Jelfelismerő részecske (SRP): működése és szerepe a fehérjeszállításban
Jelfelismerő részecske (SRP): hogyan irányítja az SRP az ER- és membránfehérjék célba juttatását? Ismerd meg működését, szerkezetét és szerepét a fehérjeszállításban.
A jelfelismerő részecske (SRP) egy gyakori és létfontosságú molekula a sejtekben, amely a citoplazmában működik. Az SRP egy ribonukleoprotein — vagyis fehérje-RNS komplex —, amely felismeri a sejten belül szintetizálódó, membránhoz vagy kiválasztáshoz szánt fehérjék jelzőszekvenciáját, majd célba juttatja ezeket a megfelelő membránterületre: eukarióták esetén az endoplazmatikus retikulum (ER) membránjához, prokarióták esetén a plazmamembránhoz.
Szerkezet és fajok közötti különbségek
A SRP felépítése fajonként eltérő: egyszerűbb baktériumokban tipikusan egy Ffh nevű fehérjéből és egy rövidebb SRP-RNS-ből (például 4.5S RNS) áll, míg eukariótákban az SRP sokkal összetettebb, több fehérjével és a hosszabb 7SL RNS-sel. Ennek ellenére az SRP fő funkciója — a jelzőszekvencia felismerése és a riboszóma célba juttatása — univerzálisan megőrződött, ezért mondjuk, hogy az SRP "univerzálisan konzervált". Ez azt jelenti, hogy minden élőlény sejtjeiben megtalálható, bár a pontos összetétel nagy mértékben változhat.
Működési mechanizmus (folyamatos célzás — co-transzláció)
A folyamat röviden a következő lépésekből áll:
- A fehérje szintézise során a riboszóma kialakuló polipeptidláncának N-terminálisán megjelenik egy speciális jelzőszekvencia (signal peptide), amelyet az SRP felismer.
- Az SRP kötődik a riboszóma–emerging polipeptid komplexhez (RNC — ribosome–nascent chain complex), ami gyakran rövid időre lelassítja vagy megállítja a fehérjeszintézist (elongációs gátlás). Ez megakadályozza, hogy a hidrofób jelzőszekvencia felcsapódjon a citoplazmában.
- Az SRP–RNC komplex célzottan eljut a membránhoz, ahol találkozik az SRP-receptorral (SR, a membránhoz kötött fehérjekomplex). A receptor és az SRP közötti kölcsönhatás általában GTP kötésen és hidrolízisen alapul; mind az SRP, mind a receptor GTPáz fehérjéket tartalmaz (például SRP54 az eukariótákban és Ffh a bakteriális megfelelő).
- Az SRP és a receptor közti GTP-kötés és -hidrolízis szabályozza az SRP felszabadulását és a riboszóma átadását a membránon lévő transzlokációs csatornához (translocon). Eukariótákban ez a csatorna általában a Sec61 komplex, prokariótákban a SecYEG komplex.
- Miután a riboszóma átkerül a transzlokonhoz, a transláció folytatódik, és a növekvő polipeptid a transzlokálódik a lumenbe vagy beépül a membránba a transzlokonon keresztül.
Ko- és post-transzlációs utak, valamint alternatív mechanizmusok
Bár az SRP leggyakrabban a co-transzlációs célzást végzi (vagyis a fehérje szintézise közben irányítja a riboszómát a membránhoz), vannak más útvonalak is. Néhány fehérjét post-transzlációs módon (a szintézis befejezése után) juttatnak a membránhoz chaperonok és egyéb szállítórendszerek segítségével — különösen kisebb vagy specifikus szerkezetű fehérjék esetén. Baktériumokban például a SecA–SecYEG rendszer fontos a post-transzlációs exportnál.
SRP és SRP-receptor: GTPázok és kölcsönhatások
Az SRP és az SRP-receptor közötti kölcsönhatás GTP-függő. Az SRP54 (vagy bakteriális megfelelője, Ffh) GTPázt tartalmaz, és a receptor alfa- és béta-alegységei (SRα/SRβ eukariótákban) szintén GTP-kötő fehérjék. A GTP kötése és hidrolízise biztosítja a pontos időzítést: csak akkor szabadul fel az SRP, amikor a riboszóma biztonságosan kapcsolódott a transzlokonhoz, így megakadályozva a hibás célzást.
Funkcionális jelentőség és klinikai vonatkozások
Az SRP alapvető szerepet játszik a fehérjék helyes eljuttatásában és a membránfehérjék, illetve szekretált fehérjék megfelelő beállításában. SRP működési zavarai hibás fehérjeszállításhoz vezethetnek, ami sejtműködési problémákhoz és betegségekhez köthető lehet — például proteindegradációs stresszhez, ER-stresszhez, vagy a sejtszerkezet helytelen felépüléséhez. Bizonyos autoimmun betegségekben és ritka genetikai rendellenességekben is találtak SRP-ellenes antitesteket vagy SRP-útvonalat érintő mutációkat.
Összefoglalás
Az SRP tehát egy konzervált ribonukleoprotein komplex, amely felismeri a jelzőszekvenciákat, ideiglenesen megállítja vagy lassítja a fehérjeszintézist, és a riboszómát a megfelelő membránreceptorhoz irányítja. A receptorhoz való kötődés és a GTP-függő kölcsönhatások lehetővé teszik az átadást a membrántranszlokonhoz, ahol a fehérje beépül vagy kikerül a sejten kívülre. Bár az SRP minden sejttípusban jelen van, szerkezete és alkotóelemei organizmustól függően változnak, alkalmazkodva az adott sejttípus igényeihez.
Keres