טרנסלוקציה של חלבונים

טרנסלוקציה זהו תהליך העברת חלבונים, לאחר או בעת תרגומם, אל האברון אליו הם שייכים. ישנם חלבונים ציטוזוליים, טרנסממברנליים וחלבונים המופרשים מהתא. לחלבון שנוצר יש רצף פפטידי הנקרא Signal Sequense לא נמצא בחלבון הבוגר והוא מסמל לחלבון לאן הוא צריך להגיע. לכל אברון רצף סיגנל שונה. רצפי סיגנל של חלבון שצריך להגיע לגרעין נמצאים במרכז החלבון, מפוזרים ואינם עוזבים את החלבון הבוגר. בדר"כ רצף הסיגנל נמצא בקצה ה-N של החלבון. ניתן לחלק את הטרנסלוקציה ל-2: טרנסלוקציה לאחר או בזמן התרגום.

לאחר תרגום: קודם כל החלבון מתורגם כולו ורק אז הוא מועבר לאברון אליו הוא שייך, מתרחשת בחיידקים ובמיטו' (באאוקריוטיים). בזמן התרגום: בזמן תרגומו, החלבון מועבר אל התא, מתרחשת ב-ER (באאוקריוטיים). ER: רטיקולום אנדופלסמטי, "קיפולים" של ממברנה. יש ER מחוספס (מכיל ריבוזומים) וחלק. כשחלבון מועבר דרך ה-ER הוא יוצא בתוך וסיקולות.

טרנסלוקציה בחיידקים - לאחר תרגום: מתבצעת בתוך קומפלכס שנקרא טרנסלוקאז- מכיל כמה חלבונים: SecA, SecYEG (מורכב מ-3 חלבונים היוצרים תעלה). בשלב ראשון, אל החלבון נקשר SecB- צ'אפרון שנקשר לחלבון כדי למנוע את הקיפול השלישוני שלו. אח"כ החלבון מגיע לטרנסלוקאז, יש משיכה כלשהי בין SecB ל-SecA. [ ל-SecA יש תפקיד של ATPase- יש הידרוליזת ATP ועקב כך החלבון מתחיל לעבור את הממברנה. SecA עוזב את החלבון, כעת הוא יכול להקשר לאזור אחר בחלבון, לעשות הידרוליזת ATP ולהכניס עוד חלק בחלבון. ]- שלב זה מתרחש כמה פעמים עד שהחלבון נכנס כולו! בשלב אחרון SecA עוזב, Leader peptidase חותך את רצף הסיגנל מהחלבון והחלבון משתחרר בתוך האורגנלה.

טרנסלוקציה ב-ER - בזמן התרגום: מנגנון שונה מלאחר התרגום אע"פ שיש תת יחידות דומות לטרנסלוקאז המבצעות העברה. הקומפלכס שאחראי על העברה ב-ER נקרא Sec61 (מורכב מ-3 תת יחידות αβγ הדומות ל- SecYEG). השוני העיקרי הוא שבמקרה זה הריבוזום נקשר לקומפלכס. הטרנסלוקציה מתחילה לאחר תרגום של ~70 ח' אמינו, החלבון מכיל את רצף הסיגנל. SRP- signal recognition particle- מזהה את רצף הסיגנל. נקשר לריבוזום ובעל אפיניות גבוהה לרצפטור SRP הנמצא בממברנת ה-ER. SRP54- תת יחידה ב SRP שיש לה פעילות של GTPase, יכולה לעשות הידרוליזת GTP.לאחר קישור SRP יש עצירה של התרגום וכל הקומפלכס מנותב לממברנה. בשלב זה יש הידרוליזת GTP, SRP משוחרר מהקומפלכס ויש המשך של התרגום. לאחר ההכנסה של החלבון, Leader peptidase מסיר את רצף הסיגנל והחלבון משוחרר ל-ER.

