1b.Der Transport der Proteine.word

TRANSPORTPROZESSE – 1b. Proteine
1b. Proteintransport in die Membran und in das Innere der Zellorganellen
Folie 1. Eine typische Säugetier Zelle enthält 10 tausend Proteine, von verschiedenen
Arten. Die Mehrheit dieser Proteine sind auf den zytoplasmischen Ribosomen
syntetisiert, und bleiben auch in dem Zytoplasma. Die Hälfte der syntetisiertenen
Proteine wird in die Membran eingebaut, oder sekretiert. Viele Hormon-RezeptorProteine und Transporter-Proteine werden zu dem Zytoplasma transportiert, andere
Proteine, zum Beispiel RNS Polymerase und DNS Polymerase werden in den Nukleus
1
transportiert. Die Komponenten der extrazellulären Matrix kommen auf die Fläche des
Membrans, und die Hormone werden sekretiert. Den Prozess durch den die neuen
Proteine zu ihrem Ziel gebracht werden, nennt man Ziellokation (protein targeting oder
protein sorting auf English). (1) Durch die allgemeine Ziellokation lokalisiert sich das
Protein in dem Membran einer Zellorganelle. In diesem Fall kann das Ziel das
Endoplasmatische Reticulum, das Mitokondrium, das Kloroplastis oder Peroxisome sein.
(Figure 16-1). (2)In dem zweiten Fall integrieren sich die Proteine in das Membran des
Endoplasmatischen Reticulums und treten in den sekretorischen Weg ein. Diese
Proteine können in dem ER bleiben, werden sekretiert, zum Golgi-Komplex gebracht,
oder werden in das Membran der Zelle eingebaut. In dem Endoplasmatischen Reticulum
ist die Synthese der Proteine noch im Gange.
Zum Golgi, zu den Lysosomen, zur Zytoplasma-Membran werden die Proteine in
Transportvesikeln transportiert. Die Vesikeln schnürren sich von der Donor Zellorganelle
ab, und fusionieren mit einer anderen Zellorganelle. (see Figure 16-1, left). Die Proteine
die sich durch den sekretorischen Weg formieren nennt man sekretorische Proteine.
Die Information, die entscheidet, wohin ein Protein geraten soll wird von einer 20-50
Aminosäuren enthaltenden Aminosäuren-Sequenz getragen, diese werden Signal
Sequenzen genannt (see Figure 16-1). Jede Zellenorganelle enthält solche Rezeptore,
welche die Signal-sequenzen erkennen, so ist der entsprechende Transport des Proteins
gesichert. Sowie ein, eine Signal-Sequenz enthaltende Protein mit dem entsprechenden
Rezeptor in Kontakt gerät, gelangt das Protein in einen sogenannte TranslokationsKanal, wodurch das durchdringen durch das Membran gesichert ist. Dem folgend
werden einige Proteine in irgendein Sub-Kompartment der Zellenorganelle
transportiert, wozu andere Signal-Sequenzen und Rezeptore notwendig sind. In der
Regel wird die Signal-Sequenz von einer Protease vom reifen Protein entfernt.
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TRANSPORTPROZESSE – 1b. Proteine
Der Transport in den ER
Folie 3. Die Translokation der Sekretorproteine durch das ER Membran
Die Sekretorproteine beginnen an den Ribosomen zu synthetisieren. Dem folgend
steuert die Signalsequenz, die sich am N-Terminal des Proteins befindet ( und 16-30
Aminosäuren enthält) die Ribosome in Richtung des ER Membrans. Hier beginnt die
Translokation der Proteine durch das ER Membran (see Figure 16-1, left).
Die Signalsequenz der unterschiedlichen Sekretorproteine enthält eine oder mehrere
2
positiv geladene Aminosäuren. Die meisten Signalsequenzen werden noch
abgeschnitten, bevor die Translokation fertig ist. Deshalb enthalten die meisten reifen
Proteine keine Signalsequenz zum Erkennen des ER. Die hydrophoben Aminosäuren der
Signalsequenz bilden die ER-Rezeptore erkennenden Bindungsorte. Die zwei
schlüsselkomponenten zum Erreichen des Ziels sind (1) Signal-erkennendes Teilchen
(signal-recognition particle, SRP) und der das SRP-erkennende (2) SRP Rezeptor,
welches sich am ER Membran befindet.
