Informație

Care este scopul transportului co-translațional?


În timpul sintezei proteinelor intracelulare, toate proteinele sunt fabricate de ribozomi liberi din citoplasmă și unele, dar nu toate ribozomii (cei care produc proteine ​​de membrană sau de secreție) se deplasează către reticulul endoplasmatic (ER) și se atașează la acesta în timpul traducerii (numit transport co-translațional).

De ce proteinele care vor fi exportate către exteriorul celulei nu sunt produse direct în ER? Care este funcția ER în sinteza intracelulară a proteinelor? Care este scopul transportului co-translațional?


Proteinele secretate nu sunt produse în ER, deoarece ribozomii nu pot intra în ER. Chiar și subunitățile ribozomale individuale sunt mult mai mari (de cel puțin 10 ori mai mari ca volum, dacă nu chiar de sute de ori mai mari) decât o proteină tipică, deci este mult mai ușor să translocăm proteina produsă de ribozomii peste membrana ER decât să transloceze ribozomii înșiși. Chiar și proteinele produse trebuie să fie cel puțin parțial desfășurate pe măsură ce sunt translocate.

Asta nu ține cont nici măcar de faptul că ARNm-urile ar trebui să fie translocate, de asemenea, dacă ribozomii le-ar traduce în timp ce se află în ER. ARNm este din nou de multe ori mai mare decât masa proteinei (o nucleotidă are ~ 3-4 aminoacizi „în valoare” de masă și există cel puțin 3 nucleotide per aminoacid codificate, mai mult dacă adăugați regiunile netraduse).


De ce proteinele care vor fi exportate către exteriorul celulei nu sunt produse direct în ER? Care este funcția ER în sinteza intracelulară a proteinelor? Care este scopul transportului co-translațional?

Aceasta este o celulă eucariotă despre care vorbim. Odată ce ARNm este sintetizat, trebuie să se deplaseze de la nucleu la citoplasmă. cu acel ARNm. atunci complexul SRP vizează proteinele membranei ER pentru transportul translațional.

Dacă proteinele secretoare nu sunt mutate în ER, legăturile disulfură nu s-ar forma din reziduuri de cisteină. Deoarece enzimele necesare pentru acest proces se găsesc numai și numai în ER (și anume PDI și ERO1).

În plus, aceste proteine ​​secretoare trebuie adesea glicozilate pentru a-și efectua acțiunea corect. Enzimele sunt localizate în ER.

Mai mult, cred că aceste proteine ​​secretoare se vor agrega și se vor degrada ulterior dacă nu sunt transportate în ER.

Nu știu DE CE există acest proces în acest fel. Aceasta este Evoluția și este vorba doar de adaptare la mediu și nu neapărat bazată pe motive logice pure.

Lecturi suplimentare: Molecular Cell Biology Lodish și colab. Ed. A VIII-a la secțiunile 13-1 și 13-3. În plus, a se vedea: Translocarea proteinelor prin membranele biologice, Direcționarea proteinelor către membrane: structura particulei de recunoaștere a semnalului Translocarea post-translatională În ceea ce privește Ero1 și DPI Formarea și transferul legăturilor disulfurice în celulele vii


Traducere (biologie)

În biologie moleculară și genetică, traducere este procesul în care ribozomii din citoplasmă sau reticul endoplasmatic sintetizează proteinele după procesul de transcriere a ADN-ului în ARN din nucleul celulei. Întregul proces se numește expresie genică.

În traducere, ARN mesager (ARNm) este decodat într-un ribozom, în afara nucleului, pentru a produce un lanț specific de aminoacizi sau polipeptidă. Polipeptida se pliază mai târziu într-o proteină activă și își îndeplinește funcțiile în celulă. Ribozomul facilitează decodarea prin inducerea legării secvențelor complementare de anticodon ARNt la codonii ARNm. ARNt poartă aminoacizi specifici care sunt înlănțuiți într-o polipeptidă pe măsură ce ARNm trece și este „citit” de ribozom.

