6

o

a)    b)

Rys. 13.3. Schemat ilustrujący przyłączanie się rybosomu do błony siateczki śródplazmatycznej oraz współtranslacyjny transport białka przez błonę: a - ż dużej podjednostki rybosomu wysuwa się odcinek sygnałowy peptydu (1), b - SRP (2) przyłączona do odcinka sygnałowego blokuje miejsce A w rybosomie i wiąże sięz receptorem w błonie siateczki (3), ę,** po odłączeniu SRP rybosom pozostaje związany z błoną przez dwie ryboforyny zespołu transferazy oligosacharydowej (4), a syntetyzowany peptyd przeciska się kanałem wytworzonym przez zgrupowane białka (4 i 5)

GTP przez podjednostkę a, co prowadzi do uwolnienia SRP z jej wiązania z receptorem. Uwolniona cząsteczka SRP powraca do cytoplazmy, podczas gdy odcinek sygnałowy pozostaje w kontakcie z cytoplazmatycznąpowierzchnią błony siateczki. Rola podjednostki P w tym cyklu pozostaje nieznana.

Białko Sec 61 odpowiadać ma za wytworzenie właściwego kanału (poru) w obrębie dwu-warstwy lipidowej. Cztery kompleksy oligomerowe białka Sec 61, zawierające po 3 podjednostki a, p, i y grupują się w pierścień, który otacza otwór o średnicy ok. 2 nm. Transbłonowe obszary białka Sec o obniżonej hydrofobowości tworzą ściany hydrofilnego kanału, przez który zaczyna przeciskać się syntetyzowany peptyd, w miarę postępowania translacji (rys. 13.3. c). Światło tego kanału w momencie tworzenia się jest uszczelnione od strony cytoplazmy przez rybosom i zamknięte przy drugim końcu, ale po wydłużeniu się peptydu do ok.70 aminokwasów otwiera się do wnętrza siateczki. Mechanizm zarówno zamknięcia jak i otwarcia tego końca kanału jest nieznany.

Po oddzieleniu się SRP od rybosomu ten ostatni zostaje związany z błoną za pośrednictwem Sec 61 oraz dwóch ryboforyn (patrz dalej). Ponieważ miejsce wyjścia syntetyzowanego peptydu z rybosomu znajduje się na bocznej powierzchni dużej podjednostki, rybosom zostaje przyłączony do błony w pozycji „leżącej” (rys. 13.3. b, c). Związek rybosomu z błoną utrzymuje się na ogół do chwili ukończenia translacji całego peptydu.

Pozostałe elementy składowe miejsca translokacji wydają się nie mieć znaczenia dla samego przemieszczania białka, lecz związane są z pierwszymi etapami przemian potranslacyjnych.

Peptydaza sygnałowa katalizuje odcięcie odcinka sygnałowego (patrz dalej) i składa się z 5 różnych peptydó w, które przebijają błonę eksponując centrum aktywne enzymu od strony światła siateczki.;

Zespół transferazy oligosacharydowej bierze udział w procesie N-glikozyłacji peptydu (patrz dalej). W jego skład wchodzą dwie glikoproteiny o nazwie ryboforyna I i II (masy odpowiednio! 65 kD i 63 kD), które uczestniczą w wiązaniu rybosomu do błony siateczki oraz nieznany bliżej peptyd o masie 48 kD.

Rola białka TRAM w procesie translokacji nie jest znana, chociaż sugeruje się jego udział we wbudowywaniu białek do błony (patrz dalej).

Wciąż nie wyjaśniona pozostaje również rola kompleksu SSR w miejscu translokacji. Jego nazwa oznacza receptor dla sekwencji sygnałowej (signal seąuence receptor), jednakże ta jegq funkcja została ostatnio zakwestionowana. Wiadomo, że kompleks SSR składa się z 4 podjedno-stek: a, |3, y> S i stanowi główny składnik białkowy błony siateczki.

Opisany mechanizm transportu białek przez błonę dokonujący się w czasie ich syntezy nosi nazwę transportu współtranslacyjnego. Ponieważ okazuje się, że całkowita delecja genów dla SRP bądź SRP-receptora nie prowadzi do śmierci organizmu można przypuszczać, iż defekt ten może być kompensowany potranslacyjnym transportem peptydów przez błonę.

