Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Убиквитин и белки E1 - E3



Убиквитин представляет собой полипептид, содержащий 76 аминокислотных остатков. Присоединение убиквитина к белку происходит в три шага с участием трёх групп ферментов - Е1, Е2 и Е3:

1. Фермент Е1 активирует убиквитин: АТФ зависимо формируется макроэргическая связь между С-концевым глицином убиквитина и цистеином белка Е1. В связи с тем, что процесс активации универсален – одинаков для любого убиквитинового пути, организму достаточно одного варианта Е1.

2. Активированный убиквитин переносится на остаток цистеина белка Е2 (UBC – ubiquitin conjugating enzyme или UCP – ubiquitin carrier protein). Формируется новая макроэргическая связь. Клетка содержит несколько вариантов Е2 белков. Например, в геноме дрожжей закодировано тринадцать различных Е2. Один вид Е2 участвует в ограниченном количестве убиквитиновых путей, так как вовлечён в специфическое взаимодействие с определёнными белками класса Е3 (одним или несколькими).
Существуют Е2, способные переносить убиквитин на субстрат самостоятельно, без участия Е3.

3. Белки класса Е3 представляют собой убиквитин-лигазы, способные специфически связываться с подлежащими деградации белковыми субстратами, напрямую или посредством вспомагательного белка. Е3 катализируют перенос убиквитина с Е2 на субстрат – образование пептидной связи между С-концом убиквитиновой единицы и аминогруппой лизинового остатка субстрата (в случае если это – первая молекула убиквитина, присоединяемая к данному белку) или с лизином-48 предыдущей молекулы убиквитина. Молекула убиквитина содержит семь остатков лизина. In vivo удалось обнаружить в полиубиквитиновых цепях связывание по 11, 29, 48 и 63 лизинам. Однако из вышеперечисленного протеосома узнает только цепи, связанные по 48 лизину. Е3 узнают определённый мотив в составе субстрата, называемый дегроном – то есть на уровне Е3 обеспечивается специфичность протеолиза. В связи с тем, что специфическому протеолизу подвергается огромное количество белков, вариантов Е3 в клетке особенно много.


Узнавание субстратов убиквитин-лигазами

Существуют три принципиальных пути узнавания субстратов убиквитин-лигазами:

1. Узнавание определённого мотива, конститутивно входящего в состав белка. Например, узнаётся определённый N-концевой аминокислотный остаток (так называемое N-правило). Однако присутствие мотива, узнаваемого Е3 (дегрона) в структуре белка не говорит о том, что этот белок обязан деградировать. Обычно дегрон располагается в непосредственной близости от последовательности, ответственной за взаимодействие с субстратом или шапероном, сайта олигомеризации (в случае, если белок активен в виде олигомера), бывает спрятан соответствующей нативной структурой. Таким образом, если белок правильно свёрнут и функционально востребован, дегрон будет пространственно не доступен, Е3 не сможет с ним связаться, деградации не произойдёт.

2. Узнавание белка, подвергшегося определённой модификации.

Пример: Для активации транскрипционного фактора NF kappa B необходимо фос-форилирование соответствующего ингибитора (I kappa B). I kappa B, образуя комплекс с NF kappa B, маскирует сигнал ядерной локализации, принадлежащий фактору – фактор не может попасть в ядро. Фосфорилированная форма I kappa B узнается соответствующим Е3 и немедленно подвергается протеолизу. В результате NF kappa B высвобождается, перемещается в ядро, принимает участие в регуляции транскрипции.

3. Узнавание субстрата в комплексе с соответствующим адапторным белоком.

Пример: Вирус папилломы человека (HPV) кодирует белок E6 и белок, ассоциированный с Е6 (E6-AP). Комплекс Е6 и E6-AP узнаётся убиквитин-лигазой, ответственной за его деградацию.

Рис. 1. Каталитический комплекс протеосомы архей и эукариот.

Протеосома

 

26S протеосома состоит из сердцевинного каталитического комплекса 20S, ланкированного с двух сторон регуляторными субъединицами 19S. Молекулярная масса 26S протеосомы – 2МДа. За рядом исключений 26S протеосома узнаёт и подвергает протеолизу полиубиквитинированные белки. 20S комплекс построен из четырёх колец: abba (рис. 1). Каждое из колец состоит из семи субединиц. Эти субъединицы кодируются 14 генами: семь кодируют разные a-, семь – разные b-субъединицы. В b-кольцах локализованы три каталитических сайта: сайт, похожий на трипсин (узнаёт остатки тирозина и фенилиаланина), сайт, похожий на химотрипсин (узнаёт остатки лизина и аргинина) и сайт, производящий гидролиз полипептидной цепи после остатка глутамата. Каждый сайт построен из двух, одинаковых b-субъединиц, входящих в состав разных колец.

a-кольца необходимы для стабилизации b-колец, а также для связывания 20S субъединицы с 19S кэпирующими комплексами. 19S кэпирующая субъединица состоит из 2-х частей: основания и крышки. Основание отвечает за связывание с 20S и обладает АТФазной активностью. Крышка отвечает за узнавание полиубиквитинированных белков-субстратов.


Деградация белков, ассоциированных с мембраной

Процессирование белков, ассоциированных с мембраной, отличается от деградации цитоплазматических белков. Основные отличия данного процесса:

1. Деградация осуществляется лизосомами.

2. Для таргетинга белка в лизосомы обычно достаточно моноубиквитинирования. В некоторых случаях формируется полиубиквитиновая цепь.

3. В случае формирования полиубиквитиновой цепи связывание происходит по 63 лизину.