Das SRP ist ein zytoplasmatisches
Ribonukleoprotein, was sich vorübergehend an die ER-Signalsequenz, die große
Unntereinheit des Ribosoms, und den SRP Rezeptor (= Signal sequenz Rezeptor) (Figure
16-5a) bindet. Der SRP und der SRP-Rezeptor erlauben auch die Elongation der
Proteinsynthese (das Heißt, SRP reguliert die Translation). Letztendlich ist es die
Funktion des SRP und des SRP Rezeptors, die Ribosome zum ER Membran zu
transportieren. Das Ribosom und die entstehende Proteinkette gerät an das sogenannte
Translokon (anders auch Translokations-Kanal genannt), was ein aus 3 Proteinen
gebildeter Kanal im Membran ist. Während der Translokation gerät die Proteinkette
von der großen Untereinheit des Ribosoms direkt in das Translokon. Die Ribosomale
Untereinheit 60S ist so platziert, dass die wachsende Peptidkette mit dem Zytoplasma
nicht in Kontakt gerät, und keine 3D-Struktur entsteht. (see Figure 16-6). Nach
Entfernen der Signalsequenz dringt die Proteinkette durch das Translokon und gerät in
das ER-Lumen. Das Translokon ist geöffnet bis die ganze Proteinkette in das ER-Lumen
geraten ist.
Einbau der Proteine ins ER Membran
Die integrierenden Proteine, deren Ziel das Membran des ER-, des Golgi-, der
Lisosomen- oder des Zytoplasma ist, bleiben im Membran des rauen ER (granuläres ER)
während sie auf ihre Ziellokation zusteuern(see Figure 16-1). Für die membranproteine
ist charakteristisch, wie viele sich ins Membran integrierende segmente sie enthalten.
Ein Segment besteht aus 20-25 hydrophoben Aminosäuren und verfügt über eine Helix Struktur.
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Folie 1B. Das Schicksal des neuen Polipeptid Der intrazelluläre Transport der Proteine
wird durch die Signalsequenzen an ihrem N-Terminal entschlossen (Günter Blobel,
Nobel Preis - 1999). Die Proteine können auf zwei Wegen transportiert werden: (1)
Nicht in das Endoplasmatische Retikulum (ER); (2) in das ER.
(1) Die Signalsequenz steuert die Proteine in verschiedene Zellorganellen. Wenn sich auf
dem Protein keine Signalsequenz befindet, dann bleibt das Protein im Zytoplasma.
(2) Das N-terminale Teil des Proteins gerät noch vor Beenden der Translokation in das
3
ER, wo die Signalsequenz entfernt wird, deshalb auch andere Signale zum weiteren
Transport der Proteine sind notwendig. Bestimmte Proteine bleiben im ER, andere
werden zum Golgi-Apparat transportiert, wo sie glykolisiert werden. Weiteres Ziel
dieser Proteine ist das Zellmembran oder das Lysosom. Die Proteine im ER, welche keine
anderen Signale enthalten werden sekretiert.
Folie 2. ER Signalsequenzen Die Signalsequenzen enthaltenden Peptide beginnen schon
während der Syntese ihren Transport in das ER.
1. Die Proteinsyntese beginng an den Ribosomen vom rauen ER. Die signalsequenz
befindet sich am N-Terminal des Proteins.
2. Das Polipeptid bindet sich an das Signal-erkennende Teilchen (SRP), dann an das
Protein des ER Membran-Rezeptors(SRP-Rezeptor).
