Målpeptid

En målpeptid är en kort (3-70 aminosyror lång) peptidkedja som styr transporten av ett protein till en specifik region i cellen , inklusive kärnan , mitokondrierna , endoplasmatiskt retikulum (ER), kloroplast , apoplast , peroxisom och plasma membran . Vissa målpeptider klyvs från proteinet av signalpeptidaser efter att proteinerna har transporterats.

Typer efter proteindestination

Utsöndring

Nästan alla proteiner som är avsedda för den sekretoriska vägen har en sekvens bestående av 5-30 hydrofoba aminosyror på N-terminalen , som vanligtvis kallas signalpeptiden, signalsekvensen eller ledarpeptiden. Signalpeptider bildar alfa-spiralformade strukturer. Proteiner som innehåller sådana signaler är avsedda för antingen extracellulär sekretion, plasmamembranet, lumen eller membranet hos antingen (ER), Golgi eller endosomer. Vissa membranbundna proteiner riktas mot den sekretoriska vägen av sin första transmembrandomän, som liknar en typisk signalpeptid.

I prokaryoter styr signalpeptider det nysyntetiserade proteinet till den SecYEG-proteinledande kanalen, som finns i plasmamembranet . Ett homologt system existerar i eukaryoter , där signalpeptiden styr det nysyntetiserade proteinet till Sec61-kanalen, som delar strukturell och sekvenslikhet med SecYEG, men som finns i det endoplasmatiska retikulumet. Både SecYEG- och Sec61-kanalerna kallas vanligtvis för translokon , och transit genom denna kanal kallas translokation. Medan utsöndrade proteiner träs genom kanalen, kan transmembrandomäner diffundera över en lateral grind i translokonet för att delas in i det omgivande membranet.

ER-retentionssignal

I eukaryoter transporteras de flesta av de nysyntetiserade sekretoriska proteinerna från ER till Golgi-apparaten . Om dessa proteiner har en speciell 4-aminosyraretentionssekvens för ER:s lumen, KDEL , på deras C-terminal , hålls de kvar i ER:s lumen eller dirigeras tillbaka till ER:s lumen (i fall där de flyr) via interaktion med KDEL-receptorn i Golgi-apparaten. Om signalen är KKXX kommer retentionsmekanismen till ER att vara liknande men proteinet kommer att vara transmembranalt.

Kärna

En nukleär lokaliseringssignal (NLS) är en målpeptid som leder proteiner till kärnan och är ofta en enhet som består av fem grundläggande, positivt laddade aminosyror. NLS är normalt beläget var som helst på peptidkedjan.

En nukleär exportsignal (NES) är en målpeptid som leder proteiner från kärnan tillbaka till cytosolen. Den består ofta av flera hydrofoba aminosyror (ofta leucin) med mellanrum av 2-3 andra aminosyror.

Många proteiner är kända för att ständigt pendla mellan cytosolen och kärnan och dessa innehåller både NES och NLS.

Nucleolus

Nukleolen i kärnan kan riktas mot en sekvens som kallas en nukleolär lokaliseringssignal (förkortat NoLS eller NOS) .

Mitokondrier och plastid

Den mitokondriella inriktningssignalen, även känd som presekvens , är en 10-70 aminosyror lång peptid som leder ett nysyntetiserat protein till mitokondrierna . Den finns i N-änden och består av ett alternerande mönster av hydrofoba och positivt laddade aminosyror för att bilda vad som kallas en amfipatisk helix. Mitokondriella målsignaler kan innehålla ytterligare signaler som sedan riktar proteinet till olika regioner i mitokondrierna, såsom mitokondriella matrisen eller inre membranet. I växter riktar sig en N-terminal signal (eller transitpeptid ) till plastiden på liknande sätt. Liksom de flesta signalpeptider spjälkas mitokondriella målsignaler och plastidspecifika transitpeptider när målsökningen är klar. Vissa växtproteiner har en N-terminal transportsignal som riktar sig till båda organellerna som ofta kallas dubbelriktad transitpeptid. Ungefär 5 % av totala organellproteiner förutspås vara dubbelriktade, men det specifika antalet kan vara högre med tanke på den varierande graden av ackumulering av passagerarproteiner i båda organellerna. Inriktningsspecificiteten för dessa transitpeptider beror på många faktorer inklusive nettoladdning och affinitet mellan transitpeptider och organelltransportmaskineri.

