Основы биохимии - Филиппович Ю. Б. 1999

Обмен белков
Перенос новообразованных белков через мембраны

Значительная часть синтезируемых клеткой белков в зависимости от их функционального назначения либо переносится через мембраны, либо встраи­вается в них. Недавно удалось расшифровать молекулярные механизмы, обеспечивающие перемещение столь больших молекул, какими являются бел­ки. Оказалось, что проникновение белков через биологические мембраны, равно как и их встраивание в мембраны, осуществляется с помощью сигналь­ных пептидов. Такое предположение впервые было высказано в начале 70-х годов Г. Блобелем и Д. Сабатини и стало известно в дальнейшем как сигналь­ная гипотеза Блобеля. В настоящее время эта гипотеза подтверждена экспери­ментально.

Сигнальные пептиды представлены фрагментами полипептидных цепей белков в их N-концевой части протяженностью 15—30 аминокислотных остатков. Например, у предшественников альбумина, лизоцима и липопроте­ина структура сигнальных пептидов такова:

Легко заметить, что центральная часть сигнальных пептидов содержит остатки гидрофобных аминокислот, а концевые последовательности обога­щены гидрофильными аминокислотными радикалами. Такая структура обеспечивает, при наличии не менее 7 гидрофобных радикалов подряд, беспрепятственное внедрение сигнальных пептидов в липопротеиновую ме­мбрану в зоне рецептора сигнального пептида и последующий перенос белка через нее или закрепление в ней. Установлено, что перенос белков через биологические мембраны может осуществляться либо одновременно с трансляцией белка в рибосоме (котрансляционно), ибо по завершении трансляции и отделения белка от рибосомы (посттрансляционно), но в лю­бом случае ведущая роль принадлежит сигнальному пептиду (рис. 101). Последний отщепляется по завершении переноса при участии сигналопеп­тидазы.

Сигнальная гипотеза Блобеля позволила по-иному подойти к проблеме активного транспорта макромолекул. Однако последняя не сводится только к сигнальной гипотезе: получены данные о существовании специальных бел­ков — поринов, обеспечивающих перенос макромолекул. Расширились пред­ставления о мембранных белках, распознающих сигнальные пептиды, а неко­торые из них (М = 34 и 54 кДа) выделены и охарактеризованы; изучена группа белков (М = 68—72 кДа), заякоривающих новообразованные белки в мемб­ране; обнаружены рибонуклеопротеиновые частицы, составленные из 7,8 РНК и нескольких (до 6) пептидов, тоже узнающие сигнальные последовательности в белках.