16.1: Przegląd sortowania i transportu białek

Komórki eukariotyczne mają różne organelle związane z błoną o różnym zapotrzebowaniu na białko. Proces, w którym białka są kierowane do określonych organelli, nazywa się sortowaniem białek.

Sortowanie białek może być dwojakiego rodzaju: sortowanie oparte na sygnałach i transport pęcherzykowy. W sortowaniu opartym na sygnałach określone sekwencje aminokwasów zwane sygnałami sortowania kierują białka do właściwej lokalizacji w komórce poprzez transport bramkowany lub translokację białek. W transporcie bramkowanym pofałdowane białka z odsłoniętymi sygnałami lokalizacji jądrowej są rozpoznawane przez rozpuszczalne receptory cytozolowe. Receptor cytozolowy wiąże ładunek i transportuje go przez jądro, przechodząc przez kompleks porów jądrowych osadzony w błonie jądrowej.

Natomiast prekursory białek są translokowane lub przenoszone z cytozolu do różnych organelli, takich jak mitochondria, chloroplasty, retikulum endoplazmatyczne (ER) i peroksysomy. Podczas translokacji białek cytozolowe białka opiekuńcze wiążą i rozwijają docelowe białko, aby skierować je na powierzchnię organelli. Specyficzne receptory na błonie organelli rozpoznają sekwencje sygnałowe na niesfałdowanym prekursorze białkowym i wiążą je. Rozłożony łańcuch peptydowy jest przewlekany przez wyspecjalizowane transportery zwane translokonami, aby przejść przez błonę dwuwarstwową lipidów i dotrzeć do światła organelli.

Sortowanie białek przez transport pęcherzykowy obejmuje ruch białek w strukturach związanych z błoną, zwanych pęcherzykami transportowymi. Rozpuszczalne białka w świetle ER są pakowane w pęcherzyki transportowe i są odrywane od błony ER. Markery molekularne wyświetlane na błonie organelli kierują prawidłowym dostarczaniem i fuzją pęcherzyków transportowych.

Sortowanie białek zachodzi podczas translacji lub po syntezie białek w dwóch odrębnych procesach: sortowaniu opartym na sygnałach i transporcie pęcherzykowym. Sortowanie oparte na sygnałach wykorzystuje dwa rodzaje transportu: transport bramkowany i translokację białek.

Białka jądrowe są aktywnie transportowane z cytozolu do jądra za pośrednictwem kompleksów porów jądrowych osadzonych w otoczce jądrowej. Ten proces nazywa się transportem bramkowym.

Białka te zawierają specyficzne sekwencje aminokwasów zwane sygnałami sortującymi, które są rozpoznawane przez receptor sortujący, który transportuje białko do jądra.

Białka skierowane do chloroplastów, mitochondriów i retikulum endoplazmatycznego są importowane przez translokony, wyspecjalizowane białka transbłonowe, w procesie zwanym translokacją białek.

Podczas translokacji białka opiekuńcze w cytozolu wiążą się z białkiem docelowym i dostarczają je do błony, gdzie sygnały sortowania są rozpoznawane przez receptory importowe translokonu. Za pomocą hydrolizy ATP białko docelowe jest rozwijane i transportowane przez kanał w translokonie, aby dotrzeć do miejsca przeznaczenia w organelli.

W transporcie pęcherzykowym rozpuszczalne białka są pakowane ze światła retikulum endoplazmatycznego i ładowane do pęcherzyków transportowych związanych z błoną.

Pęcherzyki transportowe wychodzą z błony retikulum endoplazmatycznego i łączą się z błoną Golgiego lub błoną komórkową bez przekraczania dwuwarstw lipidowych, aby dostarczyć białka do ich miejsca docelowego.