Protein nhận được vào proteasome thông qua “run-up” đã được triển khai • Vera Bashmakova • Tin tức khoa học về “Yếu tố” • Sinh học phân tử

Protein vào proteasome thông qua “run-up” đã được triển khai

Cấu trúc của proteasome. Hình ảnh từ Viện Sinh hóa Max Planck

Proteasome là một phức hợp protein có chọn lọc phân hủy protein trong tế bào. Mặc dù sự phản kháng đã được nghiên cứu chi tiết từ cuối những năm 1970 (và cho giải thưởng này ngay cả khi giải Nobel Hóa học năm 2004 đã được trao), công trình của nó vẫn đầy những bí ẩn và những đốm trắng. Ví dụ, câu hỏi về cách thức và vị trí mà protein xâm nhập vào proteasome là “vô dụng” và cách thức nó quản lý để giữ cho protein được thúc đẩy chưa được hiểu đầy đủ. Bài viết được xuất bản gần đây trên tạp chí Thiên nhiên, đưa ra câu trả lời cho những câu hỏi này.

Trong tế bào chất, các tế bào nổi nhiều protein, và thành phần của chúng được cập nhật liên tục – các protein mới sinh từ các ribosome, và các tế bào “già”, bị hư hỏng và bị gập lại không chính xác (để biết thông tin về cách phát triển protein, xem: Các yếu tố, 01.09.2010, cho những thiệt hại mà các protein không chính xác gấp lại có thể gây ra một tế bào, xem: rối loạn thần kinh trong bệnh Alzheimer không phải là kẻ giết người, mà là những người bảo vệ tế bào? Các yếu tố ", 15/05/2010).

Sự phá hủy các protein "không mong muốn" xảy ra theo hai cách. Đầu tiên, protein có thể bị nuốt chửng bởi lysosome (nó không phá hủy protein rất có chọn lọc, ngoài ra,Lysosome tuy là bào quan, chúng quá lớn để xảy ra trong mỗi nook tế bào và quây và cung cấp nhu cầu phổ biến của một tế bào cho sự xuống cấp của protein). Thứ hai, protein có thể bị bắt bởi proteasome (xem thêm Proteasome), mà bây giờ chúng ta sẽ thảo luận.

Proteasome là một phức hợp protein khổng lồ (có trọng lượng phân tử khoảng 2000 kilodalton). Proteasome cổ điển bao gồm một hạt trung tâm (hệ số lắng đọng của nó – xem phân tích trầm tích – là 20S, và như vậy – 20S – nó thường được gọi), trong đó tách protein xảy ra, và hai quy định (19S), nằm ở cả hai bên . 19S hạt nhận ra chất nền và gửi nó vào miệng của 20S.

Các proteasome không tham gia vào vụ cướp và không phá hủy các protein sắp tới đầu tiên. Các nạn nhân của nó nên được đánh dấu bằng “dấu đen” – một chuỗi ít nhất bốn protein ubiquitin nhỏ (bằng cách này, có bằng chứng cho thấy vai trò của ubiquitin không phải lúc nào cũng là “kẻ giết người”, xem bài báo “Omnipresent Ubiquitin”). "May" của ubiquitin đối với con sóc doomed xảy ra trong nhiều giai đoạn với sự giúp đỡ của ba loại enzyme. Đây là chuỗi phổ biến nhận biết các hạt 19S, sau đó chúng gửi "máy bay ném bom tự sát" tới giàn giáo.

Cấu trúc của các hạt 20S của proteasome từ archaea Thermoplasma acidophilum. Buồng xúc tác – khoang xúc tác, Antechamber – "tiền đình". V129, S95 và R115 – dư lượng của valine, serine và arginine, được thay thế bởi cysteine, sau đó các protein có thể được gắn vào chúng (xem bên dưới). Hình ảnh từ bài viết trong thảo luận Thiên nhiên

Các hạt 20S bao gồm bốn vòng xếp chồng lên nhau, mỗi lần trong số đó được tạo thành bởi bảy tiểu đơn vị. Mỗi vòng ngoài được tạo thành bởi bảy tiểu đơn vị alpha (α7); chúng phục vụ như là một trang web đính kèm cho các hạt 19S và một "cánh cửa" vào trong đó protein bị tiêu diệt. Mỗi vòng trong được hình thành bởi bảy tiểu đơn vị beta (β7), và trong đó có sự phân tách protein xảy ra. Trong 20S-hạt có ba khoang – một trung tâm, xúc tác, trong đó protein được phân chia, và hai "tiền đình", nơi protein yếu đi trước khi "leo giàn giáo".

Logic đơn giản gợi ý rằng, trước khi cắt một chuỗi protein bị vướng thành nhiều mảnh, nó phải được làm sáng tỏ, ít nhất là một phần. Rõ ràng, các protein bắt đầu mở ra trong hạt 19S của proteasome, bởi vì các hạt 20S có một khe hở rất hẹp, chỉ có 13 Å, và protein gấp lại đơn giản là không đâm vào nó.Nhưng những gì đang xảy ra với protein trong "run-up" và ở trạng thái nào ở đó, vẫn chưa được biết một cách đáng tin cậy. "

Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Toronto (Canada) và Viện Sinh hóa Max Planck (Đức) đã đưa ra một giả định hợp lý rằng việc mở ra chuỗi protein xảy ra trong các khoang “trước cửa” của hạt 20S. Để chứng minh điều này (và đồng thời nghiên cứu những gì xảy ra với protein ở đó, bên trong) chúng tiến hành một loạt các thí nghiệm sử dụng phổ NMR (xem quang phổ NMR, cũng như cộng hưởng từ hạt nhân).

