stringtranslate.com

КОПИИ

Комплекс белков оболочки II , или COPII , представляет собой группу белков , которые способствуют образованию везикул для транспортировки белков из эндоплазматического ретикулума в аппарат Гольджи или промежуточный компартмент эндоплазматический ретикулум–Гольджи . Этот процесс называется антероградным транспортом , в отличие от ретроградного транспорта, связанного с комплексом COPI . COPII собирается из двух частей: сначала формируется внутренний слой Sar1, Sec23 и Sec24; затем внутренняя оболочка окружается внешней решеткой Sec13 и Sec31.

Функция

Покрытие COPII отвечает за образование везикул из эндоплазматического ретикулума (ER). Эти везикулы транспортируют грузо-белки в аппарат Гольджи (у дрожжей) или в промежуточный компартмент эндоплазматический ретикулум-Гольджи (ERGIC у млекопитающих). [1]

Сборка оболочки начинается, когда цитозольная Ras GTPase Sar1 активируется ее фактором обмена гуаниновых нуклеотидов Sec12. [1] Активированный Sar1-GTP встраивается в мембрану ER, связываясь преимущественно с областями кривизны мембраны. Когда Sar1-GTP встраивается в мембрану, он привлекает Sec23 и Sec24 для формирования внутренней клетки. [1] После сборки внутренней оболочки внешние белки оболочки Sec13 и Sec31 привлекаются к почковавшейся везикуле. [1] Гидролиз Sar1 GTP до GDP способствует разборке оболочки.

Обнаружено, что некоторые белки отвечают за избирательную упаковку грузов в везикулы COPII. Более поздние исследования показывают, что комплекс Sec23/Sec24-Sar1 участвует в отборе грузов. [2] Например, обнаружено, что Erv29p в Saccharomyces cerevisiae необходим для упаковки гликозилированного про-α-фактора. [3]

Белки Sec24 распознают различные транспортные белки, упаковывая их в почкующиеся везикулы.

Структура

Человеческий Sar1A связан с ВВП

Покрытие COPII состоит из внутреннего слоя – гибкой сетки Sar1, Sec23 и Sec24 – и внешнего слоя, состоящего из Sec13 и Sec31. [1] Sar1 напоминает другие GTPases семейства Ras, с ядром из шести бета-нитей, окруженных тремя альфа-спиралями , и двумя гибкими «переключающими доменами». В отличие от других GTPases Ras, Sar1 встраивается в мембраны через N-концевую спираль (а не миристоилирование или пренилирование ). [1]

Эти белки оболочки необходимы, но недостаточны для направления или стыковки везикулы с правильной целевой мембраной. SNARE , карго и другие белки также необходимы для осуществления этих процессов.

Предварительный комплекс почкования (состоящий из Sar1-GTP и Sec23/24) рекрутирует гибкий комплекс Sec13p/31p, характеризующийся полимеризацией комплекса Sec13/31 с другими комплексами Sec13/31 с образованием кубооктаэдра с более широкой решеткой, чем его аналог клатриновой везикулы. Образование кубооктаэдра деформирует мембрану ER и отсоединяет везикулу COPII (вместе с белками-грузами и v-SNAREs), завершая процесс почкования везикулы COPII. [2]

Регулирование

Сигнал(ы), который запускает Sec12 для инициирования сборки COPII, остается неясным, хотя некоторые регуляторы формирования оболочки теперь известны. [4] Частота формирования COPII частично регулируется белками Sec16A и Tango1, вероятно, путем концентрации Sec12 в определенном месте, поэтому он может более эффективно активировать Sar1. [1]

Эволюция

У млекопитающих есть два гена Sar1: SAR1A и SAR1B ( SAR1B ранее был известен как SARA2 [5] ). В культивируемых клетках млекопитающих два гена Sar1 кажутся избыточными; однако у животных SAR1B необходим исключительно для образования крупных (более 1 микрометра в поперечнике) везикул, покрытых COPII. [1]

Аналогично млекопитающие экспрессируют два гена Sec23: SEC23A и ​​SEC23B . Две изоформы Sec23 имеют одинаковую функцию, но экспрессируются в разных тканях организма. Оба белка Sec23 могут взаимодействовать с любым из четырех белков Sec24: SEC24A, SEC24B, SEC24C и SEC24D. [1]

Роль в заболевании

Описаны летальные или патогенные варианты большинства белков COPII. Потеря Sar1B у мышей приводит к смерти вскоре после рождения. [6] У людей наследование двух копий определенных вариантов SAR1B приводит к болезни задержки хиломикронов , [1] а потеря Sar1B вызывает комбинацию болезни задержки хиломикронов и нервно-мышечного расстройства синдрома Маринеско-Шегрена . [6]