Peroxisom

Det finns två typer av målpeptider som riktar sig mot peroxisom , som kallas peroxisomala målsignaler (PTS). Den ena är PTS1, som är gjord av tre aminosyror på C-terminalen. Den andra är PTS2, som är gjord av en 9-aminosyrasekvens som ofta finns på N-terminalen av proteinet.

Exempel på målpeptider

Följande innehåll använder protein primär struktur enbokstavsplacering. Ett "[n]"-prefix indikerar N-terminalen och ett "[c]"-suffix indikerar C-terminalen ; sekvenser som saknar någondera finns i mitten av proteinet.

Mål	Sekvens	Källprotein eller organism
kärna ( NLS )	PKKKRKV	SV40 stort T-antigen ()
Ut ur kärnan ( NES )	IDMLIDGLDLSD	HSV transkriptionsregulator IE63
ER, sekretion ( signalpeptid )	[n]MMSFVSLLLVGILFWATEAEQLTKCEVFQ	Laktalbumin ()
ER, retention ( KDEL )	KDEL[c]
Mitokondriell matris	[n]MLSLRQSIRFFKPATRTLCSSRYLL	S. cerevisiae COX4 ()
Plastid	[n]MVAMAMASLQSSMSSLSLSSNSFLGQPLSPITLSPFLQG	Pisum sativum RPL24 ()
Vikt sekret ( Tat )	(S/T)RRXFLK	Nära N-terminalen
peroxisom (PTS1)	SKL[c]
peroxisom (PTS2)	[c]XXXXRLXXXXXXHL

Se även

^ Rapoport T. (november 2007). "Proteintranslokation över det eukaryota endoplasmatiska retikulumet och bakteriella plasmamembran". Naturen . 450 (7170): 663–9. Bibcode : 2007Natur.450..663R . doi : 10.1038/nature06384 . PMID 18046402 . S2CID 2497138 .
^ Mariano Stornaiuolo; Lavinia V. Lotti; Nica Borgese; Maria-Rosaria Torrisi; Giovanna Mottola; Gianluca Martire & Stefano Bonatti (mars 2003). "KDEL- och KKXX-hämtningssignaler som läggs till samma reporterprotein bestämmer olik trafik mellan endoplasmatiskt retikulum, mellanrum och Golgi-komplex" . Cellens molekylärbiologi . 14 (3): 889–902. doi : 10.1091/mbc.E02-08-0468 . PMC 151567 . PMID 12631711 .
^ Carrie, Christopher; Small, Ian (februari 2013). "En omvärdering av dubbelinriktning av proteiner till mitokondrier och kloroplaster" . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molekylär cellforskning . 1833 (2): 253–259. doi : 10.1016/j.bbamcr.2012.05.029 . PMID 22683762 .
^ Sharma, Mayank; Bennewitz, Bationa; Klösgen, Ralf Bernd (december 2018). "Snarare regel än undantag? Hur man utvärderar relevansen av dubbelproteininriktning för mitokondrier och kloroplaster" . Fotosyntesforskning . 138 (3): 335–343. doi : 10.1007/s11120-018-0543-7 . ISSN 0166-8595 . PMID 29946965 . S2CID 49427254 .
^ Sharma, Mayank; Kretschmer, Carola; Lampe, Christina; Stuttmann, Johannes; Klösgen, Ralf Bernd (2019-06-01). "Inriktningsspecificitet för kärnkodade organellproteiner med en självmonterande verktygssats för delat fluorescerande protein" . Journal of Cell Science . 132 (11): jcs230839. doi : 10.1242/jcs.230839 . ISSN 0021-9533 . PMID 31085714 .
^ Baudisch, Bianca; Langner, Uwe; Garz, Ingo; Klösgen, Ralf Bernd (januari 2014). "Undantaget bevisar regeln? Dubbel inriktning av nukleärt kodade proteiner till endosymbiotiska organeller" . Ny fytolog . 201 (1): 80–90. doi : 10.1111/nph.12482 . PMID 24024706 . S2CID 32965612 .
^ Ge, Changrong; Spånning, Erika; Glaser, Elzbieta; Wieslander, Åke (januari 2014). "Importera bestämningsfaktorer för organellspecifika och dubbelriktade peptider av mitokondrier och kloroplaster i Arabidopsis thaliana" . Molekylär växt . 7 (1): 121–136. doi : 10.1093/mp/sst148 . PMID 24214895 .
^ "Pepscan-motiv" . shenlab.sols.unlv.edu . Hämtad 7 april 2019 .
^ "Subcellulär lokaliseringssignal" . metadb.riken.jp . Hämtad 7 april 2019 .
^ Lee, PA; Tullman-Ercek, D; Georgiou, G (2006). "Den bakteriella tvillingarginintranslokationsvägen" . Årlig översyn av mikrobiologi . 60 : 373–95. doi : 10.1146/annurev.micro.60.080805.142212 . PMC 2654714 . PMID 16756481 .