Để nghiên cứu công việc của khoang trước cửa một cách chi tiết hơn và lồi lõm, các nhà nghiên cứu đã lấy 3 protein cho các thí nghiệm cùng một lúc, càng khác nhau càng tốt giữa các chất liệu khác như gấp, sạc, vv Các protein này (chính xác, chúng không phải toàn bộ protein, mà chỉ các mảnh protein mà nó chỉ đơn giản là thuận tiện hơn để làm việc) được gọi là EnHD, FynSH3 và Pin1WW. Tất cả chúng, bị bỏ lại một mình trong giải pháp với tiểu đơn vị 20S, dễ bị phân hủy.

Phần chính của nghiên cứu được tiến hành không phải trên toàn bộ phức tạp (kích thước của nó đã áp đặt các hạn chế về phương pháp quang phổ – ví dụ, nó trở thành không thể làm việc trong một phạm vi nhiệt độ lớn), nhưng trên hai α7 nhẫn tự động kết nối trong dung dịch nếu không có β7 nhẫn. Trong α7α7 có khoảng cùng một khoang như động vật ăn thịt trước, và nó dễ dàng hơn nhiều để làm việc với nó. Ngoài ra, các kết quả quan trọng nhất, các nhà nghiên cứu xác nhận trên toàn bộ α7β7β7α7-nhiều.

Trên bề mặt α đó7-Các mặt đối diện với khoang, các nhà khoa học đã chọn ba điểm mà đầu cuối N của protein được “khâu” (những điểm này được thể hiện trong hình như V129, S95 và R115). Axit amin tự nhiên ở mỗi khu vực này đã được thay thế bằng cysteine, một chuỗi protein hiện có thể được gắn với một thuốc thử đặc biệt. Các protein vẫn bị ràng buộc vào khoang cho đến khi tác nhân giải phóng nó đã được thêm vào dung dịch.

Quang phổ của các protein bên trong khoang hoàn toàn khác với quang phổ của các protein này, khi chúng được xếp chính xác, chúng tự do trôi nổi trong dung dịch. Thay vào đó, chúng giống như phổ của các protein trong trạng thái biến tính (tức là hoàn toàn chưa được loại bỏ). Điều này có nghĩa là khoang của chúng ta là nơi protein “bung ra” vào chuỗi axit amin.

Cần lưu ý rằng với bất cứ điều gì trong ba nơi có thể bên trong khoang chúng ta gắn các protein của chúng ta, quang phổ của chúng thay đổi rất ít, có nghĩa làrằng vị trí cụ thể của protein trong khoang không quan trọng lắm – bất cứ nơi nào nó xuất hiện, nó vẫn sẽ được triển khai.

Bây giờ nó là cần thiết để tìm hiểu xem các khoang chính nó thay đổi (và nếu như vậy, bao nhiêu), khi chất nền đi vào nó. Nó bật ra rằng những thay đổi này là không đáng kể: phức tạp mở ra protein, thực tế "không di chuyển", mà không có sự giúp đỡ của sắp xếp lại cấu trúc năng động.

Một điểm thú vị khác là phức hợp này hoạt động khác biệt ở các nhiệt độ khác nhau. Một trong ba loại protein của chúng tôi, EnHD, được mở ra trong khoang ngay cả ở 25 ° C, trong khi phần còn lại ở nhiệt độ này ở trạng thái gần với trạng thái gấp lại, và chỉ có thể quay lại ở nhiệt độ cao hơn. Rõ ràng, điều này là do làm thế nào khó khăn để làm sáng tỏ một hoặc một cấu trúc khác – EnHD, ví dụ, bị sụp đổ thành một xoắn alpha, và FynSH3 và Pin1WW có một cấu hình beta.

Vậy, chúng ta có thể rút ra kết luận gì từ dữ liệu? Rõ ràng, đây là trường hợp. Protein (bao gồm nhiều axit amin, mỗi trong số đó có một số tính chất – hydrophilicity, hydrophobicity, điện tích) vào khoang của tiền sảnh của proteasome.Khoang này cũng được lót bằng các axit amin khác nhau và các nhóm axit amin thu hút các axit amin tương ứng của protein (ví dụ, các hạt tích điện dương thu hút các hạt tích điện âm và ngược lại). Kết quả là, protein trải dài, mất đi cấu tạo ban đầu của nó và mở ra thành một chuỗi. Và chuỗi mở rộng này được gửi đến khoang xúc tác trung tâm của proteasome, nơi nó sẽ được cắt thành từng mảnh.

Nguồn: Amy M. Ruschak, Tomasz L. Religa, Sarah Breuer, Susanne Witt, Lewis E. Kay. Antechamber proteasome duy trì chất nền trong trạng thái mở ra // Thiên nhiên. 2010. V. 467. P. 868-871.

Vera Bashmakova


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: