Процессинг и транспортировка

В большинстве случаев полипептидные цепи представляют собой лишь полуфабрикаты секреторных продуктов; они требуют значительной дальнейшей доработки и «отделки» перед тем, как будут готовы к отправке. Одни из них снабжаются боковыми углеводными цепочками, содержащими 10 и более молекул сахара (гликозилирование), другие связываются с липидами, иногда во много раз превышающими их массу, как, например, липопротеины плазмы, вырабатываемые в печени. Все цепи должны принять соответствующую конфигурацию, причем для некоторых молекул необходимо участие специальных химических мостиков-связей, обычно дисульфидных связей: 8 — 5. И наконец, в результате дополнительной протеолитической обработки многие молекулы уменьшаются.
Некоторые изменения, в частности глнкозилирование, начинаются еще до полной сборки полипептидных цепей. Другие происходят по мере продвижения молекул с током секреторных продуктов во время скольжения их вдоль мембран, на которых расположены ферменты, участвующие в доработке. В этот процесс вовлечен целый комплекс биохимических реакций, но даже с нашей выгодной позиции внутри цистерн ЭР мы часто в состоянии видеть лишь немногим более, чем финальные стадии. В основном события развертываются на цитоплазматической поверхности мембран, где в изобилии имеются строительные блоки и энергетические запасы; само внутреннее пространство ЭР служит главным образом собирательным каналом и местом сборки. Такая организация напоминает происходящее на автомобильном заводе, где двигатель, кузов, шасси, колеса и другие части машины производятся в отдельных цехах к затем просто собираются на конвейере с ‘ минимальной затратой рабочей силы.
То, что мы обнаружили, характерно для полипептидных цепей, которые синтезируются рибосомами на цитозольной стороне мембраны ЭР и в готовом виде переправляются в цистерны ЭР. Липидные компоненты и углеводные боковые цепочки также собираются на цитозольной поверхности и транспортируются через мембрану. Каков способ переправки углеводов через мембраны? Этот вопрос ставит нас в тупик, ибо сахара гидрофильны и не могут беспрепятственно пройти через липидный бислой. Известно, что в этом процессе участвует гидрофобный переносчик молекул, долихол, но как он работает, не ясно. Подробнее мы остановимся на этом, когда будем рассматривать механизмы биосинтеза (гл. 8 и 13).
Реакции внутри полостей ЭР, будучи весьма ограниченными в количественном отношении, высокоспецифичны и избирательны. Каждый полипептид дорабатывается характерным и воспроизводимым образом. То, что на первый взгляд кажет- ; ей само собой разумеющимся (а именно беспорядочная, случайная доработка может привести только к хаосу), в действительности исполнено глубокого смысла. Если полипептид А, но не полипептид В, претерпевает определенное изменение, то только потому, что участвующий в этой реакции фермент «узнает» — иными словами, связывается в каталитически эффективной форме —нечто, что имеется в А и отсутствует в В. И это нечто может быть только аминокислотной последовательностью, к крайней мере в начале. Последующий определяется предыдущим, как, например, прикрепление данной молекулы сахара. Но прежде всего инструкции должны быть заложены в самом полипептиде, чья структура уже есть выражение Лиетического сигнала. Следовательно, этот сигнал определяет не только структурные и функциональные свойства полипептида при рождении, но и всю цепь событий, участвующих в доработке и модификации его молекулы, ее перемещении внутри и вне клеток, соединении с другими молекулами и включении в различные части клетки, а также в иных превращениях. Другими словами, гены определяют всю «пространственную (четырехмерную) историю» белковых молекул.
А теперь вернемся к секреторным полипептидам, которые будем сопровождать в их дальнейшем путешествии. По мере нашего продвижения вперед мы замечаем, как постепенно истончаются шелковистые выросты на поверхности мембраны. Полипептидные пучки встречаются все реже и. реже и в конце концов исчезают, что означает исчезновение полисом, передвигающихся по цитоплазматической поверхности мембран. Это изменение отчетливо про слеживается на поперечных срезах. В тех участках, где имеются полисомы, обнаруживаются выступы в виде плотных точек, выстроенных вдоль мембран и придающих им шероховатый вид; мембраны, не несущие полисом, гладкие. Отсюда термины «шероховатый (гранулярный) эндоплазма- тический ретикулум» (ШЭР) и «гладкий эндоплазматический ретикулум» (ГЭР), присвоенные этим двум частям ЭР. Как уже отмечалось, переход от одной части к другой происходит постепенно. Однако к моменту нашего вступления в гладкую часть ЭР картина существенно меняется. Мы достигаем конца просторной эндоплазматической полости и приближаемся к извилистым проходам, которые пересекли во время нашего путешествия вверх по течению. Теперь мы находимся на подступах к аппарату Гольджи, но уже на законных основаниях, вместе с секреторным потоком.
Форму переходных элементов, соединяющих эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи, различить нелегко. На некоторых этапах нашего путешествия мы как бы протискивались сквозь извитые протоки, на других же перемещались в маленьких изолированных капсулах. Другими словами, непонятно: средства связи, к которым мы прибегаем, постоянны и имеют трубчатую форму или непостоянны и представляют собой везикулы, которые используют трюк мыльных пузырей «слияние — разделение» для транспортировки секреторных продуктов из одного компартмента в другой? Этот вопрос до сих пор обсуждается и ответ может быть различным для разных клеток. Здесь мы вновь сталкиваемся со сложностью воспроизведения пространственной картины на основе имеющихся двумерных поперечных срезов. Разрежьте поперек свернутую трубку или расположенные в ряд везикулы, и вы увидите одну и ту же картину: ряд округлых профилей.

Добавить комментарий