Jump to content

Ազդանշանային պեպտիդ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից

Ազդանշանային պեպտիդ՝ (երբեմն անվանում են ազդանշանային հաջորդականություն, թիրախային ազդանշան, տեղակայման ազդանշան, տեղակայման հաջորդականություն, տրանզիտոր պեպտիդ, առաջնորդային հաջորդականություն կամ առաջնորդային պեպտիդ) կարճ պեպտիդ է (սովորաբար 16-30 ամինաթթու երկարությամբ)[1] գտնվում է սեկրետոր ուղու համար վերջերս սինթեզված սպիտակուցների մեծամասնության[2] N-ծայրում (երբեմն C-ծայրում[3] կամ ներքին հատվածում)։ Այսպիսի սպիտակուցներ են կամ որոշ օրգանելների ներսում գտնվող (էնդոպլազմատիկ ցանց, Գոլջիի համալիր կամ էնդոսոմ), կամ բջջում սինթեզվող կամ բջջաթաղանթների կազմի մեջ մտնող սպիտակուցները։ Այսպիսով, թաղանթին կապված I տիպի սպիտակուցների մեծ մասն ունի ազդանշանային պեպտիդներ, մինչդեռ թաղանթին կապված II տիպի սպիտակուցների մեծ մասը և բազմաթիվ տրանսմեմբրանային դոմեններով սպիտակուցները սեկրետոր ուղի են մտնում իրենց տրանսմեմբրանային առաջին դոմենի միջոցով, որը կենսաքիմիական տեսանկյունից հիշեցնում է ազդանշանային ուղի, միայն այն տարբերությամբ, որ չի ոչնչանում։ Դրանք թիրախային սպիտակուցների տեսակ են։

Ֆունկցիա (տրանսլոկացիա)

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ազդանշանային պեպտիդները դրդում են բջջին սպիտակուցները տեղափոխել դեպի բջջաթաղանթ։ Պրոկարիոտների մոտ ազդանշանային պեպտիդները ուղում են նոր սինթեզված սպիտակուցները դեպի SecYEG սպիտակուց փոխադրող անցուղի, որը գտնվում է պլազմատիկ թաղանթի վրա։ Էուկարիոտների մոտ գործում է հոմոլոգ համակարգ, որտեղ ազդանշանային պեպտիդը ուղում է նոր սինթեզված սպիտակուցը դեպի Sec61 անցուղի, որն ունի SecYEG-ին հոմոլոգ կառուցվածք և հաջորդականություն, բայց գտնվում է էնսոպլազմատիկ ցանցում։[4] SecYEG և Sec61 անցուղիները անվանում են տրանսլոկոն, իսկ անցուղով սպիտակուցի անցումը՝ տրանսլոկացիա։ Երբ սինթեզված սպիտակուցները անցնում են անցուղով, տրանսմեմբրանային դոմենները տրանսլոկոնի կողմնային դարպասի միջոցով փոխադրվում են և տեղաբաշխվում շրջապատող մեմբրանում։

