Question 1

Was sind schwanzverankerte Proteine und wo befinden sie sich?

Accepted Answer

Ankerproteine am C-Terminus (TA) sind eine spezialisierte Klasse von Membranproteinen mit einer einzelnen hydrophoben Transmembrandomäne an ihrem C-terminalen Ende, die 3-5% der eukaryotischen Membranproteine ausmachen. Im Gegensatz zu typischen Membranproteinen befindet sich ihre Transmembrandomäne etwa 30 Aminosäuren stromaufwärts vom C-Terminus, wodurch sie sowohl als Anker als auch als ER-Signalsequenz fungieren kann. Beispiele sind Sec61β und Cytochrom b5.

Question 2

Warum kann das Signalerkennungspartikel schwanzverankerte Proteine nicht zum ER leiten?

Accepted Answer

Das Signal-Erkennungspartikel (SRP) kann TA-Proteine nicht zum ER führen, da sich ihre Transmembrandomäne am C-terminalen Ende und nicht nahe am N-Terminus befindet. Da TA-Proteine vollständig synthetisiert werden, bevor ihre Signalsequenz aus dem Ribosom hervortritt, ist eine kotranslationale Insertion unmöglich. Stattdessen benötigen TA-Proteine eine post-Translationale Translokation des Proteins zum ER unter Verwendung spezialisierter Wege wie des GET-Systems.

Question 3

Wie liefert der GET-Weg schwanzverankerte Proteine zur ER-Membran?

Accepted Answer

Der GET-Weg beginnt, wenn Sgt2, ein Protein-Chaperon, die C-terminale hydrophobe Domäne eines neu synthetisierten TA-Proteins erkennt. Sgt2 bildet einen Prä-Targeting-Komplex mit Get4 und Get5, um die hydrophobe Domäne abzuschirmen. Dieser Komplex interagiert dann mit ATP-gebundener Get3 ATPase, die das TA-Protein zum Get1/Get2-Heterotetramer-Komplex auf der ER-Membran transportiert. Die ATP-Hydrolyse durch Get3 löst eine Konformationsänderung aus, die die Insertion des TA-Proteins in das Membran ermöglicht.

Question 4

Welche Rolle spielt die Get3 ATPase bei der Insertion von tail-verankerten Proteinen?

Accepted Answer

Get3 ist eine homodimere ATPase, die zwischen zwei ATP-abhängigen Konformationen wechselt, um TA-Protein-Cargo zur ER-Membran zu transportieren. In seinem ATP-gebundenen Zustand akzeptiert Get3 das TA-Protein vom Pre-Targeting-Komplex und leitet es zur Get1/Get2-Insertase. Wenn ATP hydrolysiert wird, wechselt Get3 zu einer offenen Konformation, die die Übertragung des TA-Proteins zum Membrankomplex erleichtert. Nach der Insertion wird Get3 zurück ins Zytosol rezykliert.

Question 5

Was sind die alternativen Wege für die Insertion von am C-Terminus verankerten Proteinen neben dem GET-Weg?

Accepted Answer

TA-Proteine mit stark hydrophoben Domänen verwenden einen SRP-abhängigen Weg, gekoppelt mit dem Sec61-Kanal, für die laterale Membraninsertion. Proteine mit gering hydrophoben TA-Domänen nutzen einen chaperonenvermittelten Membraninsertionsweg unter Verwendung von HSP70/40-Molekülen. Der SND-Targeting-Weg, bestehend aus SND1, SND2 und SND3 Proteinen, stellt eine kürzlich entdeckte Alternative dar. Diese Wege zeigen, dass der kanonische GET-Weg nicht die ausschließliche Art der TA-Proteininsertion in Hefe- und Säugerzellen ist.

Question 6

Wie ist die endgültige Orientierung eines schwanzverankerten Proteins nach der Einfügung in die ER-Membran?

Accepted Answer

Nach erfolgreicher Einfügung über den GET-Weg hat ein schwanzverankertes Protein eine freie N-terminale Domäne, die sich in das in das Zytosol erstreckt, während seine C-terminale Transmembrandomäne in der ER-Membran eingebettet ist. Diese Orientierung wird erreicht, weil die hydrophobe C-terminale Domäne des TA-Proteins als Membranverankerung dient und den Großteil des Proteins auf der zytoplasmatischen Seite der ER-Membran positioniert.

Question 7

Wie funktioniert der Get1/Get2-Komplex als schwanzverankerte Protein-Insertase?

Accepted Answer

Der Get1/Get2-Heterotetramerkomplex fungiert als Membran-Insertase für TA-Proteine. Die cytoplasmatische Domäne von Get2 fängt zunächst den Get3-TA-Proteinkomplex ein, und diese Interaktion wird durch die cytoplasmatische Domäne von Get1 weiter stabilisiert. Sobald der Get3-TA-Proteinkomplex an der Membran gesichert ist, löst die ATP-Hydrolyse durch Get3 die Konformationsänderung aus, die notwendig ist, damit der Get1/Get2-Komplex das TA-Protein in die ER-Membran einfügt Lipiddoppelschicht.

Schwanzverankerung von Proteinen in der ER-Membran

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