowania rybosomu z białkiem na błonę ER jest sprzężony z hydrolizą GTP. Prawdopodobnie pozwala to na większą specyficzność, gdyż energia z hydroliz GTP oderwie SRP od rybosomu z białkiem nie mającym sekrecyjnej sekwencji sygnalnej, bo ich oddziaływanie będzie za słabe. Strukturę SRP przedstawia obrazek.

73. Receptor SRP.

Receptor SRP to błonowe białko ER, które rozpoznaje białko SRP związane z rybosomem syntetyzującym białko sekrecyjne. Posiada dwie podjednostki alfa i beta. Podjednostka alfa wiąże się z SRP, a wiązanie to wymaga związanego GTP. Podjednostka beta oddziałuje w błonie z translokonem i pozwala na szybki transfer rybosomu z powstającym białkiem na translokon.

Receptor SRP jest białkiem, którego obecność odróżnia błonę ER szorstkiego od gładkiego.

74. Elementy odpowiadające za translokację nowo syntetyzowanego łańcucha polipeptydowego.

Elementami odpowiadającymi za ten proces są: sekwencja sygnalna na samym białku, białko rozpoznające ją, czyli SRP oraz jego receptor (które były już opisane, a ich aktywność GTP-azowa za chwile) oraz kompleks translokonu (który będzie opisany później).

75. Aktywność GTP-azowa elementów wiążących rybosom z błoną retikulum.

Zarówno SRP jak i jego receptor mają zdolność wiązania GTP. Związanie GTP przez oba te białka wzmacnia ich oddziaływanie i ułatwia kierowanie nowo syntetyzowanego białka do translokonu. Przemieszczenie rybosomu razem z nowym łańcuchem białkowym na translokon umożliwia hydrolizę GTP. Możliwe, że energia wtedy uwolniona powodują dysocjację rybosomu od membrany, jeśli syntetyzowane białko nie ma sekwencji sygnałowej kierującej do ER, bo wtedy jego wiązanie z kompleksem SRP jest słabe. W każdym razie, powstałe GDP jest uwalniane i kompleks SRP/SRP-receptor rozchodzi się i może być ponownie wykorzystany. Dalsza translokacja białka odbywa się bez ich udziału.

76. Funkcje BiP oraz izomerazy dwusiarczkowej

Bip to czaperon molekularny światła ER. Czaperony molekularne wiążą niesfałdowane białka i chronią je przed agregacją i degradacją. Oprócz tego, u drożdży i niektórych wyższych eukariotów BiP bierze udział w potranslacyjnej translokacji białek do ER. Oprócz domeny wiązani polipeptydów, BiP posiada również domenę ATP-azową. W stanie związanym z ATP BiP jest rekrutowana w pobliże błony ER przez błonowe białko Sec63 zlokalizowane niedaleko translokonu. Białka, które dostają się do ER potranslacyjnie w przeciwieństwie do tych dostających się kotranslacyjnie poruszają się w translokonie w losowych kierunkach. Kiedy BiP zwiąże się z Sec63 następuje hydroliza cząsteczki ATP i BiP zmienia konformację tak, że może związać się z translokowanym białkiem. Ruch wsteczny w translokonie jest wtedy zablokowany. Kiedy na skutek losowych ruchów białko przesunie się nieco w translokonie, dołącza się do niego następna cząsteczka BiP. W ten sposób następuje znaczne przyspieszenie translokacji kosztem energii z hydrolizy ATP. Po translokacji całego białka związane BiP uwalniają się wymieniając ADP na ATP i mogą wziąć udział w translokacji następnego białka.

Izomeraza disiarczkowa to enzym występujący w lumen ER wszystkich komórek eukariotycznych. Szczególnie sporo jest jej w komórkach wydzielających białka do środowiska zewnętrznego. Ma ona dwie role. Po pierwsze tworzy mostki disiarczkowe pomiędzy resztami cystein białek fałdujących się w ER. Po drugie pozwala na usunięcie nieprawidłowych mostków powstałych przy translacji i utworzenie pożądanych, niezbędnych do funkcjonowania białka. Izomeraza disiarczkowa „nie wie” jaka konfiguracja mostków disiarczkowych jest niezbędna, katalizuje tylko ich przemianę. Mostki disiarczkowe izomeryzują losowo, ale te warianty, które prowadzą do stanu natywnego są termodynamicznie faworyzowane. W końcu białka znajdą się w stanie minimalnej energii i wtedy dalsze izomeryzacje nie będą zachodzić. Kataliza zachodzi dzięki obecności dwóch reszt cystein w miejscu aktywnym izomerazy, które tworzą mostek disiarczkowy. W trakcie dwóch prostych reakcji może on zostać „przekazany” na inne białko. Po reakcji, izomeraza disiarczkowa jest regenerowana do utlenionej formy przez białko Ero1.

77. 
    Biosynteza integralnych białek błonowych.

Biosynteza integralnych białek błonowych zachodzi na szorstkim ER. W od typu topologii do jakiej należy dane białko, jego mechanizm lokowania w błonie jest inny.