Կառուցվածք

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ազդանշանային պեպտիդը հիդրոֆոբ ամինաթթուների երկար հատված է (երկարությունը՝ 5-16 ամինաթթվային մնացորդ)[5], որն ունի ալֆա-պարույր առաջացնելու հակում և կոչվում է «h-գոտի»։ Բացի այդ, շատ ազդանշանային պեպտիդներ սկսում են ամինաթթվի դրական լիցքավորված կարճ հատվածից, ինչը կարող է օգնել պոլիպետիդին տրանսլոկացիայի ընթացքում ընդունել տարածական դասավորություն՝ համաձայն այն կանոնի, որ ներքին հատվածը լիցքավորված է դրական։[6] Քանի որ դրական լիցքավորված հատվածը գտնվում է N-ծայրամասին մոտ, կոչվում է «n-գոտի»։ Ազդանշանային պեպտիդի վերջում գտնվում է ամինաթթուների հատված, որը ճանաչվում և քայքայվում է ազդանշանային պեպտիդազայով և կոչվում է քայքայման հատված։ Այդ հատվածը բացակայում է տրանսմեմբրանային դոմեններում, որոնք ազդանշանային պեպտիդներ են, երբեմն կոչվում են ազդանշանային խարսխային հաջորդականություններ։ Ազդանշանային պեպտիդազան քայքայում է սպիտակուցը կամ տրանսլոկացիայի ընթացքում կամ տրանսլոկացիայի ավարտից հետո, առաջացնելով ազատ ազդանշանային պեպտիդ և հասուն սպիտակուց։ Այնուհետև ազատ ազդանշանային պեպտիդները քայքավում են սպեցիֆիկ պրոտեազաներով։ Բացի այդ, տարբեր տեսակի ազդանշանային պեպտիդների համար կան տարբեր թիրախային հատվածներ։ Օրինակ՝ միտոքոնդիրումային միջավայր ուղված թիրախային սպիտակուցը տարբերվում է իր երկարությամբ և ունի իրար հաջորդող փոքր դրական լիցքավորված և հիդրոֆոբ տեղամասեր։ Դեպի կորիզ ուղված ազդանշանային պեպտիդները կարող են տեղակայված լինել սպիտակուցի ինչպես N-ծայրում, այնպես էլ C-ծայրում և սովորաբար պահպանվում են հասուն սպիտակուցում։

Կոտրանսլացիոն և հետտրանսլացիոն տրանսլոկացիա

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ինչպես պրոկարիոտների, այնպես էլ էուկարիոտներ մոտ ազդանշանային պեպտիդները գործում են կոտրանսլացիոն և հետտրանսլացիոն ուղիներով։

Կոտրանսլացիոն ուղին սկսվում է, երբ ազդանշանային պեպտիդը դուրս է գալիս ռիբոսոմից և ճանաչվում է ազդանշան ճանաչող հատվածով (SRP)։[7] Այնուհետև SRP-ն դադարեցնում է հետագա տրանսլյացիան (տրանսլյացիոն դադար տեղի է ունենում միայն էուկարիոտների մոտ) և ուղում է ազդանշանային պեպտիդ-ռիբոսոմ-ի-ՌՆԹ կոմպլեքսը դեպի SRP-ի ընկալիչ, որը գտնվում է կամ պլազմատիկ թաղանթի մակերեսին (պրոկարիոտների մոտ) կամ էնդոպլազմատիկ ցանցում (էուկարիոտների մոտ)։[8] Թաղանթի վրա ուղղորդված ազդեցությունից հետո ազդանշանային պեպտիդը ներդրվում է տրանսլոկոնի մեջ։ Այնուհետև ռիբոսոմները ֆիզիկապես ամրանում են տրանսլոկոնի ցիտոպլազմատիկ մակերեսին և սպիտակուցի սինթեզը վերսկսվում է։[9]

Հետտրանսլյացիոն ուղին սկսվում է սպիտակուցի սինթեզի ավարտից հետո։ Պրոկարիոտների մոտ հետտրանսլյացիոն սպիտակուցների ազդանշանային հաջորդականությունը ճանաչվում է SecB շապերոն սպիտակուցով, վերջինս փոխանցում է այն SecA ԱԵՖ-ազային, որն էլ իր հերթին սպտակուցը անց է կացնում տրանսլոկոնի միջով։ Չնայած հայտնի է, որ հետտրանսլյացիոն տրանսլոկացիան տեղի է ունենում էուկարիոտների մոտ, սակայն գործընթացը դեռևս լավ ուսումնասիրված չէ։ Հայտնի է, որ խմորասնկերի մոտ հետտրանսլյացիոն տրանսլոկացիայի համար պարտադիր է տրանսլոկոնի և երկու հավելյալ սպիտակուցների Sec62 և Sec63 մասնակցությունը։[10]

