ШЭР

Устройство и функционирование эндоплазматического ретикулума.

Эндоплазматический ретикулум [ЭР (ER)] — протяженная замкнутая мембранная структура, построенная из сообщающихся трубкообразных полостей и мешочков, называемых цистернами. В области ядра ЭР сообщается с внешней ядерной мембраной. Между шероховатым и гладким ЭР имеется морфологическое различие: мембраны шероховатого ЭР усеяны множеством рибосом, в то время как гладкий ЭР не имеет связанных рибосом.

А. Шероховатый эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи

Шероховатый ЭР [ШЭР] — место активного биосинтеза белков. Именно здесь синтезируются белки, которые будут функционировать в составе мембран, лизосом или секретироваться из клетки. Остальные белки синтезируются в цитоплазме на рибосомах, не связанных с мембранами ЭР.

Белки, синтезированные на шероховатом ЭР , претерпевают посттрансляционные модификации.

Модификация белков

Модификации в ШЭР. Превращение линейной немодифицированной пептидной цепи в полноценный функциональный белок (созревание) осуществляется в результате многостадийного процесса, который начинается сразу же после начала трансляции и протекает в просвете ЭР.

Прежде всего соответствующая пептидаза отщепляет сигнальный пептид. Фермент узнает точку расщепления в составе< специфической N-концевой последовательности белка.

Путем окисления боковых цепей цистеина образуются дисульфидные мостики, правильность положения которых контролируется протеиндисульфид-изомеразой.

Пептидилпролил-изомераза контролирует цис-транс-изомеризацию Х-Рго-связей в синтезируемом пептиде

Трансгликозидазы переносят олигосахариды в блоке с долихолом (длинноцепочечным изопреноидом) на определенные остатки аспарагиновой кислоты в белке, тем самым осуществляя N-гликозилирование белка.

Гликозидазы «подстригают» олигосахариды, отщепляя избыточные остатки глюкозы и маннозы.

Для того чтобы растущая полипептидная цепь могла свернуться необходимым образом, с еще линейным участком цепи временно связываются шапероны (6). Эти белки направляют процесс свертывания цепи путем подавления нежелательных побочных взаимодействий. Наиболее важным шапероном, присутствующим в просвете ШЭР. является белок связывания (BiP, от англ. binding protein). Когда вновь образованный белок приобретает правильную вторичную и третичную структуру и остатки глюкозы удалены полностью, он с помощью транспортных везикул перемещается в аппарат Гольджи.

Синтез белка в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме

Биосинтез белка [трансляция мРНК (mRNA)] всегда начинается в цитоплазме. Определенная последовательность из 15-60 аминокислот в начале цепи, обозначаемая как сигнальный пептид, указывает место синтеза. Если образующийся на рибосоме белок начинается с сигнального пептида, ориентирующего белок на шероховатый эндоплазматический ретикулум (ШЭР), с ним связывается РНК-содержащая сигнал-узнающая частица SRP (англ signal-recognition particle) и трансляция временно прерывается. SRP связывает рибосому посредством SRP-рецептора с мембраной ШЭР. Как только рибосома закрепится на мембране, SRP-частица диссоциирует От сигнального пептида и от SRP-рецептора [при этом гидролизуется ГТФ (GTP)], и на рибосоме вновь начинается процесс трансляции. Белковая цепь на рибосоме растет и, еще не свернувшись, проходит через мембрану по каналу, называемому транслоконом, в просвет ШЭР.

Прохождение растущего пептида через мембрану может быть прервано соответствующим стоп-сигналом. В этом случае пептид остается погруженным в мембрану и дает начало интегральному мембранному белку. В ходе белкового синтеза возможно многократное прохождение растущей цепи через мембрану и возобновление синтеза вновь при посредстве сигнального пептида Образующийся по такому механизму мембранный белок будет иметь множество трансмембранных участков.

Наконец, созревшие (модифицированные) белки переносятся везикулами в различные отделы клетки, такие, как лизосомы, цитоплазматическая мембрана или секреторные пузырьки. Последние высвобождают свое содержимое к межклеточное пространство, сливаясь с плазматической мембраной (экзоцитоз). Эти транспортные процессы могут быть конститутивными, т.е. проходить постоянно, или регуляторными, т.е. управляться химическими сигналами. Направленность процесса в первую очередь зависит от сигнальной последовательности синтезируемого белка.