Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Обзор транспортировки некоторых комплексов адаптерных белков (AP).
Адаптерные белковые комплексы и подкомплекс COPI-F. [1]

Везикулярный транспорт адаптер белки являются белками , участвующими в формировании комплексов , которые функционируют в торговлях молекул из одного субклеточных мест в другое. [2] [3] [4] Эти комплексы концентрируют правильные молекулы груза в везикулах, которые отрастают или вытесняются из одной органеллы и перемещаются в другое место, куда доставляется груз. Хотя некоторые детали того, как эти адаптерные белки достигают своей специфичности в транспортировке, были проработаны, еще многое предстоит узнать.

Есть несколько заболеваний человека, связанных с дефектами компонентов этих комплексов [5] [6], включая болезни Альцгеймера и Паркинсона . [7]

Белки [ править ]

См. Также: адаптерный белок клатрина и список адаптинов.
Адаптерный белок, комплексы COPI и TSET.
Больше путей трафика. Обратите внимание, что цвета не такие, как на рисунке.
Изображение трубки COPII.
Ранняя эволюция адаптерных белковых комплексов
Эволюция TSET, COPI и AP от последнего общего предка эукариот
Производство везикулы, покрытой клатрином
Электронно-микроскопическое изображение везикулы, покрытой оболочкой. Можно увидеть серию ЭМ, показывающую отрастание везикул такого типа [8] и [9]

Большинство адаптерных белков представляют собой гетеротетрамеры . В AP комплексов, существуют две большие белки ( ~ 100 K D ) и два небольших белков. Один из больших белков называется β ( бета ), с β1 в комплексе AP-1, β2 в комплексе AP-2 и так далее. [10] Другой крупный белок имеет разные обозначения в разных комплексах. В AP-1 он называется γ ( гамма ), AP-2 имеет α ( альфа ), AP-3 имеет δ ( дельта ), AP-4 имеет ε ( эпсилон ), а AP-5 имеет ζ ( дзета ). [10] Два меньших белка представляют собой среднюю субъединицу, названную μ ( mu∼50 кДа) и небольшую субъединицу σ ( сигма ∼20 кДа), названные от 1 до 5, соответствующие 5 комплексам AP. [10] Компоненты COPI (cop one), покрытого оболочкой , и TSET (T-set), мембранного транспортного комплекса, имеют аналогичные гетеротетрамеры комплексов AP. [11]

Retromer не имеет близкого родства, был описан [12], и его белки здесь не описываются. GGAs (Гольджи Локализация, Гамма-адаптин уха домен гомологии, ARF-связывающих белков) представляют собой группу родственных белков (три в организме человека) , которые действуют как мономерных клатрин адаптерных белков в различных важных мембранных везикул traffickings , [13] , но не похожи к какому-либо из комплексов AP и подробно обсуждаться в этой статье не будет. Стонины (не показаны на рисунке) также являются мономерами, сходными в некоторых отношениях с GGA [4] и также не будут подробно обсуждаться в этой статье.

PTB - это белковые домены, которые включают NUMB , DAB1 и DAB2 . Epsin и AP180 в ANTH домене другие адаптеры белки , которые были рассмотрены. [4]

Важный транспортный комплекс COPII на ведущем рисунке не показан. Комплекс COPII является гетерогексамером, но не имеет близкого родства с комплексами AP / TSET. Отдельные белки комплекса COPII называются белками SEC , поскольку они кодируются генами, идентифицированными у сек реторных мутантов дрожжей. Одним особенно интересным аспектом COPII является то, что он может формировать типичные сферические пузырьки и канальцы для транспортировки больших молекул, таких как предшественники коллагена , которые не могут поместиться внутри типичных сферических пузырьков. Структура COPII обсуждалась в открытой статье [14] и не будет предметом рассмотрения в этой статье. Это примеры гораздо большего набора грузовых адаптеров. [3]

Эволюционные соображения [ править ]

