Question 1

Welche Rolle spielt die ER-Signalsequenz bei der Einfügung von Transmembranproteinen?

Accepted Answer

Die ER-Signalsequenz fungiert als Start-Transfersignal und initiiert die Translokation der Polypeptidkette durch den Sec61-Kanal auf der ER-Membran. Diese hydrophobe Sequenz wird von der Translokon-Maschinerie erkannt und leitet das wachsende Protein in den Kanal. Nachdem das Polypeptid beginnt, die Lipiddoppelschicht zu durchqueren, spaltet der Signalpeptidase-Komplex die Signalsequenz, setzt das N-terminale in das ER-Lumen frei und ermöglicht eine fortgesetzte Proteinsynthese.

Question 2

Wie funktioniert eine hydrophobe Domäne als Stop-Transfer-Signal?

Accepted Answer

Eine hydrophobe Domäne in der Polypeptidkette kann die Lipiddoppelschicht nicht durchqueren und wirkt als Stop-Transfer-Signal, wenn sie auf den Sec61-Kanal trifft. An dieser Stelle öffnet sich der Kanal seitlich und gibt die hydrophobe Domäne direkt in das in die Lipiddoppelschicht frei, um eine Transmembrandomäne zu bilden. Dieser Mechanismus verhindert weitere Translokation und verankert das Protein in der ER-Membran, während die ribosomale Synthese der cytosolischen Domäne fortgesetzt wird.

Question 3

Was unterscheidet Typ-I- und Typ-II-Einfach-Transmembranproteine?

Accepted Answer

Typ-I-Proteine haben eine spaltbare ER-Signalsequenz und ihr N-terminal befindet sich im ER-Lumen mit dem C-terminal im Zytosol. Typ-II-Proteine haben kein spaltbares Signal; stattdessen fungiert ihre Transmembrandomäne als nicht spaltbare Signalsequenz-Anker, die von positiv geladenen Resten vorausgegangen wird, die eine N-terminale Translokation verhindern. Dies führt dazu, dass Typ-II-Proteine eine umgekehrte Topologie mit dem C-terminal im Lumen und N-terminal im Zytosol haben.

Question 4

Warum beeinflussen positiv geladene Reste die Transmembranprotein-Topologie?

Accepted Answer

Positiv geladene Reste, die vor der Transmembrandomäne positioniert sind, verhindern, dass das N-terminal in das Translokon rutscht und halten es im Zytosol. Bei Typ-II-Proteinen gehen diese Reste der Signalsequenz voraus, was zu einer zytosolischen N-terminalen Orientierung führt. Bei Typ-III-Proteinen folgen positive Reste der Signalsequenz, was eine N-terminale Insertion in das Translokon ermöglicht und das C-terminale im Zytosol belässt.

Question 5

Wie ist die Zusammensetzung von Transmembrandomänen in integralen Proteinen?

Accepted Answer

Transmembrandomänen bestehen aus 20-25 hydrophoben Aminosäuren, die in einer helikalen Sekundärstruktur angeordnet sind. Diese Domänen sind stabil genug, um in das Phospholipid-Innere von das Membran eingebettet zu werden, und sind entscheidend für die Bestimmung der Gesamttopologie des Proteins. Ihre hydrophobe Natur ermöglicht es ihnen, günstig mit der unpolaren Lipidumgebung zu interagieren und dabei das wässrige Zytoplasma und Lumen zu vermeiden.

Question 6

Wie erleichtert das laterale Tor des Sec61-Kanals die Proteininsertion?

Accepted Answer

Das seitliche Tor des Sec61-Kanals öffnet sich, um hydrophoben Domänen zu ermöglichen, den Translokon zu verlassen und sich direkt in die Lipiddoppelschicht einzubetten. Die schleifenförmige Signalsequenz nutzt dieses seitliche Tor, um aus dem Kanal herauszutreten, bevor sie durch die Signalselease gespalten wird. Dieser Mechanismus ermöglicht eine effiziente Einfügung von Transmembrandomänen, ohne dass das gesamte Polypeptid die Membran überqueren muss.

Question 7

Was passiert mit dem Ribosom, nachdem die Synthese des Typ-I-Transmembranproteins abgeschlossen ist?

Accepted Answer

Nach Abschluss der Translation dissoziiert das Ribosom von der mRNA und hinterlässt ein Typ-I-Signal-Transmembranprotein, das in die ER-Membran eingebettet ist. Das reife Protein behält seine charakteristische Topologie bei, mit dem N-terminalen im Lumen und dem C-terminalen im Zytosol. Die Einfügung von multi-Transmembranproteine passieren folgt ähnlichen Prinzipien, umfasst aber mehrere Stop-Transfer-Signale.

Insertion von Single-Pass-Transmembranproteinen in den RER

Browse More Videos