:This-Artikel befasst sich mit dem Protein-Zielen in eukaryotes außer, wo bemerkt.

Das Protein-Zielen oder Protein-Sortieren sind der Mechanismus, durch den eine Zelle Proteine zu den passenden Positionen in der Zelle oder außerhalb seiner transportiert. Das Sortieren von Zielen kann der innere Raum eines organelle, einige von mehreren Innenmembranen, der Außenmembran der Zelle oder seinem Äußeren über die Sekretion sein. Dieser Lieferprozess wird gestützt auf der Information ausgeführt, die im Protein selbst enthalten ist. Das richtige Sortieren ist für die Zelle entscheidend; Fehler können zu Krankheiten führen.

Das Zielen von Signalen

Ins Visier nehmende Signale sind die Information, die der Zelltransportmaschinerie ermöglicht, ein Protein innerhalb oder außerhalb der Zelle richtig einzustellen. Diese Information wird in der polypeptide Kette oder im gefalteten Protein enthalten. Das dauernde Strecken von Aminosäure-Rückständen in der Kette, die ermöglicht ins Visier zu nehmen, wird Signal peptides genannt oder peptides ins Visier nehmend. Es gibt zwei Typen, peptides, die Vorfolgen und das innere Zielen peptides ins Visier zu nehmen. Die Vorfolgen des Zielens peptide werden häufig bei der N-Enderweiterung gefunden, und wird aus zwischen 6-136 grundlegenden und hydrophoben Aminosäuren zusammengesetzt. Im Falle peroxisomes ist die Zielen-Folge auf der C-Enderweiterung größtenteils. Andere Signale werden durch Teile zusammengesetzt, die in der primären Folge getrennt sind. Um zu fungieren, müssen diese Bestandteile zusammen auf der Protein-Oberfläche durch die Falte kommen. Sie werden Signalflecke genannt. Außerdem können Protein-Modifizierungen wie glycosylations das Zielen veranlassen.

Protein-Versetzung

1970 hat Günter Blobel Experimente auf der Versetzung von Proteinen über Membranen durchgeführt. Er wurde dem 1999-Nobelpreis für seine Ergebnisse zuerkannt. Er hat entdeckt, dass viele Proteine eine Signalfolge, d. h. eine kurze Aminosäure-Folge an einem Ende haben, das wie eine Postleitzahl für das Ziel organelle fungiert. Die Übersetzung von mRNA ins Protein durch einen ribosome findet innerhalb des cytosol statt. Wenn die synthetisierten Proteine in einem verschiedenen organelle "gehören", können sie dorthin auf jede von zwei Weisen abhängig vom Protein transportiert werden: Versetzung von Cotranslational (Versetzung während des Übersetzungsprozesses) und Postübersetzungsversetzung (Versetzung nachdem ist der Übersetzungsprozess abgeschlossen).

Versetzung von Cotranslational

Die N-Endsignalfolge des Proteins wird durch eine Signalanerkennungspartikel (SRP) anerkannt, während das Protein noch auf dem ribosome synthetisiert wird. Die Synthese-Pausen, während der Ribosome-Protein-Komplex einem SRP Empfänger auf endoplasmic reticulum (ER), einem membranenbeiliegenden organelle übertragen wird. Dort wird das werdende Protein in den Sec61 Versetzungskomplex eingefügt (auch bekannt als der translocon), der die ER Membran durchführt. In sekretorischen Proteinen und Typ I transmembrane Proteine wird die Signalfolge vom werdenden polypeptide sofort zerspaltet, sobald es in den ER durch das Signal peptidase verlagert worden ist. Die Signalfolge von Membranenproteinen des Typs II und einigen Polythema-Membranenproteinen wird davon nicht zerspaltet und wird deshalb Signalankerfolgen genannt. Innerhalb des ER wird das Protein zuerst durch ein Anstandsdame-Protein bedeckt, um es vor der hohen Konzentration anderer Proteine im ER zu schützen, ihm Zeit gebend, um sich richtig zu falten. Einmal gefaltet wird das Protein, wie erforderlich (zum Beispiel, durch glycosylation) modifiziert, dann zum Apparat von Golgi für die weitere Verarbeitung transportiert und geht zu seinem Ziel organelles oder wird im ER durch verschiedene ER Retentionsmechanismen behalten.