Taka forma transportu stanowi regułę u drożdży (Saccharomyces cerevisiae), u których SRP wykazuje znacznie słabsze powinowactwo do peptydu sygnałowego. W związku z łatwym oddysocjowaniem SRPnie blokuje ona skutecznie translacji, apeptyd wprowadzany jest do błony potranslacyjnie przez odmienny translokon. W potranslacyjnym translokonie wykryto dodatkowo kompleks złożony z białek Sec 62, Sec 63, Sec 71, Sec 72 oraz BiP (patrz dalej). Uwolniony z rybosomu peptyd przeznaczony do wprowadzenia do błony łączy się w cytoplazmie z białkiem pomocniczym (czaperonowym), takim jak białko szoku termicznego 70 (Hsp 70), które zapewnia zachowanie właściwej dla transportu konformacji przestrzennej. Przyłączenie odcinka sygnałowego do translokonu rozpoczyna proces transportu peptydu, w którego „przeciąganiu” pomaga białko BiP (patrz dalej). Energia potrzebna do takiego transportu pochodzi z hydrolizy ATP.

Mimo wspomnianych różnic mechanizmy transportu peptydów przez błonę wykazują wysoki stopień konserwatywności ewolucyjnej w całym świecie ożywionym z tym, że u bakterii wobec braku siateczki śródplazmatycznej opisane zjawiska zachodzą na cytoplazmatycznej stronie błony. Elementy uczestniczące w procesie transportu współtranslacyjnego białek u poszczególnych gatunków mogą funkcjonować wymiennie. In vitro uzyskano na przykład białko wydzielnicze prokariotów syntetyzowane na rybosomach roślinnych, rozpoznawane przez SRP ssaków i transportowane poprzez błonę mikrosomalną ssaków.

Wbudowywanie w błonę białek integralnych

Proces wprowadzania do błony siateczki białek integralnych, zarówno właściwych dla tej błony, jak też dla aparatu Golgiego, czy plazmolemy, może zachodzić w ramach transportu współtranslacyjnego albo potranslacyjnego. W pierwszym przypadku białka błonowe syntetyzowane są wraz z odcinkiem sygnałowym, który skierowuje je do siateczki śródplazmatycznej. Dogodny model do badania zachowania się takich białek stanowią białka wirusów, które w zainfekowanych komórkach syntetyzowane są w znacznych ilościach i dzięki temu dają się łatwo prześledzić na szlaku od siateczki szorstkiej do błony komórkowej. W eksperymencie in vitro obecność białka G wirusa VSV (Vesicular Stomatitis Virus) kompetytywnie hamuje przemieszczanie się białka wydzielniczego przez błonę siateczki, co wskazuje na to, że odcinki sygnałowe obu tych białek konkurują albo o te same cząsteczki SRP, albo o miejsca wiążące w błonie.

Wprowadzenie białek integralnych do błony zachodzi poprzez translokony, w których oprócz opisanych powyżej składników podstawowych mogą brać również udział białka dodatkowe. Podstawową cechą odróżniającą wbudowywanie białek integralnych od transportu białek wy-dzielniczych stanowi to, że białko integralne nie przemieszcza się w całości do światła siateczki, lecz zostaje zakotwiczone w błonie za pomocą sekwencji transbłonowej, którą może być odcinek sygnałowy lub oddzielny odcinek stop. Sekwencja transbłonowa zawiera około 20 aminokwasów hydrofobowych, które zostają „rozpoznane” w momencie przechodzenia przez translokon, w następstwie czego peptyd zostaje przesunięty w płaszczyźnie błony poza obręb kanału transportującego. Takie przesunięcie peptydu możliwe jest przy częściowej (chwilowej) dezintegracji kanału hydrofilnego. Bliskie sąsiedztwo białka TRAM wobec przechodzącego peptydu wskazuje na możliwy jego udział w rozpoznawaniu, bądź też bocznym przemieszczaniu peptydu. Peptyd, który znalazł się na obrzeżach translokonu łączy sięprzejściowo z kilkomą niezidentyfikowanymi