Back to chapter

9.9:

Протеасома

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
The Proteasome

Languages

Share

Из-за ошибок в транскрипции РНК-сплайсинга и трансляции, некоторые белки никогда не сворачиваются правильно и должны быть уничтожены. В эукариотах основной путь для селективного уничтожения белка это путь убиквитин-протеасома”Убиквитин-лигаза может различать нормальный белок и целевой белок признавая определенные сигналы к деградации на их поверхности. Затем она катализирует передачу нескольких молекул убиквитина к определенной аминокислоте на целевых белках чтобы отметить их для деградации.Эти полиубихинированные белки деградированы АТФ-зависимым протеазным комплексом, который называется протеасомой. Каждая протеасома состоит из центрального полого цилиндра, или ядра, и больших кольцеобразных белковых комплексов, которые называются кэпы”на одном или обоих концах ядра. Ядро сформировано несколькими белковыми субъединицами, которые собраны в виде комплекта колец.Протеолитически активные сайты ядра лежат в его полой внутренней камере. Кэпы в конце ядра протеасомы действуют, как привратники, и разрешают только белкам, отмеченным убиквитином, войти в ядро. Кэпы содержат убиквитиназу, которая отщепляет убиквитин от субстратного белка, так что освобожденный убиквитин может быть переработан.Затем кэп использует энергию гидролиза АТФ чтобы развернуть целевой белок, и начинает питать белком ядро. В последовательных раундах гидролиза АТФ, развернутый белок достигает протеасомного ядра, где он переваривается протеазной подкладкой внутренней камеры. Протеасома превращает весь белок в короткие пептидные цепи, которые затем высвобождаются в цитозоль.Это пептиды затем еще больше деградируются цитозольными пептидазами в их составные аминокислоты, которые в конечном итоге могут быть повторно использованы клеткой.

9.9:

Протеасома

Эукариотические клетки могут расщеплять белки несколькими путями. Одним из наиболее важных из них является убиквитин-протеасомный путь. Он помогает клетке высокоспецифичным образом устранять неправильно свернутые, поврежденные или нежелательные цитоплазматические белки.

На этом пути целевые белки сначала маркируются небольшими белками, называемыми убиквитином. Ряд ферментов выполняет убиквитинирование целевых белков – E1 (убиквитин-активирующий фермент), E2 (убиквитин-конъюгирующий фермент) и E3 (убиквитинлигаза). Синергия всех этих трех ферментов помогает ковалентно прикреплять молекулы убиквитина к целевым белкам.

Протеасома, большая мультисубъединичная протеаза, может, распознавая убиквитиновую цепь на целевом белке, таким образом различать здоровый белок и целевой белок. Как только протеасома распознает убиквитиновую цепь, она разворачивает целевой белок и в конечном итоге разрушает его. Оставшиеся пептиды белка-субстрата затем высвобождаются в цитозоль для дальнейшего процессинга.

Целенаправленное разрушение белков имеет решающее значение для благополучия клетки, и любые изменения в убиквитин-протеасомном пути могут привести к заболеванию. Например, если неправильно свернутые белки не разлагаются, они образуют белковые агрегаты в цитоплазме. Такие белковые агрегаты могут приводить к выраженным нейродегенеративным расстройствам, таким как болезни Паркинсона, Хантингтона и Альцгеймера.

Напротив, избыточный контроль качества убиквитин-протеасомным путем также может привести к заболеванию. Например, разрушение неправильно свернутых, но частично функциональных каналов хлорид-ионов приводит к муковисцидозу, опасному для жизни заболеванию у людей.

Suggested Reading

  1. Protein Degradation and the Pathologic Basis of Disease. The American Journal of Pathology. Vol 189, Issue 1, 2019, 94-103