Die Aminosäure-Kette von transmembrane Proteinen, die häufig transmembrane Empfänger sind, führt ein Membranen- oder mehrere Male durch. Sie werden in die Membran durch die Versetzung eingefügt, bis der Prozess durch eine Folge der Halt-Übertragung, auch genannt eine Membranenankerfolge unterbrochen wird. Diese komplizierten Membranenproteine werden im Moment größtenteils mit demselben Modell des Zielens verstanden, das für sekretorische Proteine entwickelt worden ist. Jedoch, viele Komplex multi-transmembrane Proteine enthält Strukturaspekte, die das Modell nicht passen. Sieben transmembrane G-Protein hat Empfänger verbunden (die ungefähr 5 % der Gene in Menschen vertreten), größtenteils haben keine Amino-Endsignalfolge. Im Gegensatz zu sekretorischen Proteinen handelt das erste transmembrane Gebiet als die erste Signalfolge, die sie zur ER Membran ins Visier nimmt. Das läuft auch auf die Versetzung der amino Endstation des Proteins ins ER Membranenlumen hinaus. Das würde scheinen, die Regel "der co-translational" Versetzung zu brechen, die immer für zum ER ins Visier genommene Säugetierproteine gehalten hat. Das ist mit opsin mit in Vitro-Experimenten demonstriert worden. Sehr viel von der Mechanik der transmembrane Topologie und Falte muss aufgehellt werden.

Postübersetzungsversetzung

Wenn auch die meisten Proteine verlagerter cotranslationally sind, werden einige im cytosol übersetzt und später zu ihrem Bestimmungsort transportiert. Das kommt für Proteine vor, die zu einem mitochondrion, einem Chloroplasten oder einem peroxisome gehen (Proteine, die den Letzteren gehen, haben ihre Signalfolge an der C Endstation). Außerdem sind für den Kern ins Visier genommene Proteine verlagerte Postübersetzung. Sie führen den Kernumschlag über Kernporen durch.

Das Sortieren von Proteinen zu mitochondria

Die meisten mitochondrial Proteine werden als cytosolic Vorgänger synthetisiert, die Auffassungsvermögen peptide Signale enthalten. Anstandsdamen von Cytosolic liefern Vorproteine, um verbundene Empfänger in der mitochondrial Membran zu leiten. Das Vorprotein mit der für den mitochondria ins Visier genommenen Vorfolge wird durch Empfänger und General Import Pore (GIP) gebunden (Empfänger, und GIP sind als Translocase der Außenmembran oder TOM insgesamt bekannt) an der Außenmembran. Das Vorprotein wird durch TOM als Haarnadel-Schleifen verlagert. Das Vorprotein wird durch den Zwischenmembranenraum durch kleinen TIMs transportiert (der auch als molekulare Anstandsdamen handelt) zum TIM23 oder 22 (Translocase der Inneren Membran) an der inneren Membran. Innerhalb der Matrix wird die Zielen-Folge von durch mtHsp70 zerspaltet.

Drei mitochondrial Außenmembranenempfänger sind bekannt: TOM20, TOM22 und TOM70

TOM70: Bindet zum inneren Zielen peptides und handelt als ein dockender Punkt für cytosolic Anstandsdamen.

TOM20: Bindet Vorfolgen

TOM22: Bindet beide Vorfolgen und das innere Zielen peptides

Der TOM Kanal (TOM40) ist ein cation spezifischer hoher Leitfähigkeitskanal mit einem Molekulargewicht von 410 kDa und einem Porendiameter 21Å.

Die Vorfolge translocase23 (TIM23) wird zur mitochondial inneren Membran lokalisiert und handelt ein Porenformen-Protein, das Vorgänger-Proteine mit seinem N-Terminal bindet. TIM23 handelt ein translocator für Vorproteine für die mitochondrial Matrix, die innere mitochondrial Membran sowie für den Zwischenmembranenraum. TIM50 wird zu TIM23 an der inneren mitochondrial Seite gebunden und gefunden, Vorfolgen zu binden. TIM44 wird auf der Matrixseite gebunden und gefunden, zu mtHsp70 bindend.

Die Vorfolge translocase22 (TIM22) bindet für die innere mitochondrial Membran exklusiv gebundene Vorproteine.

