15.12
يبدأ تعديل البروتينات الإفرازية و الغشائية التي تدخل إلى الشبكة الاندوبلازمية الخشنة الخام داخل تجويف الشبكة الإندوبلازمية. هذه التعديلات مهمة لطي الب…
يعد الارتباط بالجليكوزيل المرتبط ب N وتكوين رابطة ثاني كبريتيد من التعديلات البروتينية المهمة التي تحدث في ER.
أثناء الارتباط بالجليكوزيل ، يضيف مركب oligosaccharyltransferase جزيئات قليلة السكاريد المتفرعة إلى بعض بقايا الأسباراجين المختارة لسلسلة عديد الببتيد الواردة.
في المقابل ، يحدث تكوين رابطة ثاني كبريتيد بين بقايا السيستين المتقاربة على نفس سلاسل عديد الببتيد أو سلاسل مختلفة.
إنه ينطوي على لاعبين رئيسيين - إيزوميراز ثاني كبريتيد البروتين ، أو PDI ، و ER oxidoreductase I ، أو Ero1.
يشبه جزيء PDI حدوة حصان ذات روابط ثاني كبريتيد في موقعه النشط.
يحتوي PDI المؤكسد على شكل مفتوح ويربط عديد الببتيدات غير المطوية. أولا ، تشكل بقايا السيستين المخفضة من عديد الببتيد رابطا ثاني كبريتيد مع الموقع النشط للإنزيم.
ثم يتفاعل هذا الوسيط مع سيستين آخر متقارب على سلسلة عديد الببتيد ، مما ينتج عنه رابطة ثاني كبريتيد بين البقايا.
بعد ذلك ، يتغير PDI إلى شكل مغلق ، مما يؤدي إلى إطلاق عديد الببتيد.
يحول Ero1 PDI المخفض إلى حالته المؤكسدة ، مما يهيئه لجولة أخرى من التفاعل.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
Q1: What is N-linked glycosylation and why does it occur in the ER?
N-linked glycosylation is the covalent attachment of branched oligosaccharide molecules to asparagine residues on incoming polypeptide chains, catalyzed by the oligosaccharyltransferase complex. This modification improves protein folding kinetics, increases stability by masking cleavage sites, and allows ER chaperones to assess proper protein folding before the protein exits the ER.
Q2: How does protein disulfide isomerase facilitate disulfide bond formation?
Protein disulfide isomerase (PDI) resembles a horseshoe with disulfide bonds in its active site. Oxidized PDI binds unfolded polypeptides and forms a disulfide link between a reduced cysteine on the polypeptide and the enzyme's active site. This intermediate then interacts with another nearby cysteine, creating a disulfide bond between the two residues before PDI releases the polypeptide.
Q3: What role does Ero1 play in maintaining the ER redox environment?
ER oxidoreductase 1 (Ero1) recycles reduced protein disulfide isomerase back to its oxidized state, preparing it for additional rounds of disulfide bond formation. Ero1 utilizes a significant fraction of molecular oxygen available in the cell and generates hydrogen peroxide, maintaining redox homeostasis inside the ER while supporting oxidative protein folding.
Q4: Which amino acid sequences are recognized for N-linked glycosylation?
N-linked glycosylation occurs at asparagine residues within the tripeptide sequences Asn-X-Ser and Asn-X-Thr, where X represents any amino acid except proline. The oligosaccharyltransferase complex recognizes these specific motifs and adds oligosaccharides during both cotranslational and post-translational protein translocation in the ER lumen.
Q5: How does PDI function as both an enzyme and a proofreader for disulfide bonds?
Oxidized PDI catalyzes disulfide bond formation between cysteine residues, while reduced PDI acts as a proofreader by correcting inappropriately paired cysteines through rearranging disulfide linkages. This dual function ensures accurate disulfide bond formation and proper protein folding in the oxidizing ER environment.
Q6: What physical properties of proteins are altered by N-linked glycosylation?
N-linked glycosylation improves the thermodynamic kinetics of protein folding, allowing glycosylated proteins to fold better than their non-glycosylated counterparts. Glycosylation also increases protein stability by masking hydrophobic stretches and cleavage sites, protecting the protein from degradation and enhancing its structural integrity.
Q7: Where do disulfide bonds predominantly form in the cell?
Disulfide bonds form predominantly in the rough ER lumen, which provides an oxidizing environment favorable for their formation. A small fraction of disulfide bonds can also form in the mitochondrial intermembrane space, but the ER remains the primary site for this modification of secretory and transmembrane proteins.