Последний общий предок (MRCA) из эукариота должен иметь механизм для торговли людей молекул между его эндомембранами и органеллами , а также вероятной идентичностью адаптера комплекса вовлеченного сообщаются. [11] Считается, что в MRCA вовлечено 3 белка, и что они образуют гетеротример. Затем этот гетеротример «димеризуется» с образованием 6-членного комплекса. Отдельные компоненты далее преобразовывались в текущие комплексы в указанном порядке, причем AP1 и AP2 расходились последними. [11]

Кроме того, один компонент TSET, мунисцин, также известный как белок TCUP, по-видимому, превратился в часть белков опистоконтов (животных и грибов ). [11] Части комплексов АР превратились в части белков GGA и стонина. [4] Имеются данные, указывающие на то, что части комплекса ядерных пор и COPII могут быть эволюционно связаны. [15]

Формирование транспортных пузырьков [ править ]

Небольшая часть вспомогательного белка специфически связывается с частью комплекса AP-2.
Фосфорилирование белков обеспечивает специфические взаимодействия с адаптерным белковым комплексом клатрина.

Наиболее охарактеризованным типом везикулы является везикула, покрытая клатрином (CCV). Формирование везикулы COPII в эндоплазматическом ретикулуме и его транспорт к телу Гольджи . Участие гетеротетрамера COPI сходно с таковым в ситуации AP / clathrin, но покрытие COPI не имеет тесного отношения к оболочкам ни CCVs, ни COPII везикул. [16] [17] AP-5 связан с 2 белками, SPG11 и SPG15 , которые имеют некоторое структурное сходство с клатрином и могут образовывать оболочку вокруг комплекса AP-5, [18] но ультраструктура этой оболочки не соответствует известен. Покрытие АП-4 неизвестно. [19][а]

Почти универсальной особенностью сборки оболочки является рекрутирование различных адаптерных комплексов на «донорскую» мембрану с помощью белка Arf1 . Единственным известным исключением является AP-2, который рекрутируется определенным липидом плазматической мембраны . [20]

Еще одна почти универсальная особенность сборки пальто заключается в том, что сначала набираются переходники, а затем - покрытия. Исключением является COPI, в котором 7 белков рекрутируются на мембрану как гептамер. [16]

Как показано на прилагаемом изображении, образование покрытых оболочкой везикул не происходит мгновенно, и значительная часть времени созревания используется для создания «прерванных» или «бесполезных» [21] взаимодействий до тех пор, пока одновременно не произойдет достаточно взаимодействий, позволяющих структуре продолжать развиваться. [22]

Последний этап формирования транспортной везикулы - «отщипывание» от донорской мембраны. Это требует энергии, но даже в хорошо изученном случае CCV не всем требуется динамин . На прилагаемой иллюстрации показан случай для CCV AP-2, однако CCV AP-1 и AP-3 не используют динамин. [23]

Отбор молекул груза [ править ]

То, какие молекулы груза включены в везикулы определенного типа, зависит от конкретных взаимодействий. Некоторые из этих взаимодействий напрямую связаны с комплексами AP, а некоторые - косвенно, с «альтернативными адаптерами», как показано на этой диаграмме . [4] Например, мембранные белки могут иметь прямые взаимодействия, в то время как белки, которые растворимы в просвете донорской органеллы, косвенно связываются с комплексами АР, связываясь с мембранными белками, которые проходят через мембрану и связываются на своем конце просвета с желаемой молекулой груза. . Молекулы, которые не должны включаться в везикулу, по-видимому, исключаются из-за «молекулярного скопления». [24]

«Сигналы» или аминокислотные «мотивы» в белках-карго, которые взаимодействуют с адапторными белками, могут быть очень короткими. Например, одним из хорошо известных примеров является мотив дилейцина , в котором за аминокислотным остатком лейцина (аа) сразу следует другой остаток лейцина или изолейцина . [25] [b] Еще более простым примером является сигнал на основе тирозина , которым является YxxØ (по остатку у розина, отделенному 2 аминокислотными остатками от другого объемного гидрофобного аминокислотного остатка). На прилагаемом рисунке показано, как небольшая часть белка может специфически взаимодействовать с другим белком, поэтому эти короткие сигнальные мотивы не должны вызывать удивления. [26]Тип сравнения последовательностей, который частично использовался для определения этих мотивов. [10]

В некоторых случаях посттрансляционные модификации, такие как фосфорилирование (показано на рисунке), важны для распознавания груза.