Typ pierwszy to białka mające jedną transmembranową helisę i N-koniec po egzoplazmatycznej stronie błony. Posiadają n-końcową sekwencję sygnałową kierującą do ER, tak jak białka sekrecyjne. W podobny sposób jak one są rekrutowane wraz z rybosomami do błon ER i ulegają translokacji. Jak tylko N-koniec znajdzie się w świetle ER, sekwencja sygnalna zostaje odcięta i tanslokacja dalej zachodzi normalnie. Ale w pewnym momencie w translokonie pojawia się hydrofobowa sekwencja 22 aminokwasów, zwana sekwencję „stop-transfer anchor”, która może dyfundować w błonie i wychodzi bokiem z translokonu tworząc transmembranową helisę. Dalsza translacja zachodzi w cytozolu i C-końcowa część powstałego białka zostaje w cytozolu.

Białka typu II i III zawierają tylko jedną sekwencję sygnalną „signal-anchor” w środku swej struktury. W przypadku białek typu II sekwencja ta „zawija się” w translokonie w taki sposób, że N-koniec nowego białka wystaje do cytozolu. Sekwencja kotwicząca przesuwa się na bok w membranie stając się jedną ze ścian translokonu a reszta pojawiającego się łańcucha przechodzi przez translokon do światła ER. Sekwencja sygnalna białek typu III wchodzi w translokon N-końcem do przodu i podobnie jak u białek typu I blokuje dalszą translokację tak, że C-koniec wystaje do cytozolu.

Białka typu IV mają kilka transmembranowych helis. Dzielą się na IVA, z N-końcem w cytozolu i IVB z C-kocem w cytozolu. Jeśli mają nieparzystą ilość helis to ich końce są po różnych stronach, jeśli nieparzystą to po tej samej. O tym gdzie jest N-koniec decyduje pierwsza transbłonowa helisa. W przypadku typu A wchodzi w translokon od tyłu. Dalsze aminokwasy dodawane są do światła lumen, aż do drugiej helisy, która działa jak sekwencja „stop-transfer-anchor”. Dalsze aminokwasy dodawane są do cytozolu i tak aż do 3 helisy, która działa jak sekwencja „signal-anchor”, wchodząc w translokon od tyłu. I znów dodawane są w lumen itd.

W przypadku białek typu B pierwsza helisa wchodzi normalnie, druga działa jak „signal-anchor” i wchodzi odwrotnie, trzecia jak „stop-transfer anchor” itd.

78. Translokon

Translokon to białkowy kanał przez który zachodzi translokacja białek do organellum. Tutaj skupimy się na translokonie błony ER, który uczestniczy w procesie translokacji kotranslacyjnej, czyli jednoczesnej z translacją. Translokon tworzą kompleksy trzech białek, Sec61 alfa beta i gamma. Alfa to duże białko z 10 transbłonowymi helisami, reszta jest mniejsza. Powstający łańcuch polipeptydowy oddziałuje bezpośrednio z białkiem alfa. Jeden tranlokon zrobiony jest z wielu takich kompleksów i tworzy por o średnicy 2nm. Translokony muszą być bramkowane, bo inaczej umożliwiałyby ciągłą wymianę jonów ATP itp. między lumen ER i cytozolem. Nie wiadomo jaki jest mechanizm bramkowania. Są dowody mówiące, że kiedy po stronie cytozolowej nie ma rybosomu translokon jest blokowany przez inne białko od strony lumen. Inne badania wykazują, że translokony są w stanie pojedynczych kompleksów Sec61 i dopiero związanie rybosomu powoduje ich asocjację. Rybosom wiąże się z translokonem w taki sposób, że jego kanał przez którego wychodzi nowe białko zawsze jest zwrócony w stronę ER. Po kompletnej translokacji sekwencja sygnalna translokowanego białka jest odcinana przez peptydazę sygnałową - białko światła ER.

79. 
    Rola ER w biosyntezach.

ER pełni kluczową rolę w biosyntezach wielu makromolekuł. Na szorstkim ER powstają białka sekrecyjne i membranowe, a w jego świetle, które zawiera liczne czaperony, czaperoniny i enzymy takie jak izomeraza disiarczkowa odbywają się modyfikacje potranslacyjne i fałdowanie białek. Gładkie ER to miejsce syntezy dłuższych niż 16 atomów węgla reszt kwasów tłuszczowych, reszt kwasów niennasychonyoraz fosfolipidów i sfingolipidów. Cytozolowa strona błony ER bierze także udział w syntezie cholesterolu i jego pochodnych.

80. Biosynteza jakich substancji zachodzi w ER?

W ER zachodzi biosynteza:

• kwasów tłuszczowych dłuższych niż 16 atomów węgla i nienasyconych

• fosfo- i sfingolipidów

• steroli

• białek sekrecyjnych i integralnych białek błony komórkowej, ER i aparatu Golgiego (WAŻŃE, a nie wiem czy wcześniej napisałem: integralne białka błonowe innych organelli nie są syntetyzowane w ER!)

---