Энергетика биологических мембран - Скулачев В.П.
ISBN 5-02-004027-4
Скачать (прямая ссылка):
Белок Организм Молекулярная масса, кДа
Предшест- венник Зрелый белок
Цитохромоксидаза
субъединица IV Дрожжи 17 14
» V » 15 12,5
» VI » 17—20 12,5
» VII » 5,0—7,5 5,0-7,5
» IV Крыса 18,0-19,5 16,5
» V » 15,5 12,5
p-Оксибутират дегидрогеназа Крыса 37 32
СоС)Н2-цитохром с-редуктаза
субъединица I Дрожжи 44,5 44
» II » 40,5 40
» V » 27 25
» VI » 25 17
» VII » 14 14
» VIII » И И
Цитохром Сх » 35 31
Межмембранное пространство
Аденилаткиназа Курица 28 28
Цитохром с Нейроспо- 12 12
Цитохром с-пероксидаза ра Дрожжи 39,5 33,5
Цитохром Ь2 » 68 58
Сульфитоксидаза Крыса 59 55
Внешняя мембрана
Моноаминоксидаза » 59 59
Порин Дрожжи 29 29
70 кДа-белок » 70 70
45 кДа-белок » 45 45
14 кДа-белок » 14 14
Белок ОММ-35 Крыса 35 35
реннюю мембрану митохондрий, заключена где-то в пределах первых 115 аминокислот этого белка [152].
Цитохром с, также не имеющий лидерной последовательности, проходит в межмембранное пространство митохондрии в виде апофермента и получает гем только по прибытии на место своего назначения (см. рис. 88, случай 2). Образование холоцитохрома с
5.2. Осмотическая работа за счет A.uII
275.
сопровождается сильным конформационным изменением, делающим невозможным возвращение этого белка в цитозоль (см.: [695]).
Во многих случаях было показано, что митохондриальные белки синтезируются на свободных полисомах [695]. Тем самым транспорт этих белков, имеющий, как правило, энергозависимый характер [596, 597, 747, 749,869,1099, 1320,1500], должен обеспечиваться необходимой энергией на каких-то посттрансляционных этапах.
Достигнув места назначения, белок-предшественник становится объектом действия лидер-пептидазы, специфического про-теолитического фермента, требующего ионы металла для своей активности. Лишившись лидера, предшественник превращается в зрелый белок. Измерено время жизни предшественников. Она оказалось сравнительно коротким (1 мин или даже короче) [695].
Для некоторых белков уже показано, что есть специальны© рецепторы, локализованные во внешней мембране митохондрий.
Пузырьки, полученные из внешней митохондриальной мембраны, специфически связывают белки-предшественники, причем этот процесс не требует энергии [1257]. По всей вероятности, существует несколько рецепторов, каждый из которых специфичен к определенной группе импортируемых белков [695, 1171, 1639, 1654].
Транспорт апоцитохрома с, по всей вероятности, служит примером простейшего случая, когда внутримембранный белок сначала связывается с рецептором, а затем переносится через внешнюю мембрану в межмембранное пространство не зависящим от энергии способом.
Ситуация гораздо сложнее для другого межмембранного белка — лактатдегидрогеназы дрожжевых митохондрий (другое название — цитохром Ь2). Предшественник этого водорастворимого фермента массой 68 кДа в виде апобелка сначала связывается с рецептором, затем достигает митохондриального матрикса энергозависимым образом и теряет там часть своей лидерной последовательности, так что образуется белок массой 65 кДа. Последний, образовавшись, вторично пересекает внутреннюю мембрану (но уже в противоположном направлении), чтобы попасть из матрикса в межмембранное пространство. Здесь 65 кДа-белок связывает гем, атакуется межмембранной лидер-пептидазой и укорачивается еще раз, превращаясь в зрелый холофермент массой 58 кДа (см. рис. 88, случай 7) [355, 432, 597].
Аналогичная цепь событий имеет место при транспорте цитохрома с1? белка внутренней мембраны, большая часть которого расположена на внешней поверхности этой мембраны [597, 933]. Предшественник цитохрома с, массой 35 кДа сначала переносится через две мембраны в матрикс, здесь укорачивается лидер-пептидазой матрикса с образованием 34 кДа-белка, переносится через внутреннюю мембрану из матрикса в межмембранное про-
276
5. Потребители A till
М-Ллк.дег.
5.2. Осмотическая работа за счет Anil
277
«транство. Здесь он связывает гем и расщепляется местной лидер-яептидазой, давая зрелый холофермент массой 31 кДа. Твердо установлено, что энергия требуется для входа в матрикс 35 кДа-предшественника [597, 1132, 1500]. Что же касается переноса промежуточной формы предшественника (34кДа), то есть данные, яолученные в опытах in vivo, что этот процесс тормозится раз-?вбщителем-протонофором [1500].
Процессинг цитохрома сх показан на рис. 88, случай 6. Такой сложный механизм становится понятным, если предположить, что энергозависимый импорт белков в митохондрии происходит через те места внутренней мембраны, где она сливается с внешней мембраной [1319]. В подобном случае любой белок, транспортирующийся в митохондрии энергозависимым образом, прежде всего попадает в матрикс. Поэтому предшественнику приходится Дважды пересекать внутреннюю мембрану, чтобы достичь меж-мембранного пространства.
Недавно был описан пример, когда даже белок внешней мембраны достигает места своего назначения, сначала побывав в матриксе. Исследовали транспорт химерного белка, составленного из Р-галактозидазы Е. coli и белка массой 70 кДа из внешней мембраны дрожжевых митохондрий. Было установлено, что химер-
