Transport białek do mitochondrium

Cytologia, inaczej biologia komórki - nauka o budowie wewnętrznej i funkcji podstawowej jednostki budulcowej organizmów żywych jaką jest komórka.
szymon
Posty: 70
Rejestracja: 12 wrz 2008, o 17:52

Transport białek do mitochondrium

Post autor: szymon » 5 maja 2013, o 19:18

Witam
Mam pytanie: w jaki sposób udaje się białkom syntezowanym na rybosomach cytozolowych trafić do mitochondrium? Skąd komórka wie, jakie konkretnie białko ma dostarczyć do mitochondrium, spośród setek tysięcy czy milionów obecnych w cytoplaźmie?
Jak wiadomo mitochondria zawierają własne genomy i wytwarzają kilka własnych białek, jednak większość ich białek jest kodowana przez geny jądrowe i importowana z cytozolu. Białka te mają zazwyczaj przy swym końcu N (aminokwasowym) sekwencję sygnałową, która umożliwia im wejście do mitochondrium. Białka są przeprowadzane równocześnie po­przez obie błony, wewnętrzną i zewnętrzną, w miejscach wyspecjalizowa­nych, w których obie błony są w ścisłym kontakcie ze sobą.

AnnaWP
Posty: 3453
Rejestracja: 24 wrz 2010, o 12:58

Re: Transport białek do mitochondrium

Post autor: AnnaWP » 6 maja 2013, o 10:08

Białko ma sekwencję sygnałową - kilka aminokwasów, które rozpoznają receptory w błonie mitochondrium. Zwykle po imporcie ta sekwencja jest odcinana. Sekwencja określa też do którego przedziału trafi białko.
Napisałeś to, nie wiem o co pytasz. Czy o receptory? Tak, w kompleksie TIM/TOM występuje receptor sekwencji sygnałowej.

szymon
Posty: 70
Rejestracja: 12 wrz 2008, o 17:52

Re: Transport białek do mitochondrium

Post autor: szymon » 6 maja 2013, o 21:01

Dziękuję za odpowiedź.
1. Sekwencje sygnalne wielu białek mitochondrialnych mają przy swym końcu N od 10-80 aminokwasów(str3)
Neupert_and_Herrmann_2007.pdf
(695.79 KiB) Pobrany 19 razy
Sekwencja ta jest wysoce konserwowana jeśli chodzi o rodzaj aminokwasów ją tworzących, dzięki czemu można przewidzieć przy pomocy algorytmów np. mitoprot II ( tamże str3)
2. Część białek nie zawiera jednak przy swym końcu N- aminokwasowym sekwencji sygnalnej, ale posiada prawdopodobnie wewnętrzną sekwencję sygnalną, ale jej sekwencja nie jest zachowawcza ( tamże str 4). Nasuwa się zatem pytanie o mechanizm ich transportu do mitochondrium, a ściślej rozpoznania przez receptor?
3. Nie ma jednoznacznych danych, potwierdzających związek między sekwencją sygnalną, a miejscem rezydowania białka. Jeśli takie dane posiadasz, proszę o literaturę. Białka mogą się znaleźć w 4 kompartmentach: błona zew. przestrzeń międzybłonowa błona wew. matrix. Samego mnie ciekawi, skąd komórka wie, gdzie i jakie białko umieścić?
4. Zanim białko wyruszy w drogę do mitochondrium musi zostać otoczone białkami opiekuńczymi Hsp70 i 90. Chronią one białko mitochondrialne przed agregacją/degradacją. Pytanie: skąd komórka wie, że należy potencjalne białko mitochondrialne związać z białkami opiekuńczymi?
5. Taki kompleks: białko mit-Hsp przemieszcza się do mitochondrium. Pytanie: skąd zna drogę?