externa länkar

Target+Peptide vid US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
SPdb (Signal Peptide DataBase)
Förutsägelsesmetoder:
- SignalP — förutsäger närvaron och lokaliseringen av signalpeptidklyvningsställen i aminosyrasekvenser från alla domäner av organismer.
- PHOBIUS - kombinerad transmembrantopologi och signalpeptidprediktor

[1] Rapoport T. (november 2007). "Proteintranslokation över det eukaryota endoplasmatiska retikulumet och bakteriella plasmamembran". Naturen . 450 (7170): 663–9. Bibcode : 2007Natur.450..663R . doi : 10.1038/nature06384 . PMID 18046402 . S2CID 2497138 .

[2] Mariano Stornaiuolo; Lavinia V. Lotti; Nica Borgese; Maria-Rosaria Torrisi; Giovanna Mottola; Gianluca Martire & Stefano Bonatti (mars 2003). "KDEL- och KKXX-hämtningssignaler som läggs till samma reporterprotein bestämmer olik trafik mellan endoplasmatiskt retikulum, mellanrum och Golgi-komplex" . Cellens molekylärbiologi . 14 (3): 889–902. doi : 10.1091/mbc.E02-08-0468 . PMC 151567 . PMID 12631711 .

[3] Carrie, Christopher; Small, Ian (februari 2013). "En omvärdering av dubbelinriktning av proteiner till mitokondrier och kloroplaster" . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molekylär cellforskning . 1833 (2): 253–259. doi : 10.1016/j.bbamcr.2012.05.029 . PMID 22683762 .

[4] Sharma, Mayank; Bennewitz, Bationa; Klösgen, Ralf Bernd (december 2018). "Snarare regel än undantag? Hur man utvärderar relevansen av dubbelproteininriktning för mitokondrier och kloroplaster" . Fotosyntesforskning . 138 (3): 335–343. doi : 10.1007/s11120-018-0543-7 . ISSN 0166-8595 . PMID 29946965 . S2CID 49427254 .

[5] Sharma, Mayank; Kretschmer, Carola; Lampe, Christina; Stuttmann, Johannes; Klösgen, Ralf Bernd (2019-06-01). "Inriktningsspecificitet för kärnkodade organellproteiner med en självmonterande verktygssats för delat fluorescerande protein" . Journal of Cell Science . 132 (11): jcs230839. doi : 10.1242/jcs.230839 . ISSN 0021-9533 . PMID 31085714 .

[6] Baudisch, Bianca; Langner, Uwe; Garz, Ingo; Klösgen, Ralf Bernd (januari 2014). "Undantaget bevisar regeln? Dubbel inriktning av nukleärt kodade proteiner till endosymbiotiska organeller" . Ny fytolog . 201 (1): 80–90. doi : 10.1111/nph.12482 . PMID 24024706 . S2CID 32965612 .

[7] Ge, Changrong; Spånning, Erika; Glaser, Elzbieta; Wieslander, Åke (januari 2014). "Importera bestämningsfaktorer för organellspecifika och dubbelriktade peptider av mitokondrier och kloroplaster i Arabidopsis thaliana" . Molekylär växt . 7 (1): 121–136. doi : 10.1093/mp/sst148 . PMID 24214895 .

[8] "Pepscan-motiv" . shenlab.sols.unlv.edu . Hämtad 7 april 2019 .

[9] "Subcellulär lokaliseringssignal" . metadb.riken.jp . Hämtad 7 april 2019 .

[10] Lee, PA; Tullman-Ercek, D; Georgiou, G (2006). "Den bakteriella tvillingarginintranslokationsvägen" . Årlig översyn av mikrobiologi . 60 : 373–95. doi : 10.1146/annurev.micro.60.080805.142212 . PMC 2654714 . PMID 16756481 .