WikiDer > Signalpeptid
EIN Signalpeptid (ebenfalls Signalfolge oder Ortungsreihenfolge genannt) ist eine kurze Peptidkette, normalerweise 16–30 Aminosäuren lange,[1] was auf dem auftritt N-Terminus (Anfang) vieler neu synthetisierter Sekretionsproteine.[2] Sekretionsproteine sind Proteine, die von (Drüsen-)Zellen freigesetzt werden, eine Rolle in Organellen wie dem endoplasmatisches Retikulum und Golgi-Apparat, und werden in Zellmembranen eingebaut. Signalpeptide sorgen dafür, dass diese Proteine in die richtige Richtung gelenkt werden zu transportierendes Ziel. Bei der Ankunft werden die Signalpeptide in der Regel abgespalten.
Signalpeptide kommen auf sogenannten Typ-I-Membranproteinen vor.[ein] In den Membranproteinen Typ II und Typ III ist kein echtes Signalpeptid vorhanden: dort ist der vordere Transmembrandomäne als Signalfolge. Eine Transmembrandomäne ist einem Signalpeptid biochemisch ähnlich, außer dass sie es nicht ist abgespalten. Transmembrandomänen ähneln spezialisierten Peptiden, die ein Protein zu seinem Ziel transportieren (Zielpeptide).
Funktion
Die Funktion von Signalpeptiden besteht darin, eine Zelle zum Transport eines Proteins (translozieren), zu einem bestimmten Ziel, in der Regel die Zellmembran. Im Prokaryoten Signalpeptide leiten das neu synthetisierte Protein an den sogenannten SecYEG-Proteinkanal, der in ihrer Membran vorhanden ist. Im Eukaryoten Ein ähnliches System existiert, bei dem das Signalpeptid das neu synthetisierte Protein zum Sec61-Kanal lenkt, der strukturell und Reihenfolge zeigt Homologie zu einem SecYEG-Kanal, aber im endoplasmatisches Retikulum ist anwesend.[4] Sowohl der SecYEG- als auch der Sec61-Kanal werden allgemein als . bezeichnet translocon erwähnt; der Transit durch diesen Kanal wird als Translokation bezeichnet. Wenn sich Sekretionsproteine durch den Kanal bewegen, können Transmembrandomänen durch einen Durchgang (neben dem Translokon) diffundieren, um sich in der umgebenden Membran zu etablieren.
Signalpeptidstruktur
Der mittlere Teil eines Signalpeptids enthält eine lange Sequenz hydrophob Aminosäuren (etwa 5-16 Reste lang).[b] Dieser Mittelteil ist tendenziell a Alpha-Helix-Struktur und wird als "h-Region" bezeichnet.[5] Der Anfang eines Signalpeptids besteht oft aus einer Reihe von positiv geladenen Aminosäuren, die eine Rolle bei der Bildung der richtigen Topologie des Polypeptids während der Translokation: die positive innere Regel.[6] Da dieser Teil des Signalpeptids nahe am N-Terminus wird die "n-Region" genannt.
Am Ende des Signalpeptids befindet sich oft ein charakteristisches Stück stuk Polar- Aminosäuren, die durch Signalpeptidase wird abgespalten: die Spaltstelle (Spaltstelle). Diese Spaltstelle fehlt in Transmembrandomänen, die als Signalpeptide dienen; diese werden manchmal als Signalankersequenzen bezeichnet. Signalpeptidase kann das Signalpeptid während oder nach Abschluss der Translokation vom Rest des Proteins abspalten.[7] Das freigesetzte Signalpeptid wird dann durch spezifische Proteasen zerstört.
Signalpeptide liefern das Protein immer an ein bestimmtes zelluläres Ziel. Ein Signalpeptid, das auf die Mitochondrien zeigt ein alternierendes Muster aus kleinen, positiv geladenen und hydrophoben Abschnitten und unterscheidet sich in Länge und Struktur von anderen Signalpeptiden. Auf der Kern gezielte Signalpeptide können sowohl am N-Terminus als auch am C-Terminus eines Proteins existieren und werden in den meisten Fällen nicht vom Protein abgespalten.