AnnaWP
Posty: 3453
Rejestracja: 24 wrz 2010, o 12:58

Re: Transport białek do mitochondrium

Post autor: AnnaWP » 6 maja 2013, o 21:37

2. Zwykle rozpoznanie przez receptor oznacza dopasowanie do odpowiednika centrum aktywnego - reszty aminokwasów dopasowują się do struktury specyficznych miejsc receptora, wpływając na jego aktywność.
3. Sekwencje:
- presekwencja kierująca przy końcu aminowym białka, 20-60 aminokwasów, wspólny motyw strukturalny - tworzy alfa-helisy, ale nie jest aż tak konserwatywna pod względem sekwencji aminokwasów.
tworzy struktury alfa
- wewnętrzne sekwencje kierujące
Białka nie posiadające sekwencji kierującej trafiają do przestrzeni perymitochondrialnej - jak np. cytochrom c.

Przejście przez TOM
dwie główne drogi:
TIM23 - dodatnio naładowana presekwencja kierująca przy końcu aminowym, rozpoznawana przez ujemnie naładowaną domenę TIM23.
siłą napędową jest potencjał wewnętrznej błony
TIM22 - wewnętrzne sekwencje kierujące, białka trafiają do błony wewnętrznej.
Nie dysponuję przykładami sekwencji kierujących

4. Nie wie - struktura białka sprzyja przyłączeniu chaperonów. Deformacja białka, ujawnienie nieprawidłowych sekwencji może takie białka wykluczyć z ochrony i nawet przeznaczyć do degradacji.
Wszystkie informacje potrzebne zawarte są w strukturze białka, wynikającej z jego sekwencji aminokwasów.

5. Nie zna. Wędruje tu i tam, ale wpuszczą go tylko do właściwych miejsc.

Nie personifikuj zdarzeń molekularnych

Dane - Wojtaszek Biologia komórki roślinnej

szymon
Posty: 70
Rejestracja: 12 wrz 2008, o 17:52

[Link] Transport białek do mitochondrium

Post autor: szymon » 7 maja 2013, o 20:44

AnnaW_UO pisze: - wewnętrzne sekwencje kierujące
Co masz na myśli? Czy posiadasz jakieś informacje ( prosiłbym o artykuły lub bazy danych, a nie książki, bo do nich mam trudniejszy dostęp), dowodzące istnienia takich sekwencji i ich związku z konkretną lokalizacją w danym przedziale mitochondrium.
AnnaW_UO pisze: Białka nie posiadające sekwencji kierującej trafiają do przestrzeni perymitochondrialnej - jak np. cytochrom c.
Poproszę o jakichś artykuł dowodzący tego, co piszesz.
Lubię takie problemy rozstrzygać na konkretnych organizmach, najlepiej modelowych, bo są wnikliwie badane. Wykonałem dzisiaj wysiłek, i przeanalizowałem doskonałą bazę yeastgenome.org
Z spośród 747 białek niecałe 50% zawiera sekwencję kierującą ( transit peptide). Co ciekawe, i sprzeczne z tym, co piszesz, białka nie posiadające sekwencji sygnalnych trafiają do różnych przedziałów. Spośród 69 białek błony zewnętrznej, tylko jedno miało sekwencję kierującą. Jak zatem one trafiają do mito?
AnnaW_UO pisze: Przejście przez TOM
dwie główne drogi:
TIM23 - dodatnio naładowana presekwencja kierująca przy końcu aminowym, rozpoznawana przez ujemnie naładowaną domenę TIM23.
siłą napędową jest potencjał wewnętrznej błony
TIM22 - wewnętrzne sekwencje kierujące, białka trafiają do błony wewnętrznej.
To prawda, ale jak zwykle w przyrodzie, mechanizm jest bardziej skomplikowany, gdyż istnieje kilka kompleksów translokacyjnych.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18672008
AnnaW_UO pisze: Nie dysponuję przykładami sekwencji kierujących
AnnaW_UO pisze: 4. Nie wie - struktura białka sprzyja przyłączeniu chaperonów. Deformacja białka, ujawnienie nieprawidłowych sekwencji może takie białka wykluczyć z ochrony i nawet przeznaczyć do degradacji.
Wszystkie informacje potrzebne zawarte są w strukturze białka, wynikającej z jego sekwencji aminokwasów.
Ustalmy pewne fakty. Jak zrozumiałem artykuł str.4 1. Do potencjalnego białka mito. zostają przyłączone specyficzne białka opiekuńcze z rodziny Hsc70 i białko HSP90.
Białka opiekuńcze to liczna grupa, których zadaniem jest ochrona innych białek przed agregacją i degradacją oraz pomagają w uzyskaniu prawidłowej konformacji. Komórka wybiera konkretne np. hsp90, spośród kilkudziesięciu innych przyzwoitek i dostarcza je również do konkretnej makrocząsteczki, spośród tysięcy innych rodzajów makrocząsteczek. Całość odbywa się w ogromnym zagęszczeniu cytoplazmy, gdzie obecne są miliony makrocząsteczek nieustannie ze sobą oddziałowujące. To zjawisko określane jako macromolecular crowding en.wikipedia.org/wiki/Macromolecular_crowding
Zwróć uwagę, jak wielkie jest wielkie jest tam zagęszczenie:
Crowded_cytosol.png
Komórka musi wiedzieć, a ścislej znać mechanizm odczytu i interpretacji tej informacji zawartej w strukturze białek. Sekwencje kierujące nie są przyczyną, że białko dociera do mitochondrium. One są warunkiem koniecznym w wielu wypadkach, bo tylko co 2 zawiera ją u drozdży, ale nie wystarczajacym do zintegrowania procesu transportu do mitochondrium
- jakościowo tzn. ściśle określone białka tworzą kompleks transportowy
- ilościowo tzn. w odpowiedniej proporcji
- czasowy tzn makrocząsteczki muszą szybko być ze sobą związane, aby nie ulec niespecyficznym, destruktywnym wiązaniom
- przestrzenny tzn. specyficzne białka muszą zostać do siebie w określonym miejscu dostarczone, czyli to spotkanie molekularne nie może być przypadkowe, i w okreslone miejsce dostarczone, czyli mito.
AnnaW_UO pisze: 5. Nie zna. Wędruje tu i tam, ale wpuszczą go tylko do właściwych miejsc.
To byłby chaos, a nie zintegrowany proces transportu białek do mito. w sposób opisany przeze mnie powyżej. Co to są właściwe miejsca? Kto o tym decyduje, czyli gdzie jest potrzebna do tego informacja

