16.1: סקירה כללית של מיון והובלת חלבונים

לתאים אאוקריוטים יש אברונים שונים הקשורים לקרום עם דרישות חלבון שונות. התהליך שבו חלבונים מכוונים לאברון מסוים נקרא מיון חלבונים.

מיון חלבונים יכול להיות משני סוגים: מיון מבוסס אותות וסחר מבוסס שלפוחית. במיון מבוסס אותות, רצפי חומצות אמינו ספציפיות הנקראים אותות מיון מכוונים חלבונים למיקום הנכון בתוך התא באמצעות הובלה מגודרת או באמצעות טרנסלוקציה של חלבונים. בהובלה מגודרת, חלבונים מקופלים עם אותות לוקליזציה גרעינית חשופים מזוהים על ידי קולטנים ציטוסוליים מסיסים. הקולטן הציטוסולי קושר את המטען ומעביר אותו על פני הגרעין על ידי מעבר דרך קומפלקס נקבוביות הגרעין המשובץ בקרום הגרעין.

לעומת זאת, מבשרי חלבונים מועברים או מועברים מהציטוזול לאברונים שונים כגון מיטוכונדריה, כלורופלסט, רטיקולום אנדופלסמי (ER) ופרוקסיזומים. במהלך טרנסלוקציה של חלבון, מלווים ציטוסוליים נקשרים ופותחים את חלבון המטרה כדי להנחות אותם אל פני השטח של האברונים. קולטנים ספציפיים על קרום אברון מזהים את רצפי האותות על קודמן החלבון שנפרש וקושרים אותם. שרשרת הפפטיד הפתוחה מושחלת באמצעות טרנספורטרים מיוחדים הנקראים טרנסלוקונים כדי לחצות את הקרום הדו-שכבתי השומני ולהגיע לומן של האברון.

מיון חלבונים על ידי תנועה שלפוחית כרוך בתנועה של חלבונים במבנים הקשורים לקרום הנקראים בועיות הובלה. חלבונים מסיסים בלומן המיון נדחסים לבועיות ההובלה ויוצאים מממברנה של חדר המיון. סמנים מולקולריים המוצגים על קרום האברונים מנחים את המסירה והאיחוי הנכונים של שלפוחיות ההובלה.

מיון חלבונים מתרחש במהלך התרגום או לאחר סינתזת החלבונים על ידי שני תהליכים נפרדים: מיון מבוסס אותות וסחר מבוסס שלפוחית. מיון מבוסס אותות משתמש בשני מצבי תחבורה: הובלה מגודרת וטרנסלוקציה של חלבונים.

חלבונים גרעיניים מועברים באופן פעיל מהציטוזול לגרעין דרך קומפלקסי הנקבוביות הגרעיניות המוטבעות במעטפת הגרעין. תהליך זה נקרא תחבורה מגודרת.

חלבונים אלה מכילים רצפים ספציפיים של חומצות אמינו הנקראים אותות מיון המזוהים על ידי קולטן מיון המוביל את החלבון לגרעין.

חלבונים הממוקדים בכלורופלסטים, במיטוכונדריה וברשתית האנדופלסמית מיובאים דרך טרנסלוקונים, חלבונים טרנסממברנליים מיוחדים, בתהליך שנקרא טרנסלוקציה של חלבונים.

במהלך הטרנסלוקציה, חלבוני המלווה בציטוזול נקשרים לחלבון המטרה ומעבירים אותו לממברנה, שם אותות המיון מזוהים על ידי קולטני היבוא של הטרנסלוקון. באמצעות הידרוליזה של ATP, חלבון המטרה נפרש ומועבר דרך תעלה בטרנסלוקון כדי להגיע ליעדו בתוך האברון.

בסחר שלפוחיתי, חלבונים מסיסים נארזים מלומן הרשתית האנדופלסמית ומועמסים על שלפוחיות הובלה הקשורות לקרום.

העברת שלפוחיות ניצנים מממברנת הרשתית האנדופלסמית ומתמזגות עם קרום גולג'י או קרום התא מבלי לחצות את דו-שכבות השומנים כדי להעביר את החלבונים למיקום היעד שלהם.