Traducerea se desfășoară în trei etape:

  1. Iniţiere: Ribozomul se asamblează în jurul ARNm țintă. Primul ARNt este atașat la codonul de pornire.
  2. Elongaţie: Ultimul ARNt validat de subunitatea ribozomală mică (cazare) transferă aminoacidul pe care îl transportă către subunitatea ribozomală mare care îl leagă de cea a ARNt admis anterior (transpeptidare). Ribozomul trece apoi la următorul codon mARN pentru a continua procesul (translocare), creând un lanț de aminoacizi.
  3. Rezilierea: Când se ajunge la un codon stop, ribozomul eliberează polipeptida.

La procariote (bacterii și arhee), traducerea are loc în citoplasmă, unde subunitățile mari și mici ale ribozomului se leagă de ARNm. La eucariote, traducerea are loc în citosol sau peste membrana reticulului endoplasmatic într-un proces numit translocație co-translatională. În translocația co-translațională, întregul complex ribozom / ARNm se leagă de membrana exterioară a reticulului endoplasmatic dur (ER), iar noua proteină este sintetizată și eliberată în ER. și secreție în afara celulei, sau imediat secretată.

Multe tipuri de ARN transcrise, cum ar fi ARN de transfer, ARN ribozomal și ARN nuclear mic, nu sunt supuse traducerii în proteine.

Un număr de antibiotice acționează prin inhibarea traducerii. Acestea includ anizomicină, cicloheximidă, cloramfenicol, tetraciclină, streptomicină, eritromicină și puromicină. Ribozomii procariotici au o structură diferită de cea a ribozomilor eucariotici și, prin urmare, antibioticele pot viza în mod specific infecțiile bacteriene fără a dăuna celulelor gazdei eucariote.


Biologia moleculară a celulei. Ediția a IV-a.

După cum sa discutat în capitolul 14, mitocondriile și cloroplastele sunt organite închise cu membrană dublă. Sunt specializați în sinteza ATP, folosind energia derivată din transportul electronilor și fosforilarea oxidativă în mitocondrii și din fotosinteza în cloroplaste. Deși ambele organite conțin ADN propriu, ribozomi și alte componente necesare pentru sinteza proteinelor, majoritatea proteinelor lor sunt codificate în nucleul celular și importate din citosol. Mai mult, fiecare proteină importată trebuie să ajungă la subcompartimentul special al organelor în care funcționează.

Există două subcompartimente în mitocondrii: spațiul matricei interne și spațiul intermembranar. Aceste compartimente sunt formate din cele două membrane mitocondriale concentrice: membrana interioară, care formează invaginații extinse, cristae, și închide spațiul matricei și membrana exterioară, care este în contact cu citosolul (Figura 12-22A). Cloroplastele au aceleași două subcompartimente plus un subcompartiment suplimentar, spațiul tilacoid, care este înconjurat de membrana tilacoidă (Figura 12-22B). Fiecare dintre subcompartimentele din mitocondrii și cloroplaste conține un set distinct de proteine.

Figura 12-22

Subcompartimentele mitocondriilor și cloroplastelor. Spre deosebire de crista mitocondriilor (A), tilacoidele cloroplastelor (B) nu sunt conectate la membrana interioară și, prin urmare, formează un compartiment cu un spațiu intern separat (vezi Figura (mai multe).

Noile mitocondrii și cloroplastele sunt produse de creșterea organelor preexistente, urmată de fisiune (discutată în capitolul 14). Creșterea lor depinde în principal de importul de proteine ​​din citosol. Acest lucru necesită ca proteinele să fie translocate într-un număr de membrane succesiv și să ajungă la locul potrivit. Cum se întâmplă acest lucru este subiectul acestei secțiuni.