szymon
Posty: 70
Rejestracja: 12 wrz 2008, o 17:52

Re: Transport białek do mitochondrium

Post autor: szymon » 7 maja 2013, o 20:55

Warto wiedzieć, że białko Hsp90 jest b. liczne ok 130000 makrocząsteczek w komórce drożdzy i wchodzi w specyficzne interakcje nie tylko z białkami mitochondrianymi ( tych jest mniejszość!), ale cytoplazmatycznymi, jądrowymi, ER itd. W sumie ponad 1000 specyficznych oddziaływań. Pomimo tych interakcji, te białka nie trafiają do mitochondrium.
thebiogrid.org/35364
Wykres interakcji Hsp90
thebiogrid.org/viewer.php?geneID=35364
Jak to wyjaśnisz?

labowy

Re: Transport białek do mitochondrium

Post autor: labowy » 8 maja 2013, o 11:08

nature.com/nrm/journal/v11/n9/abs/nrm2959.html

Tu chyba znajdziesz wszystko co do 2010 roku wiadomo. W biologii juz tak jest ze nie ma uniwersalnej odpowiedzi. Nie wszystkie bialka musza byc transortowane w ten sam sposob, co wiecej ich lokalizacja nie musi byc determinowana wylacznie przez jeden czynnik.

Te bazy danych nie sa wyrocznia odnosnie interakcji. Podaja tylko to co do tej pory gdzies komus wyszlo. Czesto sa cytowane nieprawdziwe interakcje lub potencjalnie prawdziwe bazujac na pojedynczym eksperymencie.
Co do programow i sekwencji, to podobnie jak z baza danych. Sa napisane na podstawie jakiegos eksperymentu z kilkoma wybranymi modelami, ktore sa dobrze identyfikowane. Jednak te przewidywania nie musza byc prawdziwe dla wszystkich bialek.

szymon
Posty: 70
Rejestracja: 12 wrz 2008, o 17:52

Re: Transport białek do mitochondrium

Post autor: szymon » 8 maja 2013, o 17:54

Tylko, że artykuł nie jest w pełni dostępny, a jedynie abstrakt. Posiadasz może link do pełnego artykułu?