3. Das SRP entfernt sich. Die Signalsequenz dringt durch den Rezeptor-Kanal.
4. Im ER wird die Signalsequenz von der Signalpeptidase entfernt.
5. Die Elongation wird fortgeführt.
6. Translation ist zu Ende.
7. Das Ribosom trennt sich ab, das Protein rollt sich im ER auf.
Die Gruppe der Membranproteine
Folie 7. Die integrierenden Membranproteine können in 4 topologische Gruppen
geteilt werden. Figure 16-10. Proteine der Gruppe I., II. und III. enthalten ein
Transmembransegment. Das N-terminale Ende der Proteine aus der Gruppe I. befindet
sich im Inneren des Lumen (die Signalsequenz ist abgeschnitten), und das C-terminale
Ende hängt in das Zytosol. Das N-Terminal der Proteine aus Gruppe II. schaut Richtung
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Zytosol und das C-Terminal in Richtung Lumeninnere. Proteine der Gruppe III. haben
keine abschnaidbare Signalsequenz. Proteine der Gruppe IV. enthalten Membran
durchschneidende Segmente. (see Figure 16-10).
Die Sequenz die die Lokalisationsrichtung der Proteine entscheidet nennen wir Topogen
Sequenz.
Folie 8. Proteine Gruppe I. Jedes Transmembranprotein der Gruppe I. enthält eine Nterminale Signalsequenz und eine hydrophobe -Helix, welche sich ins Membran
integriert. Im Gegensatz zu den sekretierten Proteinen dringt das Polipeptid nicht weiter 4
Richtung Lumen, da eine sich in der Mitte des Proteins befindend, aus 22 hydrophoben
Aminosäuren bestehende Sequenz den Transportprozess stoppt. (Figure 16-11). Diese
innere Sequenz kann sich in laterale Richtung bewegen und gerät durch das Translokon
durchdringend in die Phospholipid-Doppelschicht, wo sie sich verankert. Diese Sequenz
wird deshalb Stop-Transfer Anker Sequenz genannt.
Folie 9. Proteine Gruppe II. und III. , enthalten keine N-Terminale Signalsequenz.
Stattdessen enthalten beide eine innere hydrophobe Signal-Anker Sequenz. Diese
verfügt über eine ER-Signal Sequenz und eine Membran-verankernde Sequenz. Die
Proteine der Gruppe II. und III. befinden sich im Membran in einer entgegengesetzten
Orientation (see Figure 16-10). (a) Bei den Proteinen der Gruppe II steuert die SignalAnker Sequenz die Proteinkette so in das Membran, dass das N-Terminal Richtung
Cytosol gerichtet ist (Figure 16-12). Diese Sequenz wird nicht abgeschnitten, sie bleibt
im Translokon, währenddessen dringt die C-Terminale Region in das Lumen des ER.
Während der Syntese bewegt sich die Signal-Anker Sequenz lateral, und gerät in die
Phospholipid- Schicht, wo sie als Membran-Anker funktioniert. (b) Im Fall der Proteine
aus Gruppe III. steuert die Signal-Anker Sequenz, welche in der Nähe des N-Terminals
platziert ist, die wachsende Kette Richtung ER-Lumen. Die Signal-Anker Sequenz
verhindert das Eindringen der Polipeptidkette in das ER Lumen, und funktioniert als
Stop-Transfer Sequenz. In den Signal-Anker Sequenzen befinden sich viele positiv
geladene Aminosäuren, welche sich aus irgendeinem Grund gerne im Zytosol
platzieren. Die Proteine aus der Gruppe II. enthelten positiv geladene Aminosäuren an
ihrem N-Terminal, während die Proteine der Gruppe II. dieselben an ihrem C-Terminal
enthalten.
Folie 10. Proteine der Grupp IV.: mehrfache innere topogene Sequenzen Fig. 16-13 Die
Proteine der Gruppe IV. können in zwei weitere Gruppen eingeteilt werden. Die
Einteilung hängt davon ab, ob ihre N-Terminale in das Zytosol oder den
Exoplasmatischen Raum reichen. Wenn ein Protein der Gruppe IV. eine geradzahlige
Transmembran Alpha-Helix enthält, dann werden sich N- und C- Terminale an derselben
Seite befinden. . (see Figure 16-13d). Wenn jedoch das Protein ungeradzahlige
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Transmembransegmente enthält, werden sich die zwei Terminale gegenseitig
platzieren. (see Figure 16-13e).