Abstract

Transportorii ABC transportă o mulțime de molecule prin membrane și constau din domenii transmembranare și citosolice. Ciclul lor de activitate implică o coregrafie de domeniu bine reglementată și concertată. Reglarea este condusă de domeniile citosolice și funcționează de domeniile transmembranare. Plierea acestor proteine ​​multidominice politopice la starea lor funcțională este o provocare pentru celule, care este atenuată de evenimente co-translaționale și secvențiale. Aici dezvăluim primele etape ale plierii domeniului co-translațional și asamblării CFTR, transportorul ABC defect în cea mai abundentă boală moștenită rară a fibrozei chistice. Am combinat radiomarcarea biosintetică cu teste de sensibilitate la protează și anticorpi specifici domeniului. Cel mai N-terminal domeniu, TMD1 (domeniul transmembranar 1), pliază atât helicile sale hidrofobe, cât și cele solubile în timpul traducerii: helicile transmembranare se împachetează strâns, iar N-și C-terminale citosolice se asamblează cu prima buclă elicoidală citosolică ICL1, lăsând doar ICL2 expus. Acest ansamblu NC-ICL1 este întărit de două evenimente independente: (i) asamblarea ICL1 cu subdomeniul N-terminal al domeniului următor, NBD1 citosolic (domeniul de legare a nucleotidelor 1) și (ii) în prezența medicamentului corector VX- 809, care salvează expresia suprafeței celulare a unei game de mutanți CFTR cauzatori de boli. Ambele duc la o protecție sporită a capătului N CFTR, iar aditivitatea lor implică diferite moduri de acțiune. Asamblarea timpurie a NBD1 și TMD1 este esențială pentru plierea CFTR și poziționează ambele domenii pentru asamblarea necesară cu TMD2. În ansamblu, am câștigat informații despre acest prim eveniment de asamblare a domeniului îmbunătățit nucleat, VX-809 în timpul și imediat după traducerea CFTR, implicând structuri conservate la exportatorii de tip I ABC.


Absorbţie

Ronald E. Baynes, Jim E. Riviere, în Biotransformarea și eliminarea pesticidelor, 2012

Transport pasiv

Transportul pasiv are loc prin difuzie simplă sau prin pori în membrana plasmatică (Figura 3.2). Majoritatea moleculelor lipofile traversează membranele prin difuzie simplă în acord cu prima lege a difuziei lui Fick (a se vedea ecuația de mai jos), care afirmă că fluxul sau rata la care o moleculă difuzează prin membrana plasmatică este proporțională cu gradientul de concentrație, suprafața membranei, și coeficientul de permeabilitate al moleculei. Coeficientul de permeabilitate este produsul coeficientului de partiție și al coeficientului de difuzie.

Teoretic, factorii determinanți ai fluxului sau de difuzie pe piele sau tractul gastrointestinal (GI) pot fi modificați clinic sau experimental prin manipularea formulărilor de pesticide. Dacă solubilitatea lipidică crește, penetrantul poate rămâne în stratul cornos al pielii și poate forma un rezervor. Unii compuși pot forma, de asemenea, un rezervor în derm. Aceste scenarii pot prelungi timpul de înjumătățire prin absorbție pe piele, ceea ce poate prelungi și sarcina corporală a penetrantului. Ingerarea de pesticide foarte solubile în lipide, care nu sunt miscibile în lichidul intestinal apos, poate fi prezentată ca emulsii și adusă în soluție prin acțiunea acizilor biliari de tip detergent. Produsele acestui amestec sunt miceli de suprafață mare (interior hidrofob) care livrează lipidele la marginea periei intestinului pentru difuzie pe membrană.

Apa traversează cu ușurință membrana plasmatică prin pori și poate purta cu ea mici solute hidrofile. Porii din majoritatea celulelor au un diametru de aproximativ 4 Å. Cu toate acestea, în glomerulii renali, porii pot avea diametrul de 70-80 Å, ceea ce permite eliminarea renală mai eficientă a compușilor potențial toxici. Acizii și bazele organice slabe pot traversa membranele plasmatice prin difuzie simplă atunci când sunt neionizate. Cu toate acestea, acizii și bazele organice slabe ionizate pătrund lent membrana plasmatică prin pori.

Conform teoriei Brønsted-Lowry, un acid este un donator de protoni, iar o bază este un acceptor de protoni. Raportul dintre moleculele neionizate și ionizate ale unui acid sau unei baze organice slabe depinde de constanta de disociere (KA) și pH-ul mediului (Tabelul 3.1). Constanta de disociere este de obicei exprimată în termeni de logaritmul său negativ și de relația dintre pKA iar pH-ul este derivat din ecuația Henderson-Hasselbalch așa cum se arată în Tabelul 3.1. PKA este pH-ul la care se ionizează 50% din acid sau bază. Conceptul de pKA este deosebit de important pentru absorbția orală (vezi Absorbția din tractul gastro-intestinal) și adesea trecut cu vederea la evaluarea absorbției dermice (vezi Absorbția percutanată).

