16.1: Protein Ayırma ve Taşımaya Genel Bakış

Ökaryotik hücreler, farklı protein gereksinimleri olan farklı membrana bağlı organellere sahiptir. Proteinlerin belirli bir organele hedeflendiği sürece protein sınıflandırma denir.

Protein sıralama iki tipte olabilir: sinyal bazlı sıralama ve vezikül bazlı trafik. Sinyal bazlı sınıflandırmada, sıralama sinyalleri adı verilen spesifik amino asit dizileri, proteinleri ya kapılı taşıma yoluyla ya da protein translokasyonu yoluyla hücre içindeki uygun konuma hedefler. Kapılı taşımada, nükleer lokalizasyon sinyallerine maruz kalan katlanmış proteinler, çözünür sitozolik reseptörler tarafından tanınır. Sitosolik reseptör, kargoyu bağlar ve nükleer membrana gömülü nükleer gözenek kompleksinden geçerek onu çekirdek boyunca taşır.

Bunun tersine, proteinlerin öncülleri sitozolden mitokondri, kloroplast, Endoplazmik Retikulum (ER) ve peroksizomlar gibi farklı organellere taşınır veya taşınır. Protein translokasyonu sırasında, sitozolik şaperonlar hedef proteini bağlayıp açar ve onları organel yüzeyine yönlendirir. Bir organel membranı üzerindeki spesifik reseptörler, katlanmamış protein öncüsü üzerindeki sinyal dizilerini tanır ve onlara bağlanır. Katlanmamış peptit zinciri, translokon adı verilen özel taşıyıcılardan geçirilerek çift katmanlı lipid membranı geçerek organelin lümenine ulaşır.

Veziküler trafik yoluyla proteinlerin sınıflandırılması, proteinlerin taşıma vezikülleri adı verilen membrana bağlı yapılardaki hareketini içerir. ER lümenindeki çözünebilir proteinler, taşıma veziküllerine paketlenir ve ER membranından tomurcuklanarak ayrılır. Organel membranı üzerinde görüntülenen moleküler işaretleyiciler, taşıma veziküllerinin uygun şekilde iletilmesine ve birleşimine rehberlik eder.

Protein sıralaması, translasyon sırasında veya protein sentezinden sonra iki farklı işlemle gerçekleşir: sinyal tabanlı sıralama ve vezikül tabanlı trafik. Sinyal tabanlı sıralama, iki taşıma modu kullanır: kapılı taşıma ve protein translokasyonu.

Nükleer proteinler, nükleer zarf içine gömülü nükleer gözenek kompleksleri yoluyla sitozolden çekirdeğe aktif olarak taşınır. Bu işleme kapılı taşımacılık denir.

Bu proteinler, proteini çekirdeğe taşıyan bir sıralama reseptörü tarafından tanınan, sıralama sinyalleri adı verilen spesifik amino asit dizileri içerir.

Kloroplastları, mitokondrileri ve endoplazmik retikulumu hedef alan proteinler, protein translokasyonu adı verilen bir işlemle translokonlar, özel transmembran proteinler yoluyla içe aktarılır.

Translokasyon sırasında, sitozoldeki şaperon proteinleri hedef proteine bağlanır ve onu, sıralama sinyallerinin translocon'un içe aktarma reseptörleri tarafından tanındığı zara iletir. ATP hidrolizi kullanılarak, hedef protein açılır ve organel içindeki hedefine ulaşmak için translokondaki bir kanaldan taşınır.

Veziküler trafikte, çözünür proteinler endoplazmik retikulum lümeninden paketlenir ve zara bağlı taşıma veziküllerine yüklenir.

Vezikülleri taşıyın, endoplazmik retikulum zarından tomurcuklanır ve proteinleri hedef konumlarına iletmek için lipit çift katmanlarını geçmeden Golgi zarı veya hücre zarı ile birleşir.