Proteine der Gruppe IV-A: N-Terminal im Zytosol In diese Gruppe gehören z.B. die unterschiedlichen
Glykose-Transporter und die meisten Ionkanäle. Bei diesen Proteinen wird das N-Terminal Richtung
Zytosol orientiert. Zwei Alpha Helixe verhindern das weitere fortdringen durch das Translokon. Beide
Terminale des Proteins befinden sich im Zytosol, zwischen zwei Transmembran Segmenten befindet
sich eine Schlaufe im Lumen des ER. Das C-Terminal wächst im Zytosol weiter. Die 3. Alpha Helix
funktioniert als eine andere Signal Anker Sequenz, während die 4. Alpha Helix die Rolle eines Stop
transfers erfüllt.
Proteine aus der Gruppe IV-B: N-Terminal im exoplasmatischem Raum Die Gruppe der G-Protein
verbundenen Rezeptore bildet die grösste Gruppe der IV-B Proteine. Diese Proteine enthalten 7
Transmembran Alpha Helixe, ihr N-Terminal ist in den extrazellulären Raum gerichtet, und der AlphhaHelix, die am nähsten zu ihren N-Terminus ist folgt eine aus positiv geladenen Aminosäuren
bestehende Sequenz. Deshalb gerät das N-Terminal des ersten Alpha Helix in das ER-Lumen. Mit dem
Wachsen der Kette, und mit Hilfe der Signal-Anker und Stop-Transfer Sequenzen wird das Protein in
das Membran integriert.
Folie 11. Ein Phospholipiden-Anker bindet einige Proteine der Zellenoberfläche ins
Membran Dem gegenüber binden sich einige Moleküle der Zellenoberfläche durch
kovalent gebundene amphipatische Moleküle ans Membran. Solche sind z.B. GlykosilPhosphatidil-Inositol (GPI) (Figure 16-14a). Diese Proteine werden auch ins ER Membran
eingebaut (ähnlich zu den Proteinen Gruppe I. : N-Terminale Signal Sequenz und innere
Stop-Transfer Anker Sequenz) Aber eine kurze Aminosäuren Sequenz wird von einem
Transamidase Enzym erkannt, dasselbe Enzym entfernt die ursprüngliche Stop-TransferAnker Sequenz und transportiert die restlichen Proteine zum GPI-Anker(Figure 16-14b).
Das Entfernen der zytosolischen Domaine führt dazu, dass die ans GPI gebundenen
Proteine sich im membran leichter bewegen können. Dem gegenüber immobilisieren
sich viele Transmembran Alpha Helix Proteine, weil sie sich durch ihr C-Terminal ans
Zytoskeleton binden.
Protein Modifikation, Folding, und Qualitätskontrolle im ER
Bevor die membran-, bzw. löslichen sekretorischen Proteine aus dem rauen ER ihre
Ziellokation erreichen, geschehen mit ihnen 4 wesentliche Modifikationen: (1)
Glykolisation: Zugabe von Kohlenhidraten im ER und Golgi; (2) Bildung von DisulfidGrundanforderung
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Brücken im ER; (3) bildung der entsprechenden Raumstruktur der Polypeptidkette
„Falten“ = folding) und das Zusammenbauen von, aus mehreren Untereinheiten
bestehenden Proteinen; (4) spezifische proteolytische Schnitte im ER, im Golgi und in
den sekretorischen Vesikeln. Die wichtigste Modifikation ist die Glykolisation. Die
Kohlenhidratkette der Glykoproteine kann sich an die Serin und Treonin und Hydroxil
Gruppe binden (O-gebundene Olygosachariden), oder an das Nitrogen des AsparaginAmids binden.(N gebundene Olygosachariden). Die O-verbundenen Oligosachariden,
wie z.B. die ans Kollagen gebundenen, enthalten nur 1-4 Sacharin-Untereinheiten,
während die N-gebundenen Oligosachariden komplexer sind. Die N-Verbundenen
6
Oligosachariden werden im ER synthetisiert, und dann im ER und hauptsächlich im Golgi
modifiziert. Das Entstehen der Disulfid Brücke und der Zusammenbau der Multimer
Proteine geschieht im rauen ER, nur entsprechend zusammengebaute Proteine werden
aus dem ER ins Golgi-Komplex, und dann zur Ziellokation transportiert, die nicht
entsprechend zusammengebauten Proteine werden im ER gehalten.