szymon
Posty: 70
Rejestracja: 12 wrz 2008, o 17:52

Re: Transport białek do mitochondrium

Post autor: szymon » 9 maja 2013, o 15:26

labowy pisze:

W biologii juz tak jest ze nie ma uniwersalnej odpowiedzi. Nie wszystkie bialka musza byc transortowane w ten sam sposob, co wiecej ich lokalizacja nie musi byc determinowana wylacznie przez jeden czynnik.
Jasne. Nie szukam jednej odpowiedzi, ale wyjaśnienia mechanizmu, znalezienia modelu, który tłumaczyłby integrację procesu transportu białek do mitochondrium, a chyba co do tego, to nie ma wątpliwości.
labowy pisze:

Te bazy danych nie sa wyrocznia odnosnie interakcji. Podaja tylko to co do tej pory gdzies komus wyszlo. Czesto sa cytowane nieprawdziwe interakcje lub potencjalnie prawdziwe bazujac na pojedynczym eksperymencie.
Jeśli uważasz, że podane przeze mnie bazy podają nieprawdziwe informacje, to czekam na dowody.
labowy pisze:
Co do programow i sekwencji, to podobnie jak z baza danych. Sa napisane na podstawie jakiegos eksperymentu z kilkoma wybranymi modelami, ktore sa dobrze identyfikowane. Jednak te przewidywania nie musza byc prawdziwe dla wszystkich bialek.
Nie ma idealnych programów, ani modeli, ale w ramach tych, które mamy udaje nam się przewidzieć z wysokim prawdopodobieństwem, czy dane białko ma np. sekwencję kierującą czy jej nie ma. trzeba mieć jakichś punkt wyjścia do analiz, a modele i programy są w tym pomocne, choć nie wszystko wyjasniaja.
Udało mi się znależć artykuł i postaram się odnieść do niego.
Załączniki
mitochondrial-protein-import.pdf
(3.24 MiB) Pobrany 11 razy

szymon
Posty: 70
Rejestracja: 12 wrz 2008, o 17:52

[Film] Diffusion

Post autor: szymon » 11 lis 2015, o 15:19

Tutaj racjonalista.pl/forum.php/s,563494/z,0/d,1 zamieszczam dyskusję, jaką prowadziłem ponad 2 lata temu na forum racjonalista.pl w temacie Transport białek do mitochondrium. Do dzisiaj nie znalazłem, w dostępnych mi publikacjach naukowych, zadowalających odpowiedzi na kilka pytań:
1.Część białek nie zawiera przy swym końcu N- aminokwasowym sekwencji sygnalnej, ale posiada prawdopodobnie wewnętrzną sekwencję sygnalną, ale jej sekwencja nie jest zachowawcza . Nasuwa się zatem pytanie o mechanizm ich transportu do mitochondrium, a ściślej rozpoznania przez receptor?
2. Nie ma jednoznacznych danych, potwierdzających związek między sekwencją sygnalną, a miejscem rezydowania białka. Białka mogą się znaleźć w 4 kompartmentach: błona zew. przestrzeń międzybłonowa błona wew. matrix. Samego mnie ciekawi, skąd komórka wie, gdzie i jakie białko umieścić?
3. Zanim białko wyruszy w drogę do mitochondrium często zostać otoczone białkami opiekuńczymi z rodziny Hsp70 i 90. Chronią one białko mitochondrialne przed agregacją/degradacją. Białko Hsp70/90 nie jest receptorem, nie wiąże się specyficznie do określonego białka, ale ma dużo potencjalnych białek, z którymi może wchodzić lub wchodzi w interakcję ,a mimo to nie są one transportowane do mitochondrium. Pytanie: skąd komórka wie, że należy potencjalne białko mitochondrialne związać z białkami opiekuńczymi?
5. Taki kompleks: białko mit-Hsp przemieszcza się do mitochondrium. Pytanie: jaki jest mechanizm transportu, biorąc pod uwagę problem molecular crowding

Czy znamy dzisiaj odpowiedzi na te pytania

pozdrawiam szymon

ODPOWIEDZ
  • Podobne tematy
    Odpowiedzi
    Odsłony
    Ostatni post