Заболевания [ править ]

Рассмотрены заболевания адаптера . [6]

AP-2 / CCVs участвуют в аутосомно-рецессивной гиперхолестеринемии через ассоциированный адаптерный белок рецептора липопротеинов низкой плотности 1 . [27] [28]

Retromer участвует в переработке компонентов плазматической мембраны. На важность повторного использования в синапсе намекает один из рисунков в галерее. Существует по крайней мере 3 способа, которыми дисфункция ретромера может способствовать развитию заболеваний головного мозга, включая болезни Альцгеймера и Паркинсона. [7]

AP-5 является наиболее недавно описан комплекс, и одна из причин , поддерживает идею , что она является подлинным адаптером комплекс является то , что оно связано с наследственной спастической параплегии , [18] , как это АР-4. [6] AP-1 связан с синдромом МЕДНИК . AP-3 связан с синдромом Германского – Пудлака . COPI связан с аутоиммунным заболеванием . [29] COPII связан с кранио-лентикуло-шовной дисплазией . Один из белков GGA может быть вовлечен в болезнь Альцгеймера. [30]

Галерея [ править ]

  • Компоненты синапсов рециркулируют через транспортные пузырьки

  • Мембранный транспортный комплекс TSET

  • Muniscin произошел от части TCUP

  • Пути транспорта везикул в растениях.

См. Также [ править ]

  • Экзомер
  • Список адаптинов
  • SNAREs
  • Молекулярная эволюция
  • Биогенез комплекса 1 органелл, связанных с лизосомами

Заметки [ править ]

  1. ^ AP-4 гораздо менее распространен, чем другие комплексы AP, и отсутствует у некоторых модельных организмов, что затрудняет биохимический и генетический анализ.
  2. ^ Полный мотив «на основе дилейцина» - (D / E) XXXL (L / I), где X - это любой аминокислотныйостаток,а D / E -остатки аспарагиновой или глутаминовой кислоты.

Ссылки [ править ]