Folie 5. (1) Glykolsilation Die Biosynthese der N-verbundenen Olygosachariden im
rauen ER geschieht durch Hinzugabe eines vorher gebildeten Olygosacharid Prekursors
(bestehend aus 14 Untereinheiten) (Figure 16-16). Dieser Prekursor besteht in Tieren,
Pflanzen und Einzelligen aus denselben Einheiten: einem sich verzweigendem
Oligosacharid (enthält 3 Glykose, 9 mannose und 2 N-Acetylglykoseamin Moleküle).
Diese Struktur ändert sich im ER und Golgi. Die Oligosachariden der Glykoproteine
erfüllen unterschiedliche Funktionen: (1) Rolle beim zusammenbauen dim ER; (2)
Sichern der Stabilität (im Fall von vielen sekretierten Proteinen); (3) Zelladhesion; (4)
Ausbau der Immunreaktion.
(2) Disulfid Brücke Die intra- und intermolekularen Disulfid Brücken (-S-S-; zwischen
zwei Cysteinen gebildet) stabilisieren die tertiäre und quartäre Struktur der Proteine.
Die Disulfid-Brücke wird im Lumen des rauen ER gebildet, kommen also in den
sekretorischen Proteinen und in den exoplasmatischen Domainen der
Membranproteine vor. Die zytosolischen und organellen Proteine (werden an freien
Ribosomen gebildet) enthalten keine disulfid-Brücken. Für das Herstellen der disulfidBrücke ist das Protein Disulfid Isomerase (PDI) zuständig, welches in den Zellen der
Leber und des Pankreas in großer Menge vorkommt. Die Disulfid-Brücken schliessen
sich entsprechend der Reihenfolge ihrer Entstehung aneinander an. Manchmal ändert
sich diese Verbindungs-Reihenfolge bis zum Ende der Proteinsynthese. Die Änderung
wird ebenfalls durch das PDI Enzym durchgeführt.
folie 6. (3) Chaperone und andere Proteine helfen bei Protein-folding und
Zusammenbau Der in vitro Ausbau der 3-D Struktur dauert mehrere Stunden. Dem
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gegenüber können die, sich im ER bildenden Membranproteine ihre normale Struktur
binnen einiger Minuten erreichen. Dafür sind spezifische Proteine zuständig. Das BiP
(binding immunoglobulin protein) bindet sich an die entstehenden Proteine, und
verhindert so die Entstehung falscher foldinge und die Entstehung von Aggregaten
Figure 16-21. Die ER Proteine Kalnexin und Kalretikulin (Proteine aus der LektinGruppe, Kohlenhidrat bindende Proteine) binden bestimmte N-verbundene
Oligosacharide an die noch nicht zusammengestellten oder falsch zusammengestellten
Proteine selektiv an, dadurch wird deren Aggregation verhindert. Ein weiterer wichtiger
Protein-folding Katalisator ist das Peptidil-Prolil Isomerase, welches die Rotation um die
7
Peptidil-Prolil Bindungen verschnellert.
Protein Transport ins Mitokondrium
Die an den Ribosomen des Cytosols entstehenden Proteine werden ins Mitokondrium,
in das Koroplastis und in die Peroxisomen transportiert (see Figure 16-1). Mitokondrium
und Kloroplastis sind mit einer doppelten Membranschicht von dem Cytoplasma
abgegrenzt, während die Peroxisome von einem ein-schichtigem Membran umgeben
sind. (Es handelt sich hier nur um die Mitokondrien). Die Proteine, die durch die eigene
DNA des Mitokondriums kodiert sind, bilden sich an den Ribosomen der Zellorganellen,
und wandern direkt nach ihrer Entstehung in die entsprechenden Sub-Kompartmente.
