<< Предыдушая Следующая >>

Сигнальный пептид Г. Блобеля, управляющий транспортом белков и их локализацией внутри клетки,1 – значение для онкологии

В клетке любого типа много отделов – органелл: ядро, митохондрии и др. Они окружены мембранами, как и сама клетка. В каждой клетке около миллиарда белковых молекул, т.е. белков разного типа.

ДНК клетки – это «чертеж» построения клетки, а белки – «строители» клетки. Перед делением клетки в ней удваивается набор всех белков для дочерних клеток.

Для белков характерно разнообразие пространственной укладки цепи, что порождает адекватное разнообразие функций белков. Есть белки в роли строительных элементов, белки-переносчики различных сигналов и белки-рецепторы для этих переносчиков, белки-маркеры для данного типа клетки и белки «агрессоры», которые атакуют клетки, несущие чужеродные маркеры. В конечном

1 Сигнальный пептид или Zip-код – это продукт части гена данного белка.

счете, белки создают все свойства клетки и обеспечивают все еe функция как части ткани.

В клетке постоянно происходит распад ненужных уже белков и замена их новыми путeм их синтеза. После синтеза белки должны быть транспортированы из клетки или в ее различные органеллы, проникая соответственно через их мембраны.

Эволюция каждого типа клетки закрепила за каждым белком после его синтеза то место, где ему положено находиться. Если это нарушается, то клетка не выполнит свою функцию или функции.

Как вновь синтезированный белок находит свое место в клетке?

Этот вопрос был первым, на который ответил Г. Блобель – американский биолог.

Еще в 1970-х годах он обнаружил, что каждый вновь синтезированный белок содержит в себе информацию о месте его в структуре клетки. Затем в течение 20 лет он изучал – чем является эта информация? В результате он открыл сигнальный пептид в молекуле каждого синтезированного белка.

Оказалось, что при синтезе каждого белка в рибосоме в его структуру за- кладывается сигнальный пептид или аминокислотный код, назвав его Zip- кодом. Ясно, что он транспортируется вместе с этим белком.

Сигнальный пептид – это короткая цепочка из нескольких аминокислотных остатков – от 10 до 30. Синтез белка в клетке начинается с сигнального пептида. Он прикреплен к белку на его конце – в виде «хвоста», либо внутри белка отдельными участками, а в глобулярном белке в виде единой части (Рис.

1).

Размер и структура сигнального пептида не для вида белка, а для определения его места в клетке; то есть для каждого белка он специфичен. Поэтому сигнальный пептид можно сравнить с «адресом» на почтовом отправлении или с «ярлычком» на багаже, где написано место, куда надо его доставить.

Рис. 1.

Два варианта сигнального пептида

: а – в виде «хвоста»; б – в виде отдельных участков (рис. и цит. по: В. А.Ткачук, Л. П. Белянова, 2000).

Так что сигнальный белок определяет судьбу каждого белка: направить ли его в митохондрию, и он проникнет в неe, в ядро клетки – для запуска экспрессии генов, или построить из него ионный канал или рецептор и встроить его в клеточную мембрану, или секретировать его в другие участки организма.

Но белок-носитель сигнального пептида, может быть по количеству аминокислот в нeм, – большим и малым. Количество аминокислот может достигать от 50 до нескольких тысяч.

Как белок проникает через мембрану органеллы, и клеточную мембрану?

Этот вопрос был вторым, на который своими исследованиями также ответил Г. Блобель.

Оказалось, что сигнальный пептид служат пропуском для белка через мембраны. Это вторая функция сигнального пептида1.

На мембране органелл и клеточной мембране имеются специфические молекулы-рецепторы, проверяющие сигнальный пептид данного белка.
Его структура комплементарна рецептору той органеллы, для которой этот белок предназначен.

При контакте сигнального пептида с рецептором происходит молекулярное узнавание: если их контакт подобен «застежке-молнии». В таком случае

1 В литературе часто называют сигнальный пептид – «адресная метка».

мембрана пропускает в органеллу этот белок, признавая его «своим». По этому же принципу в органеллу не может проникнуть чуждая, т.е. «не своя» молекула белка, если при контакте не образуется подобия «застежке-молнии». Вот в чем причина удивительной избирательности белков, которая характерна для нормальной, т.е. здоровой клетки.