Սեկրեցիայի արդյունավետության որոշում

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ազդանշանային պեպտիդները չափազանց հետերոգեն են։ Շատ պրոկարիոտիկ և էուկարիոտիկ ազդանշանային պեպտիդներ ֆունկցիոնալ առումով կարող են փոխարինել միմյանց՝ ինչպես նույն տեսակի ներսում, այնպես էլ տարբեր տեսակների միջև և բոլորն էլ որոշքւմ ոն սպիտակուցի սեկրեցիայի արդյունավետությունը։[11][12][13]

Նուկլեոտիդային մակարդակի առանձնահատկություններ

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ողնաշարավորների մոտ ի-ՌՆԹ-ի այն հատվածը, որը կոդավորում է ազդանշանային պեպտիդը (այսինքն՝ ազդանշանային հաջորդականություն կոդավորող հատված կամ SSCR), գործում է որպես սպեցիֆիկ ակտիվությամբ ՌՆԹ-տարր: SSCR-ը նպաստում է կորիզային ի-ՌՆԹ-ի էքսպորտին և էնդոպլազմատիկ ցանցի մակերեսին ճշգրիտ տեղակայմանը: Բացի այդ, SSCR-ները ունեն հաջորդականությունների սպեցիֆիկ առանձնահատկություններ՝ պարունակում են քիչ քանակի ադենին, ունեն որոշակի կրկնվող հատվածներ, և որպես կանոն առաջին էքզոնում հանդիպում են սպասվածից ավելի շատ։[14][15]

Սեկրեցիայի ալտերնատիվ մեխանիզմներ

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Առանց ազդանշանային պեպտիդների սպիտակուցները նույնպես կարող են սեկրեցիայի ենթարկվել ոչ ավանդական մեխանիզմներով, օրինակ՝ ինտերլեյկին, գալեկտին։[16] Այն գործընթացը, որի ժամանակ նման սեկրետոր սպիտակուցները անցնում են գործում բջջի արտաքին մաս, կոչվում է սպիտակուցի ոչ ավանդական սեկրեցիա (UPS): Բույսերում սեկրեցիայի ենթարկվող սպիտակուցների մոտ 50%-ը UPS-կախյալ է։[17]

Ոչ դասական հաջորդականություններ

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ազդանշանային պեպտիդները սովորաբար տեղակայված են սպիտակուցների N-ծայրամասում: Որոշ սպիտակուցներ ունեն C-ծայրամասային կամ ներքին ազդանշանային պեպտիդներ, օրինակ՝ պերօքսիսոմալ թիրախային ազդանշան կամ կորիզային տեղակայման ազդանշան։ Այս ոչ դասական ազդանշանային պեպտիդների կառուցվածքը զգալիորեն տարբերվում է N-ծայրամասային ազդանշանային պեպտիդների կառուցվածքից։[3]

Անվանակարգ

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ազդանշանային պեպտիդները չպետք է շփոթել առաջնորդ պեպտիդների հետ, որոնք երբեմն կոդավորվում են առաջնորդ ի-ՌՆԹ-ի կողմից, չնայած երկուսն էլ երբեմն կոչվում են «առաջնորդ պեպտիդներ»։ Այս այլ առաջնորդ պեպտիդները կարճ պոլիպեպտիդներ են, որոնք չեն մասնակցում սպիտակուցի տեղակայման գործընթացին, փոխարենը, դրանք կարող են կարգավորել հիմնական սպիտակուցի տրանսկրիպցիան կամ տրանսլյացիան և չեն հանդիսանում վերջնական սպիտակուցային հաջորդականության մաս։ Այս տեսակի առաջնորդ պեպտիդները հիմնականում հանդիպում են բակտերիաներում գեների կարգավորման մեխանիզմներում, թեև նմանատիպ մեխանիզմ օգտագործվում է նաև էուկարիոտների գեների կարգավորման համար՝ կոչվում է uORF (կարճ, բաց կարդացման շրջանակ)։

