Back to chapter

3.7:

Сборка белкового комплекса

JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
Protein Complex Assembly

Languages

Share

Большинство белков не функционируют как полностью вытянутые полипептидные цепи, но собираются в компактные многокомпонентные комплексы. Во время сборки растущий комплекс должен различать его конкретные компоненты из смеси сотен различных белков видов, не являющихся белками, которые присутствуют в клетке. Белковые комплексы могут быть либо гомомерными, состоящими из нескольких копий одной и той же полипептидной цепи, или гетеромерными, состоящими из нескольких различных полипептидных цепей или не-белковых компонентов.Обычно белки имеют всю необходимую информацию для самостоятельной сборки в функциональные комплексы от их составляющих, что позволяет функцинировать с должной скоростью и точностью. Многие вирусы могут собираться самостоятельно для формирования полностью функциональной единицы, используя зараженную клетка-хозяина для производства всех необходимых компонентов. Например, в.вирусе табачной мозаики, субъединицы белка оболочки сами собираются в отдельные кольца in vitro. Молекула РНК привязывается к центру растущей спирали, чтобы создать активный вирус. Однако в некоторых белковых комплексах, самостоятельная сборка возможна только благодаря мутации или болезни.Гемоглобин, белок, переносящий кислород, находящийся в красных кровяных тельцах клетки, является тетрамером двух альфа-субъединиц и двух сходных бета-субъединиц. Однако, при серповидноклеточной анемии, гемоглобин-мутант имеет гидрофобный патч, который увеличивает сродство между тетрамерами гемоглобина, заставляя их аггрегировать, производя нестандартную сборку волокон гемоглобина. Эти волокна меняют конформации клеток крови от сфероида до формы полумесяца, что приводит к засорению кровеносных сосудов.Хотя многие белки самостоятельно собираются без внешней помощи, факторы сборки например, молекулярные шапероны, помогают белковым компонентам собраться в устойчивый и функциональный комплекс. Протеасома 26S, молекулярный механизм которой помогает в регулировании деградации белков, состоит из двух отличных подкомплексы-частицы ядра 20S в форме цилиндра и двух 19S регуляторных частиц кэпов. Далее, каждый подкомплекс состоит из нескольких белковых субъединиц.Множественные связанные с протеасомами шапероны интегрируют эти субъединицы в их соответствующие подкомплексы. Наконец, шапероны собирают подкомплексы в полной протеасомный комплекс.

3.7:

Сборка белкового комплекса

Белки могут образовывать гомомерные комплексы с другой единицей того же белка или гетеромерные комплексы с белками других типов.  Большинство белковых комплексов осуществляют спонтанную самосборку по заданному пути, в то время как некоторым белкам нужны факторы сборки, которые направляют их правильную сборку. Несмотря на насыщенную внутриклеточную среду, белки обычно взаимодействуют с соответствующими им партнерами и образуют функциональные комплексы.

Многие вирусы самостоятельно собираются в полностью функциональную единицу, используя инфицированную клетку-хозяин для производства всех необходимых компонентов. Вирус табачной мозаики (ВТМ) является классическим примером самособирающегося комплекса белковых субъединиц и РНК. Процесс самосборки ВТМ является основой для некоторых терапевтических вирусных частиц, предназначенных для доставки лекарств.

Некоторые белковые комплексы самостоятельно собираются только в результате мутации или болезни. Гемоглобин, белок-переносчик кислорода, содержащийся в эритроцитах, представляет собой тетрамер из двух альфа- и двух бета-субъединиц. Однако при серповидно-клеточной анемии единственная точечная мутация заменяет гидрофильную аминокислоту глютамин на гидрофобный валин. Это создает липкие гидрофобные пятна на противоположных сторонах тетрамера гемоглобина. В водной среде клетки гидрофобные пятна на разных молекулах гемоглобина соединяются, собираясь в длинные и жесткие волокна. Эти волокна меняют форму эритроцитов из сфероида в полумесяц.

Suggested Reading

  1. Klug, Aaron. "The tobacco mosaic virus particle: structure and assembly." Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences 354, no. 1383 (1999): 531-535.
  2. Livneh, Ido, Victoria Cohen-Kaplan, Chen Cohen-Rosenzweig, Noa Avni, and Aaron Ciechanover. "The life cycle of the 26S proteasome: from birth, through regulation and function, and onto its death." Cell research 26, no. 8 (2016): 869-885.
  3. Makhnevych, Taras, and Walid A. Houry. "The role of Hsp90 in protein complex assembly." Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Cell Research 1823, no. 3 (2012): 674-682.
  4. Natan, Eviatar, Jonathan N. Wells, Sarah A. Teichmann, and Joseph A. Marsh. "Regulation, evolution and consequences of cotranslational protein complex assembly." Current opinion in structural biology 42 (2017): 90-97.