Matrix von Mitochondrial das Zielen von Folgen ist an positiv beladenen Aminosäuren und hydroxylated reich.

Proteine werden zu submitochondrial Abteilungen durch vielfache Signale und mehrere Pfade ins Visier genommen.

Zur Außenmembran, dem Zwischenmembranenraum und der inneren Membran ins Visier zu nehmen, verlangt häufig eine andere Signalfolge zusätzlich zur Matrixzielen-Folge.

Das Sortieren von Proteinen zu Chloroplasten

Das Vorprotein für Chloroplasten kann eine Stromal-Importfolge oder einen stromal und thylakoid das Zielen der Folge enthalten. Die Mehrheit von Vorproteinen wird durch die innerhalb des Chloroplast-Umschlags gelegenen Komplexe von Toc und Tic verlagert. Im stroma wird die Stromal-Importfolge von und Falte zerspaltet, sowie das Intrachloroplast-Sortieren zu thylakoids geht weiter. Proteine, die zum Umschlag von Chloroplasten gewöhnlich ins Visier genommen sind, haben an cleavable das Sortieren der Folge Mangel.

Das Sortieren von Proteinen zu beiden Chloroplasten und mitochondria

Viele Proteine sind sowohl in mitochondria als auch in Chloroplasten erforderlich. Im Allgemeinen ist das Zielen peptide des Zwischenzeichens zu den zwei spezifischen. Das Zielen peptides dieser Proteine hat einen hohen Inhalt von grundlegenden und hydrophoben Aminosäuren, einen niedrigen Inhalt negativ beladener Aminosäuren. Sie haben einen niedrigeren Inhalt von alanine und einen höheren Inhalt von leucine und phenylalanine. Die ins Visier genommenen Doppelproteine haben ein mehr hydrophobes Zielen peptide sowohl als mitochondrial als auch als chloroplastic.

Das Sortieren von Proteinen zu peroxisomes

Alle peroxisomal Proteine werden durch Kerngene verschlüsselt.

Bis heute gibt es zwei Typen bekannter Peroxisome Targeting Signals (PTS):

Peroxisome, der Signal 1 ins Visier nimmt (PTS1): ein C-Terminal tripeptide mit einer Einigkeitsfolge (S/A/C) - (K/R/H) - (L/A). Der allgemeinste PTS1 ist serine-lysine-leucine (SKL). Die meisten peroxisomal Matrixproteine besitzen ein Typ-Signal PTS1.

Peroxisome, der Signal 2 ins Visier nimmt (PTS2): Ein nonapeptide hat sich in der Nähe von der N-Endstation mit einer Einigkeitsfolge (R/K) - (L/V/I)-xxxxx-(H/Q) - (L/A/F) niedergelassen (wo X jede Aminosäure sein kann).

Es gibt auch Proteine, die keines dieser Signale besitzen. Ihr Transport kann auf einem so genannten "Huckepack"-Mechanismus basieren: Solche Proteine verkehren mit dem PTS1-Besitzen von Matrixproteinen und werden in die peroxisomal Matrix zusammen mit ihnen verlagert.

Krankheiten

Protein-Transport von Peroxisomal ist in den folgenden genetischen Krankheiten fehlerhaft:

• Syndrom von Zellweger.
• Adrenoleukodystrophy (ALD).
• Krankheit von Refsum

Empfänger-vermittelter endocytosis

Mehrere Moleküle, die speziellen Empfängern anhaften, haben gerufen angestrichene Gruben von clathrin außerhalb Zellen veranlassen die Zelle, endocytosis, einen invagination der Plasmamembran durchzuführen, um das Molekül und die vereinigten Strukturen in endosomes zu vereinigen. Dieser Mechanismus wird zu drei Hauptzwecken verwendet:

• Auffassungsvermögen von wesentlichem metabolites, zum Beispiel, LDL.
• Auffassungsvermögen von einigen Hormonen und Wachstumsfaktoren, zum Beispiel, epidermal Wachstumsfaktor und Nervenwachstumsfaktor.
• Das Auffassungsvermögen von Proteinen, die, zum Beispiel, Antigene in phagocytotic Zellen wie macrophages zerstört werden sollen.