Mehrheit der Mitokondrien-Proteine ist im Nukleus kodiert, deshalb ist Transport zum
Eindringen in die Zellorganellen notwendig. Bemerkung: die bakteriell abstammende
DNA ist mit der Zeit in die Zell-DNA gewandert. Die Prekursor-Proteine, die in die
Mitokondrium-Matrix geraten, enthalten spezielle N- Terminal Aufnahme -targeting
(uptake-targeting) Sequenzen, welche für die Verbindung an die, sich an der Oberfläche
der Zellorganellen befindenden Rezeptore verantwortlich sind.
In der Regel werden diese Sequenzen während dem Weg in die Matrix abgeschnitten.
Vergleich der Signale: Table 16-1. Der Transport ins Mitokondrium und auch ins
Kloroplastis braucht äußere Energie, diese Energie stammt aus dem Kontakt zwischen
inneren und äusseren Membran. Wegen der doppelten Membranstruktur bedarf der
Transport in die Zellorganellen zwei Targeting Sequenzen und zwei
Translokationssysteme: eins ist für den Transport zu den Organellen notwendig, das
andere um in das Innere der Zellorganellen, bzw. in deren Membran zu geraten.
Amphatische N-Terminale Signal Sequenzen steuern die Proteine ins mitokondrielle
Matrix Alle Proteine, die aus dem Cytosol ins Mitokondrium transportiert werden,
verfügen in ihrem targeting signal über gleiche Motive. Also erkennen die Rezeptore
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TRANSPORTPROZESSE – 1b. Proteine
unterschiedliche (aber verwandte) Sequenzen. Die bekanntesten unter diesen sind die
Matrix-Targeting Sequenzen, sie enthalten 20-50 Aminoräuren, befinden sich am NTerminal des Proteins, und verfügen über eine Alpha-helikale struktur: an der einen
seite befinden sich positiv geladene Aminosäuren, an der anderen hydrfobe- dies ist die
sogenannte amphipatische Eigenschaft.
Folie 12. Zum mitokondrialen Protein-Import sind äussere-Membran Rezeptore und
Translokonen notwendig Figure 16-26 Nach der Synthese im Cytosol geraten die
8
Prekursor-Proteine in direkten Kontakt mit der Mitokondrium-Membran. In der Regel
werden nur inkomplette Proteine ins Mitokondrium transportiert. Die Chaperone, wie
z.B. Cytosolisches Hsc70 halten die Proteine in einem ungefalteten Zustand. Die
mitokondriellen targeting Sequenzen dieser Proteine binden sich an den import
Rezeptor der äusseren mitokondriellen Membran. Die N-Terminalen Matrix Targeting
Sequenzen werden von Import Rezeptor Proteinen Tom 20 und Tom 22 (translocon of
the outer membrane) erkannt, danach transportieren diese die prekursor Proteine zu
einen Import-Kanal. Dieser Kanal besteht aus hauptsächlich Tim 23 und Tim 17
Proteinen (translocon of the inner membrane). Die Translokation in die Matrix geschieht
an den Kontaktlokationen der zwei Membranen. Die Matrix-Targeting Sequenz wird von
einem Enzym in der mitokondriellen Matrix abgeschnitten. Im Falle von einigen
importierten Proteinen entsteht die aktive Raumstruktur spontan, vielen MatrixProteinen eilt jedoch das sogenannte Chaperonin zu Hilfe.
Folie 13. Mehrfache Signale und Wege steuern die Proteine in die submitokondriellen
Kompartmente Anders wie beim Transport in die Matrix, fordert der Transport in die
innere und äussere Membran des Mitokondriums, oder der Transport in den
intermembranen Raum meistens mehrere Targeting Sequenzen und mehrere Wege. 1628.
Folie 14. (1) Innere Membranproteine Drei verschiedene Wege führen die Proteine in
die innere Membran des Mitokondriums. (1A) Im Fall des einen Weges wird derselbe
Prozess vewendet, der die Proteine in die Matrix transportiert. (Figure 16-29, path A).
Auf diesem Weg wird z.B. die CoxVa Untereinheit der Citokchrom Oxidase transportiert.
