소포체에서의 단백질의 이동, 접힘과 가공

http://biostudy.tistory.com/136 이어서 글을 진행합니다.

단백질, 폴리펩티드가 Translocon에 들어가기 위해선 꼬이지 않게 되어여 하고

이를 방지하기 위해서 Hsp40과 Hsp70 샤페론을 사용하게 되며 또한 Hsp70 샤페론(Bip)는 translocon 통로서 소포체로 폴리펩티드를 끌어올리는데 사용되어진다. (Protein folding in the ER is assisted Bip)

membrane spanning region 에서 내재성 막 단백질은 20개에서 25개정도의 소수성 아미노산이 알파 헬릭스로 박히게 되는데 이는 세포질과 소포체 내강 사이의 소포체 막에서 이뤄지며 폴리펩티드의 N과 C의 방향 상관 없이 이뤄진다.

단백질들은 Translocon을 지나고 signal peptidase로 잘리게 되는데 막관통 알파 헬릭스(나선)에 정박하게 되고, stop transfer sequence로 변화하게 된다.

이는 translocon에서 옆이 뚫려 지질 이중층으로 들어가며 결국 폴리펩티드 성장 부위인 카르복시 말단부위는 세포질에 남게 된다.

따라서 세포질에서는 C, 소포체막에서는 정지 전달 서열이, 그리고 그 내부인 소포체 내강에서는 N이 남고 Signal peptidase가 잘라주는 모양을 갖추게 된다.

추가로 internal signal sequence가 SRP로 인식되어 소포체로 보내질 수 도 있는데 이는 Signal peptidase로 잘리지 않아 N terminal과 C terminal의 방향을 바꿀 수 있게되며 여러번 관통도 가능해지는 모습을 보일 수 있다.

소포체에서의 단백질 접힘과 가공은 ER 막과 ER 루멘에서 전위할때 루멘 단백질로 인하게 되는데 Hsp70 샤페론(Bip)가 도와주듯이 모습을 갖춘다.

이 중에서 시스테인은 잔기의 곁사슬 사이에서 이황화 결합으로 소포체 내 단백질 접힘과 조립 시 중요한 역할을 하게 되는데 세포질 내에서는 환원 상태를 유지하며 -SH로 반응을 하지 않는데 반헤, ER에서는 산화성 환경을 가지고 있기 때문에 이황화결합(S-S)을 촉진시켜 단백질에게 도움을 준다. (Disulfide bond within or between protein form easily in which of the ER but not cytosol)

이는 Protein disulfide isomerase(PDI)로 촉진되며 이황화결합 안정화에 도움이 된다.

잘못된 Aggregation 방지로 당화(N-결합 Glycosylation)을 하는데 이는 dolichol carrier로 하게 된다.

GPI anchor는 transmembrane protein으로써 ER 내강막에 메달려 붙는데 이는 소포체 내에서 품질을 조절하게 된다.

ER 내에서는 단백질 접힘이 느리고 misfold가 많기 때문에 ERAD(ER-associated degradation)으로 처리해 세포질로 보내고 유비퀴닌 프로테아솜으로 분해하게 된다.

misfold 감지법으로는 샤페론 혹은 소포체 루멘에 있는 단백질 가공 효소가 작용하여 감지하는데 샤페론 calreticulin이 당단백질에 있는 잔기를 인식하여 fold를 유도하게 되며 이후 ERAD로 처리한다.

따라서 unfolded protein response(UPR)로 소포체 내 접히지 않은 단백질이 과다시 시작하며 단백질이 들어오는 양이 적으면 샤페론 양이 늘어나고 그래도 접히지 않는다면 programmed cell death가 시작된다.