Tabelul 3.1. Acizi și baze conform teoriei Brønsted-Lowry

AcidBaza
ReprezentareAH↔A - + H + B + H + ↔BH +
DefinițieDonator de protoni (AH)Acceptor de protoni (B)
Constanta de disociere (KA) K a = [A -] [H +] [AH] K a = [B] [H +] [BH +]
pKAlog 1 K a = −log KApKA= pH + log [AH] [A -] pKA= pH + log [BH +] [B]

Pătrunderea pesticidelor acide și bazice prin piele poate fi influențată de pH-ul suprafeței pielii, care este slab acid (pH 4,2-5,6). Paraquatul și diquatul sunt pesticide hidrofile care există ca cationi încărcați fixi și rămân disociați la toate valorile pH-ului. Prin urmare, se estimează că foarte puțin paraquat sau diquat va fi absorbit de piele, deși absorbția percutanată a paraquatului a dus la efecte sistemice și la decese la om (Smith, 1988). Studiile de absorbție cutanată la voluntari umani au demonstrat o absorbție de 0,29, 0,23 și 0,29% în picior, antebraț și, respectiv, antebraț (Wester și colab., 1984). Alte studii au stabilit că constantele de permeabilitate in vitro pentru paraquat la diferite specii de animale (șobolan, șobolan fără păr, șobolan nud, șoarece, șoarec fără păr, iepure, cobai) sunt de 40–1600 de ori mai mari decât la oameni (Walker și colab., 1983). Un studiu radiologic marcat in vivo la șobolani a raportat o biodisponibilitate dermică de 3,8% (Chui și colab., 1988), care susține afirmația că studiile pe rozătoare pot supraestima absorbția umană. La fel ca paraquatul, foarte puțin diquat este absorbit (0,3%) în antebrațul uman in vivo (Maibach și Feldmann, 1974). Absorbția diquatului a crescut la 1,4% cu ocluzie și la 3,8% cu pielea deteriorată. Date din aceste in vivo și studiile in vitro sugerează că dermatotoxicitatea indusă de paraquat sau diquat este un mecanism foarte probabil, a priori, pentru absorbția dermică a acestor pesticide hidrofile și încărcate.


Translocarea proteinelor în mitocondrii

Aproximativ 10% din proteinele dintr-o celulă eucariotă se află în mitocondrii. Mitocondriul în sine sintetizează doar aproximativ 11-12 proteine ​​și, prin urmare, trebuie să importe majoritatea proteinelor sale din citoplasmă. Proteinele mitocondriale sunt sintetizate până la finalizare înainte de a trece prin membrana mitocondrială. Aceste proteine ​​au un semnal de țintire N-terminal care se pliază într-un helix amfifilic puternic bazic. Odată ce această secvență semnal apare din ribozom, o proteină chaperonă citoplasmatică va recunoaște semnalul, se va lega de acesta și va atrage în cele din urmă complexul proteină / ribozom la membrana exterioară mitocondrială.

Pe suprafața mitocondriilor, secvența de semnal N-terminal este introdusă într-un canal conducător de proteine ​​(numit Tom) care deplasează proteina prin membrana exterioară și - în funcție de secvențele de semnal prezente - în canalul conductor de proteine ​​din membrana interioară. (numit Tim). Rețineți că există multe destinații posibile pentru o proteină mitocondrială (așa cum există și pentru proteinele plastide). Secvențele de semnal din cadrul proteinei în sine vor interacționa cu proteinele de recunoaștere la mitocondrie pentru a determina locația finală a proteinei.

Destinația finală a proteinelor mitocondriale (membrană exterioară, spațiu intermembranar, membrană interioară sau matrice) va fi determinată de matricea sa particulară de secvențe semnal.