טרנסלוקציה במיטו' - לאחר תרגום: למיטו' יש 2 ממברנות. לכל ממברנה קומפלכס תעלות מעבר: בחיצונית יש תעלות Tom ובפנימית תעלות Tim. לכל ממברנה יש רצף סיגנל אחר בחלבון. רוב חלבוני המיטו' עוברים מהציטוזול אל תוך המיטו'. יש חלבונים שעוברים רק את הממברנה החיצונית ונשארים בחלל הבינממברנלי, יש כאלו שנכנסים למטריקס ויוצאים לחלל, כאלו שנשארים במטריקס וכאלו ש"נתקעים" בממברנות. יש 2 סוגי צ'אפרונים: MSF, Hsp70. מעבר דרך ממברנה חיצונית ע"י Tom: Tom37/70 מזהה חלבונים עם MSF, Tom 20/22 מזהה חלבונים עם Hsp70. בחצייה הראשונה גם אלו שזוהו ע"י Tom37/70 מועברים ל- Tom 20/22. לאחר מכן החלבון מועבר ל- Tom40 שזוהי בעצם תעלה שמעבירה את החלבון. Tom 20/22 מכיל "זיפים" עם שיירים טעונים שלילית- זה מה שמושך את האיזור החיובי ברצף הסיגנל.

מעבר דרך ממברנה פנימית ע"י Tim: בזמן מעבר החלבון Tom ו-Tim חייבים להיות מקבילים וסמוכים כדי שהחלבון יוכל להיכנס למטריקס. יש עוד סוג צ'אפרון Matrix Hsc70 שנקשר לחלבון ומושך אותו למטריקס, נמצא בתוך המטריקס. אם החלבון מיועד למטריקס אז יש הסרה של רצף הסיגנל ע"י Leader peptidase. חלבון שנכנס למטריקס ומיועד לצאת אל החלל הבינממברנלי מכיל 2 רצפי סיגנל סמוכים. במעבר לתוך המטריקס צריך שיתקיים בין החלל הבינממברנלי למטריקס PNF: proton motive force- מפל מטענים. השוואה בין המנגנון בחיידק ובמיטו': דומה- הטרנסלוקציה מתרחשת לאחר התרגום. רצף הסיגנל אינו חלק מהחלבון הבוגר. יש תפקוד של צ'אפרונים. שונה- רצף הסיגנל קצת שונה (בחיידק יש רצף סיגנל אחד ובמיטו' ייתכנו 2). בחיידק המעבר הוא החוצה ובמיטו' זה כניסה לממברנות (ואז תתכן גם יציאה לבינממברנלי מהמטריקס וגם כניסה למטריקס). לא מדובר באותם הצ'אפרונים. מדובר ב-2 מנגנונים שונים.

השוואה בין רצפי הסיגנל בחיידק ובמיטו':

דומה: שניהם נמצאים בקצה האמיני. שניהם לא יהיו כלולים בחלבון הבוגר. לשניהם הרכב דומה.

שונה: בחיידק רצף הסיגנל קצר יותר מאשר במיטו'. בחיידק רצף הסיגנל הוא- קצרות (אלאנין) - הידרופוביות - בסיסיות (ארגינין R וליזין K). במיטו' רצף הסיגנל עשיר בח' אמינו הידרוקסיליות (כמו סרין ותראונין) ובח' אמינו בסיסיות שטעונות חיובית ב- pH=7 (K,R). בחיידק רצף הסיגנל מעוגן לממברנה (α הליקס תקוע בממברנה, מחוץ לממברנה יש את ח' הטעונות והח' הקצרות- אל הקצרות קשור החלבון), ובמיטו' כל רצף הסיגנל מתקפל לסליל α שצדי האחד טעון חיובית ובצדו השני יש קב' הידרוקסיליות- כל רצף הסיגנל נכנס דרך תעלת Tom אל הממברנה הטעונה שלילית.