То же характерно для процесса выхода белка из клетки. Рецептор наружной мембраны клетки выясняет, каков сигнальный пептид у того белка, который хочет выйти из клетки, и делает возможным выход только того белка, сигнальный пептид которого комплементарен рецептору.

Доставка белка в клеточное ядро отличается от доставки какого-либо белка в органеллу. Белки, а их множество, попадают из цитоплазмы в ядро не через липидные слои его мембраны, а через водные поры. Но и здесь требуется механизм молекулярного узнавания. Эти поры работают, подобно клапану, т.е. способны открываться по сигналу от транспортируемого белка и закрываться, когда белок достигает ядерной плазмы.

Когда белок будет доставлен точно на свое место, сигнальный пептид отделяется от молекулы белка, так как уже не нужен. Его отщепляет специальный фермент – сигнальная пептидаза. В сигнальном пептиде кроме адреса доставки белка есть еще фрагмент, который распознает пептидаза. Через него пептидаза отщепляет сигнальный пептид от белка. Это закрывает белку обратный путь.

Оказалось, что молекулярные механизмы транспорта белка в клетке универсальны: они одинаковы у всех эукариот – растений, дрожжей и животных.

В чeм значение открытия?

1. Открыт сигнальный пептид, который управляет транспортом белка и его локализацией в клетке.

2. Молекулярные механизмы этих процессов в клетке – это наиболее уязвимые места для возникновения ряда болезней и не только наследственных. Г. Блобель предполагает, что какие-то нарушения в этих механизмах окажутся причиной превращения нормальной клетки в раковую клетку.

Возможные применения

1. Ошибки в участке гена сигнального пептида ведут к изменению локализации белка в клетке. Это может стать причиной возникновения некоторых генетических болезней. Изменением структуры этого участка гена можно устранить болезнь.

2. С помощью сигнального пептида можно определить, какие белки в данном типе клетки должны быть встроены в ее мембрану. Это даст возможность обнаружить изменения в белках мембраны раковой клетки этого же типа.

3. К сигнальному пептиду и его белку можно присоединять молекулу лекарственного препарата для доставки его в нужное место клетки – в митохондрию, в ее ядро и др. Это можно использовать для уничтожения раковой клетки. Однако прежде это лекарство требуется адресно доставить к раковой клетке, что намного труднее (А.С. Соболев, 2003).

4. Расширена возможность использования клетки как «фабрики белковых лекарств». Для этого ген необходимого белка можно соединить с участком гена сигнального пептида. Эту конструкцию затем клонировать, встроив в геном бактерии, – обычно кишечной палочки, для производства препарата (А.С. Соболев, 2003). Для этого больше годятся более сложные клетки – клетки дрожжей.

За открытие у белков сигнального пептида, управляющего их транспортом и локализацией в клетке, Г. Блобель в 1999 г. удостоен Нобелевской пре- мии по физиологии и медицине.
<< Предыдушая Следующая >>
= Перейти к содержанию учебника =

Сигнальный пептид Г. Блобеля, управляющий транспортом белков и их локализацией внутри клетки,1 – значение для онкологии