Ազդանշանային պեպտիդը որպես բուժման թիրախ

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ազդանշանային պեպտիդը հանդիսանում է պոտենցիալ (բուժման) հակավիրուսային թիրախ։ Մամմարենավիրուսների վիրուսային գլիկոպրոտեինների նախորդների կայուն ազդանշանային պեպտիդները կրկին կապվում են հասուն սպիտակուցների փշային հատվածներին վերջիններիս հետտրանսլյացիոն քայքայումից հետո։[18] Նախավերջին N-ծայրային գլիցին պարունակող կայուն ազդանշանային պեպտիդները հանդիսանում են NMT (N-միրիստոյլտրանսֆերազա) ինհիբիտորների թիրախ,[19] որոնք արգելակում են ազդանշանային պեպտիդների միրիստոյլացումը և ուղղում է ազդանշանային պեպտիդը պրոտեոսոմալ դեգրադացիայի, ազդելով բջջի և վիրուսի միաձուլման գործընթացի վրա։[18]

Տես նաև

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Ծանոթագրություններ

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
  1. ↑ Kapp, Katja; Schrempf, Sabrina; Lemberg, Marius K.; Dobberstein, Bernhard (2013-01-01). Post-Targeting Functions of Signal Peptides (անգլերեն). Landes Bioscience.
  2. ↑ Blobel G, Dobberstein B (1975 թ․ դեկտեմբեր). «Transfer of proteins across membranes. I. Presence of proteolytically processed and unprocessed nascent immunoglobulin light chains on membrane-bound ribosomes of murine myeloma». The Journal of Cell Biology. 67 (3): 835–51. doi:10.1083/jcb.67.3.835. PMC 2111658. PMID 811671.
  3. 1 2 Owji, Hajar; Nezafat, Navid; Negahdaripour, Manica; Hajiebrahimi, Ali; Ghasemi, Younes (2018 թ․ օգոստոս). «A comprehensive review of signal peptides: Structure, roles, and applications». European Journal of Cell Biology. 97 (6): 422–441. doi:10.1016/j.ejcb.2018.06.003. PMID 29958716. S2CID 49612506.
  4. ↑ Rapoport TA (2007 թ․ նոյեմբեր). «Protein translocation across the eukaryotic endoplasmic reticulum and bacterial plasma membranes». Nature. 450 (7170): 663–9. Bibcode:2007Natur.450..663R. doi:10.1038/nature06384. PMID 18046402. S2CID 2497138.
  5. ↑ Käll L, Krogh A, Sonnhammer EL (2004 թ․ մայիս). «A combined transmembrane topology and signal peptide prediction method». Journal of Molecular Biology. 338 (5): 1027–36. doi:10.1016/j.jmb.2004.03.016. PMID 15111065.
  6. ↑ von Heijne G, Gavel Y (1988 թ․ հուլիս). «Topogenic signals in integral membrane proteins». European Journal of Biochemistry. 174 (4): 671–8. doi:10.1111/j.1432-1033.1988.tb14150.x. PMID 3134198.
  7. ↑ Walter P, Ibrahimi I, Blobel G (1981 թ․ նոյեմբեր). «Translocation of proteins across the endoplasmic reticulum. I. Signal recognition protein (SRP) binds to in-vitro-assembled polysomes synthesizing secretory protein». The Journal of Cell Biology. 91 (2 Pt 1): 545–50. doi:10.1083/jcb.91.2.545. PMC 2111968. PMID 7309795.
  8. ↑ Gilmore R, Blobel G, Walter P (1982 թ․ նոյեմբեր). «Protein translocation across the endoplasmic reticulum. I. Detection in the microsomal membrane of a receptor for the signal recognition particle». The Journal of Cell Biology. 95 (2 Pt 1): 463–9. doi:10.1083/jcb.95.2.463. PMC 2112970. PMID 6292235.
  9. ↑ Görlich D, Prehn S, Hartmann E, Kalies KU, Rapoport TA (1992 թ․ հոկտեմբեր). «A mammalian homolog of SEC61p and SECYp is associated with ribosomes and nascent polypeptides during translocation». Cell. 71 (3): 489–503. doi:10.1016/0092-8674(92)90517-G. PMID 1423609. S2CID 19078317.
