Überblick über Proteinsortierung und -transport

Die Proteinsortierung erfolgt während der Translation oder nach der Proteinsynthese durch zwei unterschiedliche Prozesse: die signalbasierte Sortierung und den vesikelbasierten Transport. Bei der signalbasierten Sortierung kommen zwei Transportmittel zum Einsatz: der Gated Transport und die Proteintranslokation.

Kernproteine werden aktiv vom Zytosol in den Zellkern über die in die Kernhülle eingebetteten Kernporenkomplexe transportiert. Dieser Vorgang wird als Gated Transport bezeichnet.

Diese Proteine enthalten spezifische Aminosäuresequenzen, sogenannte Sortiersignale, die von einem Sortierrezeptor erkannt werden, der das Protein zum Zellkern transportiert.

Proteine, die auf die Chloroplasten, Mitochondrien und das endoplasmatische Retikulum abzielen, werden durch Translocons, spezialisierte Transmembranproteine, in einem Prozess importiert, der als Proteintranslokation bezeichnet wird.

Bei der Translokation binden Chaperonproteine im Zytosol an das Zielprotein und geben es an die Membran ab, wo die Sortiersignale von den Importrezeptoren des Translokons erkannt werden. Bei der ATP-Hydrolyse wird das Zielprotein entfaltet und durch einen Kanal im Translokon transportiert, um sein Ziel innerhalb der Organelle zu erreichen.

Beim vesikulären Transport werden lösliche Proteine aus dem Lumen des endoplasmatischen Retikulums gepackt und auf membrangebundene Transportvesikel geladen.

Transportvesikel knospen von der endoplasmatischen Retikulummembran ab und verschmelzen mit der Golgi-Membran oder der Zellmembran, ohne die Lipiddoppelschichten zu durchqueren, um die Proteine an ihren Zielort zu bringen.