  1. ^ Другой взгляд на 5 комплексов AP можно увидеть здесь " Mattera R, Guardia CM, Sidhu SS, Bonifacino JS (2015). " Рисунок 1: Выделение тепсина как взаимодействующего элемента AP-4 " . J Biol Chem . 290 ( 52): 30736-49. DOI : 10.1074 / jbc.M115.683409 . PMC  4692204 . PMID  26542808 .
  2. ^ Bonifacino JS (2014). «Адаптерные белки, участвующие в поляризованной сортировке» . Журнал клеточной биологии . 204 (1): 7–17. DOI : 10,1083 / jcb.201310021 . PMC 3882786 . PMID 24395635 .  
  3. ^ a b Paczkowski JE, Richardson BC, Fromme JC (2015). «Грузовые адаптеры: структуры освещают механизмы, регулирующие биогенез везикул» . Тенденции в клеточной биологии . 25 (7): 408–16. DOI : 10.1016 / j.tcb.2015.02.005 . PMC 4475447 . PMID 25795254 .  
  4. ^ а б в г д Робинсон М.С. (2015). «Сорок лет везикул, покрытых клатрином» (PDF) . Трафик . 16 (12): 1210–38. DOI : 10.1111 / tra.12335 . PMID 26403691 . S2CID 13761396 .   
  5. ^ De Matteis MA, Luini A (сентябрь 2011). «Менделирующие расстройства мембранного трафика». Медицинский журнал Новой Англии . 365 (10): 927–38. DOI : 10.1056 / NEJMra0910494 . PMID 21899453 . 
  6. ^ a b c Bonifacino J (28 января 2014 г.). «Адаптерные болезни: мосты между клеточной биологией и медициной» . videocast.nih.gov . Национальные институты здоровья . Проверено 15 апреля 2017 года .
  7. ^ a b Small SA, Петско Г.А. (март 2015 г.). «Ретромер при болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона и других неврологических расстройствах». Обзоры природы. Неврология . 16 (3): 126–32. DOI : 10.1038 / nrn3896 . PMID 25669742 . S2CID 5166260 .  
  8. ^ "здесь" .
  9. ^ МакМэхон, Харви Т .; Галоп, Дженнифер Л. (2005). "здесь". Природа . 438 (7068): 590–596. DOI : 10,1038 / природа04396 . PMID 16319878 . S2CID 4319503 .  
  10. ^ а б в г Маттера Р., Guardia CM, Sidhu SS, Bonifacino JS (2015). «Взаимодействия двухвалентных мотивов и ушей опосредуют ассоциацию дополнительного белка тепсина с адаптерным комплексом AP-4» . Журнал биологической химии . 290 (52): 30736–49. DOI : 10.1074 / jbc.M115.683409 . PMC 4692204 . PMID 26542808 .  
  11. ^ a b c d Херст Дж, Шлахт А., Норкотт Дж. П., Трейнор Д., Блумфилд Г., Антробус Р., Кей Р. Р., Дакс Дж. Б., Робинсон М.С. (2014). «Характеристика TSET, древнего и широко распространенного комплекса мембранной торговли» . eLife . 3 : e02866. DOI : 10.7554 / eLife.02866 . PMC 4031984 . PMID 24867644 .  
  12. ^ Бурд С, Каллен PJ (2014). «Ретромер: мастер-проводник сортировки эндосом» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 6 (2): a016774. DOI : 10.1101 / cshperspect.a016774 . PMC 3941235 . PMID 24492709 .  
  13. Перейти ↑ Tan J, Evin G (2012). «Транспортировка фермента 1, расщепляющего-сайт APP, и патогенез болезни Альцгеймера». Журнал нейрохимии . 120 (6): 869–80. DOI : 10.1111 / j.1471-4159.2011.07623.x . PMID 22171895 . S2CID 44408418 .  
  14. ^ Дзанетти G, Принз S, S Daum, Meister А, Schekman Р, К Bacia, Бриггс JA (2013). «Структура оболочки транспортных пузырьков COPII, собранных на мембранах» . eLife . 2 : e00951. DOI : 10.7554 / eLife.00951 . PMC 3778437 . PMID 24062940 .  
  15. ^ Promponas VJ, Katsani KR, Blencowe BJ, Ouzounis CA (2016). «Последовательность доказательств общего происхождения эукариотических эндомембранных коатомеров» . Научные отчеты . 6 : 22311. Bibcode : 2016NatSR ... 622311P . DOI : 10.1038 / srep22311 . PMC 4773986 . PMID 26931514 .  