  1. «Убиквитин-опосредованное расщепление» «ненужных» белков в клетке – значение для онкологии
    Каждая клетка человека содержит множество разных белков. Общее их количество в клетке пока никто не знает. Цифры содержания белков в клетке называют разные: сто тысяч и более. Белки в клетке каждого типа выполняют разные и очень важные функции: глобулины и другие белки – строят клетку, ферменты – регулируют химические реакции, белки-рецепторы и белки-лиганды к ним важны для передачи
  2. Протеом клетки – значение для медицины, ранней диагностики раковой клетки и излечения рака
    Скоро нынешняя медицина уйдет в прошлое. Давняя мечта П. Эрлиха – иметь лекарство без нанесения вреда пациенту – «волшебную пулю», станет реальностью. Оно будет уничтожать: при инфекциях – возбудителей, при раке – раковую стволовую клетку, не повреждая здоровых клеток, действуя на белок, вызывающий болезнь. Для каждого пациента будут создаваться индивидуальные лекарства. Это началось после
  3. Открытие строения генома человека – значение для медицины и онкологии
    Причина любой болезни внутри клетки или клеток, – на уровне молекул ДНК и белков. В будущем причины болезней будут обнаруживать на уровне атомов и их электронных оболочек. В настоящее время нарушения в молекулах ДНК и белков клетки или клеток – истинная причина любой болезни. Для понимания болезни, еe ранней диагностики и излечения, необходимо знать их молекулярные причины. Но это прежде
  4. Раскрытие секрета жизни – значение для медицины и онкологии
    В биологии проблема сущности жизни и ее происхождения всегда стояла под номером один. Главным признаком жизни или живого на уровне клетки является еe деление, т.е. митоз. Процесс митоза, видимый в микроскоп, при котором одна клетка делится на две, – «удивительное явление в биологии». Еще удивительнее при этом представлялось возникновение двух хромосом там, где раньше была только
  5. РОЛЬ ТОЧЕЧНЫХ МУТАЦИЙ В ГЕНЕ lyLMP1 ВИРУСА ЭПШТЕЙНА-БАРР В АКТИВАЦИИ КЛЮЧЕВЫХ СИГНАЛЬНЫХ ПУТЕЙ КЛЕТКИ
    Дидук С.В., Смирнова К.В., Гурцевич В.Э. РОНЦ им.Н.Н.Блохина РАМН,г.Москва Расшифровка молекулярных механизмов опухолевой трансформации клетки онкогенными вирусами человека представляет собой одну из наиболее актуальных проблем современных исследований в онкологии. Вирус Эпштейна-Барр (ВЭБ) в качестве объекта исследований представляет особый интерес, поскольку является убиквитарным
  6. Физиологическая роль и гигиеническое значение белков.
    Белки, жиры, углеводы, витамины - основные пищевые вещества в рационе человека. Пищевыми веществами называют такие химические соединения или отдельные элементы, которые необходимы организму для его биологического развития, для нормального протекания всех жизненно важных процессов. Белки - это высокомолекулярные азотистые соединения, основная и обязательная часть всех организмов. Белковые
  7. ПРОГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЭКСПРЕССИИ БЕЛКОВ ВАХ, Р53 И РЕЦЕПТОРОВ АНДРОГЕНОВ В РАКЕ ПРОСТАТЫ
    Летковская Т.А., Пучинская М.В. Белорусский государственный медицинский университет, г.Минск Задача исследования: Оценить экспрессию белков регуляторов апоптоза Вах и р53 (мутантной его формы) и рецепторов андрогенов (РА) в раке предстательной железы, их связь друг с другом и со степенью дифференцировки опухоли, прогностическое значение данных параметров у пациентов после радикальной
  8. Питание как фактор сохранения и укрепления здоровья. Физиологические нормы питания. Значение отдельных компонентов пищи в питании человека. Значение белков в питании человека, их нормы и источники поступления в организм
    Питание является одним из наиболее активных и важных факторов внешней среды, которое оказывает разнообразное влияние на организм человека, обеспечивает его рост, развитие, сохранение здоровья, трудоспособности и оптимальной продолжительности жизни. Все это обеспечивается ежедневным, регулируемым приемом пищи с определенным набором пищевых продуктов. Пищевые продукты представляют собой сложный
  9. Белковый чип для диагностики раковых клеток первичной опухоли и микрометастазов по сыворотке крови пациента
    Второй путь ранней диагностики раковых клеток по белкам на поверхности раковых клеток. Раковая клетка отличается от нормальной клетки того же типа по составу синтезируемых ею белков. Эти белки – продукт «поломок» в генетическом материале нормальной клетки, превратившие ее в раковую. Наличие их – признак того, что ген или гены, вызывающий перерождение нормальной клетки, начал свою
  10. ЭНДОГЕННЫЕ ОПИАТНЫЕ ПЕПТИДЫ
    Майкл Розенблатт (Michael Rosenblatt) Эндогенные опиатные пептиды — энкефалины и эндорфины — присутствуют в гипоталамусе и в головном мозге, в эндокринных железах (гипофизе, надпочечниках, яичниках и семенниках) и в пищеварительном тракте (включая поджелудочную железу). Эти пептиды составляют класс, состоящий приблизительно из 10—15 веществ, молекула каждого из которых включает в себя от 5
Медицинский портал "MedguideBook" © 2014-2019
info@medicine-guidebook.com