  10. ↑ Panzner S, Dreier L, Hartmann E, Kostka S, Rapoport TA (1995 թ․ մայիս). «Posttranslational protein transport in yeast reconstituted with a purified complex of Sec proteins and Kar2p». Cell. 81 (4): 561–70. doi:10.1016/0092-8674(95)90077-2. PMID 7758110. S2CID 14398668.
  11. ↑ Kober L, Zehe C, Bode J (2013 թ․ ապրիլ). «Optimized signal peptides for the development of high expressing CHO cell lines». Biotechnology and Bioengineering. 110 (4): 1164–73. Bibcode:2013BiotB.110.1164K. doi:10.1002/bit.24776. PMID 23124363. S2CID 449870.
  12. ↑ von Heijne G (1985 թ․ հուլիս). «Signal sequences. The limits of variation». Journal of Molecular Biology. 184 (1): 99–105. doi:10.1016/0022-2836(85)90046-4. PMID 4032478.
  13. ↑ Molino JV, de Carvalho JC, Mayfield SP (2018-02-06). «Comparison of secretory signal peptides for heterologous protein expression in microalgae: Expanding the secretion portfolio for Chlamydomonas reinhardtii». PLOS ONE. 13 (2) e0192433. Bibcode:2018PLoSO..1392433M. doi:10.1371/journal.pone.0192433. PMC 5800701. PMID 29408937.
  14. ↑ Palazzo AF, Springer M, Shibata Y, Lee CS, Dias AP, Rapoport TA (2007 թ․ դեկտեմբեր). «The signal sequence coding region promotes nuclear export of mRNA». PLOS Biology. 5 (12) e322. doi:10.1371/journal.pbio.0050322. PMC 2100149. PMID 18052610.
  15. ↑ Cenik C, Chua HN, Zhang H, Tarnawsky SP, Akef A, Derti A, և այլք: (2011 թ․ ապրիլ). Snyder M (ed.). «Genome analysis reveals interplay between 5'UTR introns and nuclear mRNA export for secretory and mitochondrial genes». PLOS Genetics. 7 (4) e1001366. doi:10.1371/journal.pgen.1001366. PMC 3077370. PMID 21533221.
  16. ↑ Nickel W, Seedorf M (2008). «Unconventional mechanisms of protein transport to the cell surface of eukaryotic cells». Annual Review of Cell and Developmental Biology. 24: 287–308. doi:10.1146/annurev.cellbio.24.110707.175320. PMID 18590485.
  17. ↑ Agrawal GK, Jwa NS, Lebrun MH, Job D, Rakwal R (2010 թ․ փետրվար). «Plant secretome: unlocking secrets of the secreted proteins». Proteomics. 10 (4): 799–827. doi:10.1002/pmic.200900514. PMID 19953550. S2CID 20647387.
  18. 1 2 Witwit, Haydar; Betancourt, Carlos Alberto; Cubitt, Beatrice; Khafaji, Roaa; Kowalski, Heinrich; Jackson, Nathaniel; Ye, Chengjin; Martinez-Sobrido, Luis; de la Torre, Juan C. (2024-08-26). «Cellular N-Myristoyl Transferases Are Required for Mammarenavirus Multiplication». Viruses (անգլերեն). 16 (9): 1362. doi:10.3390/v16091362. ISSN 1999-4915. PMC 11436053. PMID 39339839. {{cite journal}}: Check |pmc= value (օգնություն); Check |pmid= value (օգնություն)
  19. ↑ Timms, Richard T.; Zhang, Zhiqian; Rhee, David Y.; Harper, J. Wade; Koren, Itay; Elledge, Stephen J. (2019). «A glycine-specific N-degron pathway mediates the quality control of protein N-myristoylation». Science. 365 (6448) eaaw4912. doi:10.1126/science.aaw4912. PMC 7090375. PMID 31273098.

Արտաքին հղումներ

[խմբագրել | խմբագրել կոդը]
Ստացված է «https://hy.wikipedia.org/w/index.php?title=Ազդանշանային_պեպտիդ&oldid=10829513» էջից