  16. ^ a b Файни М., Бек Р., Виланд Ф. Т., Бриггс Дж. А. (июнь 2013 г.). «Оболочки пузырьков: структура, функции и общие принципы сборки». Тенденции в клеточной биологии . 23 (6): 279–88. DOI : 10.1016 / j.tcb.2013.01.005 . PMID 23414967 . 
  17. ^ Джексон LP (август 2014 г.). «Структура и механизм биогенеза везикул COPI». Текущее мнение в клеточной биологии . 29 : 67–73. DOI : 10.1016 / j.ceb.2014.04.009 . PMID 24840894 . 
  18. ^ а б Херст Дж, Борнер Г.Х., Эдгар Дж, Хайн М.Ю., Манн М, Бухгольц Ф, Антробус Р, Робинсон М.С. (2013). «Взаимодействие между AP-5 и белками наследственной спастической параплегии SPG11 и SPG15» . Молекулярная биология клетки . 24 (16): 2558–69. DOI : 10,1091 / mbc.E13-03-0170 . PMC 3744948 . PMID 23825025 .  
  19. ^ Фрейзер М. Н., Дэвис К., Voehler M, Kendall AK, Borner GH, Chazin WJ, Робинсон MS, Джексон LP (2016). «Молекулярная основа взаимодействия между AP4 β4 и его дополнительным белком, тепсином» . Трафик . 17 (4): 400–15. DOI : 10.1111 / tra.12375 . PMC 4805503 . PMID 26756312 .  
  20. ^ Ю. Х, Брайтман М, Голдберг J (2012). «Механизм на основе структуры для Arf1-зависимого рекрутирования коатомера на мембраны» . Cell . 148 (3): 530–42. DOI : 10.1016 / j.cell.2012.01.015 . PMC 3285272 . PMID 22304919 .  
  21. ^ Кирххаузен, Том. «Строительные пузыри» . youtube.com . harvard.edu . Проверено 23 апреля 2017 года .
  22. ^ Cocucci E, F Aguet, Boulant S, Kirchhausen T (август 2012). «Первые пять секунд жизни ямы, покрытой клатрином» . Cell . 150 (3): 495–507. DOI : 10.1016 / j.cell.2012.05.047 . PMC 3413093 . PMID 22863004 .  
  23. ^ Kural С, Tacheva-Григорова СК, Boulant S, Cocucci Е, Baust Т, Д Дуарте, Kirchhausen Т (2012). «Динамика внутриклеточных клатрин / AP1- и клатрин / AP3-содержащих носителей» . Отчеты по ячейкам . 2 (5): 1111–9. DOI : 10.1016 / j.celrep.2012.09.025 . PMC 3513667 . PMID 23103167 .  
  24. ^ Херст Дж, Эдгар Дж. Р., Борнер Г. Х., Ли С., Салендер Д. А., Антробус Р., Робинсон М. С. (2015). «Вклад epsinR и gadkin в клатрин-опосредованный внутриклеточный трафик» . Молекулярная биология клетки . 26 (17): 3085–103. DOI : 10,1091 / mbc.E15-04-0245 . PMC 4551321 . PMID 26179914 .  
  25. ^ Mattera R, Бем М, Чоудхури R, Прабху Y, Bonifacino JS (2011). «Сохранение и диверсификация распознавания сигнала дилейцина вариантами комплекса адаптерных белков (AP)» . Журнал биологической химии . 286 (3): 2022–30. DOI : 10.1074 / jbc.M110.197178 . PMC 3023499 . PMID 21097499 .  
  26. ^ Трауб LM, Bonifacino JS (2013). «Распознавание груза в клатрин-опосредованном эндоцитозе» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 5 (11): a016790. DOI : 10.1101 / cshperspect.a016790 . PMC 3809577 . PMID 24186068 .  
  27. ^ Интернет Менделирующее наследование в человеке (OMIM): 605747
  28. ^ "Entrez Gene: LDLRAP1 липопротеиновый белок адаптера низкой плотности 1" .
  29. ^ Интернет Менделирующее наследование в человеке (OMIM): 616414
  30. ^ Интернет Менделирующее наследование в человеке (OMIM): 606006

Внешние ссылки [ править ]

  • Коллаж из электронных микрофотографий, показывающих COPI, COPII и везикулы клатрина
  • структура пальто COPI из этой публикации, бесплатно при бесплатной регистрации
  • Видео-описание болезни COPII CLSD
  • Видео iBiology от Кая Саймонса о липидах , липидных рафтах и перемещении клеток
    • Часть 1: Роль липидов в организации клеточного трафика.
    • Часть 2: Липидные рафты как принцип организации мембраны
    • Часть 3: Биогенез апикальных мембран, богатых гликолипидами