SRP (delci za prepoznavanje signalov): vloga in mehanizem usmerjanja beljakovin
Odkrivajte vlogo SRP (delci za prepoznavanje signalov) in mehanizem usmerjanja beljakovin v ER ter prokariontske membrane — univerzalno ohranjen proces za usmerjanje sintez.
Delci za prepoznavanje signalov (SRP) so razširjene in ključne molekule v citoplazmi. Gre za ribonukleoprotein — kompleks beljakovine in RNK). SRP prepozna N-terminalne signalne peptide ali signalne sekvence, ki se pojavijo med sintezo beljakovin, in usmerja te beljakovine na membrano: pri evkariontih na membrano endoplazemskega retikuluma, pri prokariontih običajno na plazemsko membrano.
Sestava in raznolikost SRP
SRP je univerzalno ohranjen, kar pomeni, da obstaja v vseh treh domenah življenja, a se njegova sestava med organizmi razlikuje. Pri prokariontih (npr. bakterijah) je SRP sestavljen iz kratke SRP-RNK (4.5S RNA) in ene glavne beljakovine Ffh. Pri evkariontih je SRP večji in kompleksnejši: vsebuje 7S/7SL RNA in več SRP-beljakovin (npr. SRP9, SRP14, SRP19, SRP54, SRP68, SRP72 pri sesalcih). SRP54 (ali bakterijski Ffh) je konservirana GTP-vezavna beljakovina, ki neposredno veže signalni peptid.
Mehanizem delovanja
Osnovni koraki SRP-poti so:
- Med translacijo se na ribišomu (ribosomu) prikaže hidrofobna signalna sekvenca ali signalni peptid.
- SRP (prek SRP54/Ffh) prepozna in se veže na signalni peptid in na ribosom, kar pogosto povzroči začasno ustavitev/upočasnitev sinteze beljakovine — tako se prepreči nepravilen zložek ali izliv v citosol.
- SRP–ribosom–nascentni peptid kompleks se usmeri do membrane in se veže na svoj SRP-receptor (v evkariontih sestavljen iz SRα in SRβ, pri bakterijah je receptor FtsY).
- Interakcija med SRP in receptorjem je regulirana z vezavo in hidrolizo GTP; ob tem se SRP sprosti iz ribosoma in izroči nascentno verigo membranskemu transportnemu kompleksu, tj. translokonu (npr. Sec61 pri evkariontih, SecYEG pri bakterijah).
- Ribosom nadaljuje sintezo beljakovin, pri čemer sintetizirana polipeptidna veriga vstopa skozi transmembransko poro (translokon) v lumen ali v membrano, kjer se lahko signalni peptid odcepi s signalno peptidazo ali pa ostane kot signalna/označevalna sekvenca za membrane.
Ko-translacijski in post-translacijski poti
Najpogosteje SRP deluje kot ko-translacijska pot — ciljna beljakovina je usmerjena medtem ko se še prevaja. Obstajajo pa tudi alternative: nekatere beljakovine se usmerijo post-translacijsko (po končani sintezi) z drugimi sistemskimi komponentami (npr. Sec62/Sec63 sistem pri evkariontih ali SecA pri bakterijah), za proteinske tipe z eno C-terminalno sidro pa obstaja posebna GET/TRC pot.
Lastnosti signalnih sekvenc
Signalni peptidi so običajno na N-terminusu, kratki (~16–30 aminokislinskih ostankov), z osnovnim (pozitivnim) območjem na začetku, nato hidrofobnim jedrom in pogosto končno mestom za cepitev. Pri integralnih membranskih beljakovinah signalna sekvenca lahko deluje kot signal-anchor (ne odstrani se) in določi orientacijo v membrani.
Pomen in posledice okvar
SRP-pot je ključna za pravilno lokalizacijo sekretornih in membranskih beljakovin. Motnje v SRP komponentah ali receptorjih lahko vodijo v neuspešno ciljanje, akumulacijo nedokončanih ali napačno lokaliziranih beljakovin v citosolu, stres retikuluma (ER stress) in celične bolezni. V nekaterih primerih so mutacije v SRP-sestavinah povezane s človeškimi boleznimi ali motenim razvojem.
Zaključek
SRP je univerzalni, a variabilen sistem, ki zavezano prepozna signalne sekvence in usmerja beljakovine do membrane. Sodelovanje SRP, njegovega receptorja, GTPaze in translokona omogoči, da se beljakovine pravilno vgradijo v membrano ali transportirajo v lumen endoplazemskega retikuluma, kjer so potrebne za delovanje celice.
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je delček za prepoznavanje signalov (SRP)?
O: Delček za prepoznavanje signalov (SRP) je ribonukleoprotein v citoplazmi, ki prepoznava in usmerja določene beljakovine v endoplazemski retikulum evkariontov in plazemsko membrano prokariontov.
V: Kaj se zgodi, ko se kompleks SRP-ribosom poveže z receptorjem celične membrane?
O: Ko se kompleks SRP-ribosom poveže z receptorjem celične membrane, SRP sprosti ribosom in se oddalji.
V: Kaj naredi ribosom, ko ga SRP sprosti?
O: Ribosom nadaljuje sintezo beljakovin, vendar se zdaj beljakovine premikajo skozi transmembransko poro SRP-receptor.
V: Kakšna je funkcija SRP v celici?
O: SRP usmerja gibanje beljakovin v celici tako, da se poveže s transmembransko poro in omogoči beljakovini, da prečka membrano tja, kjer jo potrebuje.
V: Kaj je cilj SRP pri evkariontih?
O: Pri evkariontih je tarča SRP membrana endoplazemskega retikuluma (ER).
V: Ali SRP najdemo v vseh živih bitjih?
O: Da, SRP je "univerzalno ohranjen", kar pomeni, da je tako pomemben, da ga imajo vsa živa bitja v svojih celicah.
V: Ali se sestava SRP med organizmi zelo razlikuje?
O: Da, kljub temu, da je SRP univerzalno ohranjen, se njegova dejanska sestava med organizmi zelo razlikuje.
Iskati