Localizarea ARN și interacțiunile co-translaționale controlează funcția RAB13 GTPase și migrația celulelor

Numeroase ARN-uri prezintă modele de distribuție specifice în celulele mamiferelor. Cu toate acestea, consecințele funcționale și mecaniciste sunt relativ necunoscute. Aici, investigăm rolul funcțional al localizării ARN la proeminențele celulare ale celulelor mezenchimale migratoare, folosind ca model ARN RAB13, care codifică o GTPază importantă pentru traficul de membrană mediat de vezicule. În timp ce ARN RAB13 este îmbogățit la proeminențe periferice, proteina exprimată este concentrată perinuclear. Prevenind în mod specific localizarea ARN RAB13, arătăm că traducerea periferică RAB13 nu este importantă pentru distribuția generală a proteinei RAB13 sau capacitatea acesteia de a se asocia cu membranele, ci este necesară pentru activarea completă a GTPazei și pentru o migrare eficientă a celulelor. Traducerea RAB13 duce la o asociere co-translațională a RAB13 născut cu factorul de schimb RABIF. Rezultatele noastre indică faptul că asocierea RAB13-RABIF la periferie este necesară pentru dirijarea activității RAB13 GTPase pentru a promova migrarea celulelor. Astfel, traducerea RAB13 în medii subcelulare specifice conferă proteinei cu proprietăți distincte și evidențiază un mijloc de control al funcției proteinei prin traducerea ARN locală.

Cuvinte cheie: RABIF RAB13 ARNA localizare antisens oligo interacțiune co-translațională.


Opțiuni de acces

Obțineți acces complet la jurnal timp de 1 an

Toate prețurile sunt prețuri NET.
TVA va fi adăugat mai târziu în casă.
Calculul impozitului va fi finalizat în timpul plății.

Obțineți acces limitat la timp sau la articol complet pe ReadCube.

Toate prețurile sunt prețuri NET.


Pinocitoza

O variație a endocitozei se numește pinocitoză. Aceasta înseamnă literalmente „băutură celulară” și a fost numită într-un moment în care se presupunea că celula lua în mod intenționat lichid extracelular. În realitate, acesta este un proces care preia molecule, inclusiv apă, de care celula are nevoie din fluidul extracelular. Pinocitoza are ca rezultat o veziculă mult mai mică decât fagocitoza, iar vezicula nu trebuie să se contopească cu un lizozom (Figura).

În pinocitoză, membrana celulară invaginează, înconjoară un volum mic de lichid și se îndepărtează. (credit: Mariana Ruiz Villareal)

O variație a pinocitozei se numește potocitoză. Acest proces folosește o proteină de acoperire, numită caveolin, pe partea citoplasmatică a membranei plasmatice, care îndeplinește o funcție similară cu clatrina. Cavitățile din membrana plasmatică care formează vacuolele au în plus față de caveolin receptori de membrană și plute lipidice. Vacuolele sau veziculele formate în caveole (caveola singulară) sunt mai mici decât cele din pinocitoză. Potocitoza este utilizată pentru a aduce molecule mici în celulă și pentru a transporta aceste molecule prin celulă pentru eliberarea lor pe cealaltă parte a celulei, un proces numit transcitoză.


Ce este transportul de celule?

Transportul celular este mișcarea articolelor în și din celulă prin membrana celulei. Această mișcare se face cu o varietate de proteine ​​pentru a facilita acțiunea.

Transportul celular poate avea loc fie ca pasiv, fie ca transport activ. Transportul pasiv nu implică utilizarea de energie suplimentară. Mută ​​obiectele dintr-o zonă mai mare de concentrație a substanței într-o zonă mai mică de concentrație a substanței. Transportul pasiv poate fi denumit și difuzie. Transportul activ deplasează, de asemenea, substanțele dintr-o regiune cu concentrație mai mare spre mai mică. Cu toate acestea, transportul activ necesită utilizarea energiei într-o anumită formă. Adesea, această energie este sub formă de ATP sau ADP. Atât moleculele organice, cât și cele anorganice se deplasează în și din celulă.

Două exemple de transport pasiv sunt difuzarea facilitată și osmoza. Difuzarea facilitată implică utilizarea unei proteine ​​pentru a muta un element peste membrana celulară. Un exemplu al acestui tip de transport este mutarea glucozei în celulă. Pentru a elimina glucoza din celulă, este necesară o formă mai activă de transport folosind mai multă energie. Osmoza, un al doilea tip de transport pasiv, este un proces care implică deplasarea apei pe o membrană. Scopul său este de a obține o concentrație egală de ioni pe ambele părți ale membranei.


Priveste filmarea: Universal Transport - concrete bridge components for Romania (Ianuarie 2022).