Потеря Sec23A летальна для мышей в утробе матери . [6] У людей вариант Sec23A вызывает кранио-лентикуло-сутуральную дисплазию , тогда как варианты Sec23B связаны с заболеванием костного мозга врожденной дизэритропоэтической анемией II типа и некоторыми видами рака . [6] [1] Мыши без Sec23B умирают вскоре после рождения. [6] Синдром Гальперина-Бирка (HLBKS), редкое аутосомно-рецессивное нарушение развития нервной системы, вызывается нулевой мутацией в SEC31A. [7]

Конформационные изменения

CopII имеет три специфических сайта связывания, каждый из которых может быть комплексообразован. Соседнее изображение (Sed5) использует комплекс Sec22 t-SNARE для связывания. Этот сайт связан сильнее, и поэтому более предпочтителен. (Embo)

Кристаллические структуры CopII
  • Конформация белка CopII в комплексе с белком-ловушкой Bet1 (PDB: 1PCX​).[8]
    Конформация белка CopII в комплексе с белком- ловушкой Bet1 ( PDB : 1PCX ​). [8]
  • Конформация белка CopII, который находится в комплексе с белком-ловушкой Sed5 (PDB: 1PD0​).[8]
    Конформация белка CopII, который находится в комплексе с белком-ловушкой Sed5 ( PDB : 1PD0 ​). [8]

Исследовать

Мутации треонина в позиции 39 на аспарагин создают доминантный отрицательный Sar1A, постоянно связанный с GDP; мутация гистидина 79 на глицин создает конститутивно активный Sar1A, при этом гидролиз GTP резко замедляется. [1]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcdefghijkl Peotter J, Kasberg W, Pustova I, Audhya A (июль 2019 г.). «Торговля людьми, опосредованная COPII, на интерфейсе ER/ERGIC». Traffic . 20 (7): 491–503. doi :10.1111/tra.12654. PMC  6640837 . PMID  31059169.
  2. ^ ab Fath S, Mancias JD, Bi X, Goldberg J (июнь 2007 г.). «Структура и организация белков оболочки в клетке COPII». Cell . 129 (7): 1325–36. doi : 10.1016/j.cell.2007.05.036 . PMID  17604721. S2CID  10692166.
  3. ^ Belden WJ, Barlowe C (ноябрь 2001 г.). «Роль Erv29p в сборе растворимых секреторных белков в транспортные везикулы, полученные из ЭР». Science . 294 (5546): 1528–31. Bibcode :2001Sci...294.1528B. doi :10.1126/science.1065224. PMID  11711675. S2CID  29870942.
  4. ^ Lodish H, Berk A, Kaiser CA, Krieger M, Bretscher A, Ploegh H, Amon A, Martin KC (2016). "14 - Везикулярный трафик, секреция и эндоцитоз". Молекулярная клеточная биология (8-е изд.). Нью-Йорк: W. H Freeman. стр. 639–641. ISBN 9781464183393.
  5. ^ "SAR1B Gene - Secretion Associated Ras Related GTPase 1B". GeneCards: База данных генов человека . 4 октября 2023 г. Получено 7 декабря 2023 г.
  6. ^ abcde Lu CL, Kim J (март 2020 г.). «Последствия мутаций в генах механизма экспорта ER COPII у позвоночных». Шапероны клеточного стресса . 25 (2): 199–209. doi :10.1007/s12192-019-01062-3. PMC 7058761. PMID  31970693 . 
  7. ^ Гальперин, Дэниел; Кадир, Ротем; Перес, Йонатан; Драбкин, Макс; Йогев, Юваль; Вормсер, Охад; Берман, Эрез М; Еременко Екатерина; Ротблат, Барак; Шорер, Замир; Градштейн, Либе; Шелеф, Илан; Бирк, Рут; Абду, Ури; Флюссер, Хагит (21 ноября 2018 г.). «Мутация SEC31A влияет на гомеостаз ER, вызывая неврологический синдром». Журнал медицинской генетики . 56 (3): 139–148. doi : 10.1136/jmedgenet-2018-105503. ISSN  0022-2593. PMID  30464055. S2CID  53717389.
  8. ^ ab 1PCX ​; 1PD0 ​; Mossessova E, Bickford LC, Goldberg J (август 2003 г.). "SNARE selectivity of the COPII coat". Cell . 114 (4): 483–95. doi : 10.1016/S0092-8674(03)00608-1 . PMID  12941276. S2CID  11379372.