16.1: Przegląd sortowania i transportu białek

Komórki eukariotyczne mają różne organelle związane z błoną i mają różne wymagania dotyczące białka. Proces, w którym białka są kierowane do określonej organelli, nazywa się sortowaniem białek.

Sortowanie białek może być dwojakiego rodzaju: sortowanie w oparciu o sygnał i handel w oparciu o pęcherzyki. W sortowaniu opartym na sygnałach specyficzne sekwencje aminokwasów zwane sygnałami sortującymi kierują białka do właściwej lokalizacji w komórce poprzez transport bramkowany lub translokację białek. W transporcie bramkowanym złożone 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 ulegają translokacji lub przenoszeniu z cytozolu do różnych organelli, takich jak mitochondria, chloroplasty, siateczka śródplazmatyczna (ER) i peroksysomy. Podczas translokacji białek cytozolowe białka opiekuńcze wiążą i rozwijają docelowe białko, kierując je na powierzchnię organelli. Specyficzne receptory na błonie organelli rozpoznają sekwencje sygnałowe na rozwiniętym prekursorze białka i wiążą je. Rozwinięty łańcuch peptydowy jest przewleczony przez wyspecjalizowane transportery zwane translokonami, aby przejść przez dwuwarstwową błonę lipidową 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 gromadzą się w pęcherzykach transportowych i oddzielają się od błony ER. Markery molekularne widoczne 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.