Die N-Terminale Matrix-targeting Sequenz wird vom Tom20/22 Import Rezeptor
erkannt, dann durch die allgemeine Import Pore der äusseren Membran und am
Translokationskomplex von Tim23/17 der inneren Membran transportiert. Außer der
Matrix-Targeting Sequenz (welche während dem Import abgeschnitten wird) enthält
CoxVa noch eine hydrophobe Stop-transfer Sequenz. Sowie das Protein durch den
Tim23/17 Kanal dringt blokkiert die Stop-transfer Sequenz die Translokation vom CTerminal durch die innere Membran. Demfolgend wird das, in die Membran verankerte
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TRANSPORTPROZESSE – 1b. Proteine
Protein lateral in der doppelten Lipidenschicht transportiert. (1B) Der 2. Weg des
Transportes in die innere Membran wird am Beispiel der Untereinheit 9 vom ATP
Synthetase dargestellt. Dieses Protein entält eine Matrix-Targeting Sequenz und eine
innere hydrophobe Domaine, welche von einem inneren Membranprotein, dem Oxa1
erkannt wird. Dieser Weg enthält auch den Transport eines Teiles des PrekursorProteins in die Matrix, durch Kanäle Tom20/22 und Tim 23/17. Nach dem Abschneiden
der Matrix-targeting Sequenzen wird das protein durch Oxa1 Protein in die innere
Membran integriert (Figure 16-29, path B). (1C) Der letzte Weg dient dem Transport der
6- Membran Domaine enthaltenden Proteine. Diese Proteine enthalten keine N9
Terminal matrix-Targeting Sequenz, aber sie haben mehrfache innere mitokondrielle
Targeting Sequenzen. Die inneren Sequenzen werden von Tom70 erkannt, danach
dringen die importierten Proteine durch die allgemeine Importpore der äusseren
Membran (Figure 16-29, path C). Danach wird das Protein zu einem zweiten, sich in der
inneren Membran befindenden Translokationskomplex transportiert (Tim22/54
komplex). Diesen Prozess helfen 2 kleine Chaperon-Proteine, Tim9 und Tim10 (befinden
sich im intermembranen Raum). Tim22/54 Komplex ist für den Einbau der mahrfach
hydrophoben Segmente in die innere Membran verantwortlich.
Folie 15. (2) Inter-Membran Raum Proteine Ein cytosolisches Protein kann über zwei
Wege zwischen die äussere und innere mitokondrielle Membran geraten. (2A)
Hauptweg wird mit dem Transport von Cytochrom b2 Protein illustriert. Der Prekursor
von Cytochrom b2 enthält 2 unterschiedliche N-terminale targeting Sequenzen, die
letztendlich abgeschnitten werden. Die zum N-Terminal näher liegende Sequenz, ist
eine Matrix-targeting Sequenz, sie wird von Matrix-Proteasen abgeschnitten. Die 2.
targeting Sequenz ist ein hydrophobes Segment, welches die volle Translokation der
Importproteine durch die innere Membran blokkiert (Figure 16-30, path A). danach
diffundiert das ins Membran verankerte Protein lateral von dem Tim23/17
Translokations Kanal weg, währenddessen schneidet eine Protease den hydrophoben
transmembran Segment ab, so geraten die übrigen Proteine in den intermembranen
Raum (2B). Der 2. weg wird durch den Transport vom Cytochrom c hem Liase (das, für
die kovalente Bindung an hem Cytochrom c verantwortliche Enzym) illustriert. Bei
diesem Weg wird das Protein durch die allgemeine Importpore (Tom40), ohne
Teilnahme der translokations Faktore, direkt in den intermembranen Raum
transportiert. (Figure 16-30, path B).
(Keine Folie) (3) Äussere Membranproteine Das mitochondrielle Porin (p70) ist Beispiel
dafür. Nach einer kurzen Matrix-targeting Sequenz (am N-Terminal) ist eine lange
Hydrophobe Sequenz zu finden; wenn Letzteres fehlt häufen sich die Proteine in der
Matrix an. Daraus folgt, dass die hydrofoben Sequenzen als Stop-Transfer funktionieren,
welche den Transport des Proteins in die Matrix verhindern und das Protein an die
äussere Membran binden. Normalerweise werden weder die Matrix-targeting, noch die
stop-transfer Sequenzen vom Protein abgeschnitten.
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