Es ist möglich, die Aminosäuresequenz eines N-terminalen Signalpeptids zu bestimmen mit Edman-Abstieg, ein iteratives Verfahren, bei dem die Aminosäuren nacheinander abgespalten werden.[8] Solche Studien zeigen, dass sowohl die Aminosäuresequenz als auch die Länge der Signalpeptide zwischen den Spezies stark variieren.
Kotranslationale vs. posttranslationale Translokation
Sowohl in Prokaryoten als auch in Eukaryoten können Signalpeptide co-translational bzw. posttranslational wirken während oder nach dem das Übersetzung.
Der cotranslationale Weg wird eingeleitet, wenn das Signalpeptid aus dem freigesetzt wird Ribosom wird freigesetzt und vom Signalerkennungspartikel (SRP) erkannt.[9] SRP stoppt dann die weitere Translation (diese Translationsstopp-Prozedur tritt nur bei Eukaryoten auf) und lenkt den Signalsequenz-Ribosom-mRNA-Komplex zum SRP-Rezeptor, der entweder auf der Oberfläche der Plasmamembran (bei Prokaryoten) oder des ER (bei Eukaryoten) vorhanden ist. .[10] Sobald der Komplex an einen spezifischen Rezeptor auf der Membranoberfläche bindet, wird das Signalpeptid in das benachbarte Translokon eingefügt. Ribosomen werden dann physisch an die intrazelluläre Seite des Translokons gekoppelt und die Proteinsynthese wird fortgesetzt.[11]
Der posttranslationale Weg wird erst eingeleitet, nachdem die Proteinsynthese abgeschlossen ist. In Prokaryoten wird die Signalsequenz posttranslationaler Substrate von der SecB . erkannt Chaperonprotein dass das Protein zum SecA . wandert ATPase die wiederum das Protein durch das Translokon pumpt. Obwohl bekannt ist, dass auch bei Eukaryoten eine posttranslationale Translokation stattfindet, ist dieser Prozess noch wenig verstanden. Es ist jedoch bekannt, dass die posttranslationale Translokation in Hefe zusätzlich zum Translokon 2 zusätzliche membrangebundene Proteine erfordert: Sec62 und Sec63.[12]
Signalpeptide bestimmen die Sekretionseffizienz
Signalpeptide sind extrem heterogen und viele prokaryontische und eukaryontische Signalpeptide sind funktionell austauschbar, sogar zwischen verschiedenen Spezies. Die Effizienz der Proteinsekretion wird stark durch die Anwesenheit eines Signalpeptids bestimmt.[13][14]
Nukleotid-Level-Funktionen
Im Wirbeltiere kann der Teil der mRNA das Signalpeptid kodiert (de Signalsequenz-kodierende Region oder SSCR) fungieren als RNA-Fragment mit spezifischen Aktivitäten. SSCRs fördern einerseits den Export von mRNA aus dem Zellkern und andererseits deren korrekte Lokalisierung an der Oberfläche des endoplasmatischen Retikulums. Darüber hinaus weisen SSCRs spezifische Sequenzmerkmale auf: Sie enthalten kaum AdeninNukleotide, angereichert mit bestimmten Sequenzmotive und sind unerwartet oft im ersten vorhanden exon (der kodierende Teil eines Gens).[15][16]
Signalpeptid weniger Sekretion
Auch Proteine ohne Signalpeptide können sezerniert werden, und zwar durch ungewöhnliche Mechanismen; Beispiele dafür sind interleukin und Galectin.[17] Der sekretorische Prozess, durch den solche sekretorischen Proteine an die extrazelluläre Flüssigkeit, hat man unkonventionelle Proteinsekretion (unkonventionelle Proteinsekretion) (UPS). In Pflanzen können bis zu 50 % der sezernierten Proteine UPS-abhängig sein.[18]
Siehe auch
Nüsse
Quellen
Externe Links
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