Рецепторы, ответственные за хемотаксис Е. coli

К этому семейству белков относятся четыре рецептора. Их часто считают продуктами четырех генов – tsr, tar, tap и trg. Например, Wr‑белок связывается с аттрактантом серином, а также опосредует хемотаксис в ответ на репеллент лейцин. Наиболее полно изучен рецептор для аспартата, который связывается с аттрактантом аспартатом, а также с мальтозосвяззывающим белком. Все четыре рецептора содержат единственную полипептидную цепь. Данные об их первичной структуре позволяют предположить, что это трансмембранные белки, которые имеют по две пронизывающие мембрану а-спирали. Характер укладки рецептора для аспартата, представленный на рис. 9.12, согласуется с результатами экспериментов по слиянию генов, а также с генетическими и биохимическими данными. Биохимические свойства рецептора для аспартата свидетельствуют о том, что он, по-видимому, представляет собой тетрамер. Все четыре хемотаксических белковых рецептора имеют высококонсервативные С-концевые половины, составляющие цитоплазматические домены; N‑концевые части, составляющие периплазматические домены, гораздо менее консервативны.

Рецептор для аспартата выполняет три разные функции.

1. Связывание аспартата, за которое ответствен N‑концевой домен, обращенный в периплазму. Белки с укороченным цитоплазматическим доменом тем не менее связываются с аспартатом нормально.

2. Передача сигнала, в которой участвуют аминокислотные остатки трансмембранных спиралей; об этом свидетельствуют результаты замещения лизина в положении 19 на аланин в первой трансмембранной спирали. Полученный мутантный рецептор связывает аспартат, но не индуцирует ответной реакции, что, вероятно, обусловлено изменением конформации белковой молекулы. Показано также, что рецептор может связываться с аспар-татом и с мальтозосвязывающим белком одновременно, при этом ответы усиливают друг друга. Природа конформацнонного изменения в рецепторе, индуцируемого связыванием лиганда, неизвестна, но, по-видимому, это изменение затрагивает значительную часть полипептида. Механизм, с помощью которого рецептор влияет на «мотор», приводящий в движение жгутики, также неизвестен; установлено только, что в нем участвует С-концевой домен рецептора и он может быть связан с фосфорилнрованием одного из других белковых компонентов системы.

3. Адаптация, которая заключается в том, что система способна реагировать на увеличение концентрации лишь непродолжительное время; через несколько минут рецептор десенсибилизуется, т. е. адаптируется к новой концентрации аттрактанта. Но затем рецептор вновь приобретает способность реагировать на дальнейшие изменения концентрации аттрактанта. Частично это связано с метилированием и деметилированием рецептора по нескольким глутаминовым остаткам, расположенным в цитоплазматическом домене. Адаптация отсутствует у рецепторов с укороченным С-концом; эта мутантная форма реагирует на аспартат в течение всего времени, пока последний находится в среде.

В ходе многочисленных экспериментов была продемонстрирована кажущаяся независимость функциональных доменов, расположенных на N- и С-концах белка. Такие белки обладали хемотаксической активностью по отношению к серину. Подобные конструкции наблюдались также у семейства рецепторов пептидных гормонов животных клеток.

Из всего сказанного можно сделать следующие выводы.

1. Существует семейство трансмембранных рецепторов с родственными последовательностями.

2. Наличие у рецепторов разных функций предполагает, что у них имеются разные структурные и функциональные домены.

3. И высшие, и низшие организмы обладают системой передачи сигнала, в которую вовлечены другие цитоплазматические белки, вероятно каким-то образом модифицирующиеся благодаря конформационному изменению, которое претерпевает рецептор при связывании лиганда.

4. Система адаптируется к сигналу, т. е. может отвечать на него лишь непродолжительное время. Это свойство присуще многим системам клеточного ответа; его называют также десенсибилизацией.


Шар или картофелина?
Рис. “Неделна правда” (ЧССР) Стоило человеку однажды посмотреть на планету Земля из кос­мических далей, как сразу же появилось поэтическое название “голубая планета”. Но специальному оборудованию, которым насыщены искусст­венные спутники Земли, не дано поэтизировать, и потому они “взирают” на голубую планету беспристрастным оком. ...

Тип кольчатые черви. Дождевые черви
Дождевые, или земляные, черви хорошо знакомы каждому. В сырую погоду — после дождя — они появляются на поверхности земли (потому их и назвали дождевыми), а в остальное время держатся в почве. Любители удить рыбу, которым черви нужны для наживки крючков, хорошо знают, что искать червей нужно в "жирной" земле, богатой перегноем ...

Роль клетки в эволюции живого
Появление первой примитивной клетки стало началом биологической эволюции жизни на планете. Что послужило причиной возникновения именно живой клетки из неживого, до сих пор неизвестно, существует несколько гипотез, однако большинство из них говорит о том, что имел место некий доклеточный предок – протобионт, из которого впоследствии сфор ...