Empfänger-vermittelter endocytosis kann auch "missbraucht" werden:

• Einige Viren, zum Beispiel, das Waldvirus von Semliki, gehen in die Zelle durch diesen Mechanismus ein.
• Cholera, Diphtherie, Milzbrand, Wundstarrkrampf, botulinum, und andere Bakterientoxine gehen in die Zelle dieser Weg ein.

Protein-Zerstörung

Fehlerhafte Proteine werden gelegentlich erzeugt, oder sie können später zum Beispiel durch Oxidative-Betonung beschädigt werden. Beschädigte Proteine können wiederverwandt werden. Proteine können sehr verschiedene Hälfte von Leben hauptsächlich abhängig von ihrem N-Endaminosäure-Rückstand haben. Der Wiederverwertungsmechanismus wird durch ubiquitin vermittelt.

Das Protein-Zielen in Bakterien und archaea

Mit einigen Ausnahmen haben Bakterien an membranengebundenem organelles, wie gefunden, in eukaryotes Mangel, aber sie können Proteine auf verschiedene Typen von Einschließungen wie Benzin vesicles und Lagerungskörnchen sammeln. Bakterien können eine einzelne Plasmamembran (Mit dem Gramm positive Bakterien) oder eine innere Membran plus eine Außenmembran haben, die durch den periplasm (Mit dem Gramm negative Bakterien) getrennt ist. Proteine können in die Plasmamembran vereinigt, oder entweder im periplasm gefangen oder in die Umgebung verborgen werden, gemäß, ob es eine Außenmembran gibt. Der grundlegende Mechanismus an der Plasmamembran ist dem eukaryotic ein ähnlich. Außerdem können Bakterien Proteine in oder über die Außenmembran ins Visier nehmen. Systeme, um Proteine über die Bakterienaußenmembran zu verbergen, können ziemlich kompliziert sein und Schlüsselrollen in pathogenesis spielen. Diese Systeme können als Sekretion des Typs I, Sekretion des Typs II usw. beschrieben werden.

In den meisten mit dem Gramm positiven Bakterien werden bestimmte Proteine für den Export über die Plasmamembran und nachfolgende covalent Verhaftung zur Bakterienzellwand ins Visier genommen. Ein Spezialenzym, sortase, zerspaltet das Zielprotein an einer charakteristischen Anerkennungsseite in der Nähe von der Protein-C-Endstation, wie ein LPXTG Motiv (wo X jede Aminosäure sein kann), dann überträgt das Protein auf die Zellwand. Mehrere analoge Systeme werden gefunden, dass ebenfalls ein Unterschrift-Motiv auf dem Extracytoplasmic-Gesicht, ein C-Terminal transmembrane Gebiet und Traube von grundlegenden Rückständen auf dem Cytosolic-Gesicht an der äußersten C-Endstation des Proteins zeigen. Das PEP-CTERM/exosortase System, das in vielen mit dem Gramm negativen Bakterien gefunden ist, scheint, mit der extracellular polymeren Substanz-Produktion verbunden zu sein. Der PGF-CTERM/archaeosortase Ein System in archaea ist mit der Mörder-Produktion verbunden. Das GlyGly-CTERM/rhombosortase System, das in Shewanella, Vibrio, und einigen anderen Klassen gefunden ist, scheint beteiligt an der Ausgabe dessen, macht nucleases, und andere Enzyme Spaß pro-.

Sekretorische Pfade

Der sekretorische Pfad schließt blasenförmigen Verkehr, Sekretion und endocytosis ein. Sekretorische Proteine folgen diesem Pfad.

Frühe Stufen

Rückläufiger Transport ist in den frühen Stufen üblich. Proteine, die an den Gerätefortschritt von Golgi durch den cisternal Fortschritt erfolgreich geliefert worden sind.

Spätere Stufen

Angestrichene vesicles vermitteln mehrere Transportschritte.

Protein-Zielen-Motive in Proteinen identifizierend

Minimotiv-Bergarbeiter ist ein bioinformatics Werkzeug, das Protein-Folge-Abfragen für ein bekanntes Protein sucht, das Folge-Motive ins Visier nimmt.

Siehe auch

• Hauptteil-Fluss
• COPI
• COPII
• Clathrin
• LocDB

Außenverbindungen