Липид-связанные белки и углеводородные якоря.

В эукариоти ческих клетках определённые ковалентно присоединённые липиды фиксируют ("ставят на якорь" (anchor), "заякоривают") некоторые белки на одной из поверхностей плазматической мембраны или на определён­ных внутриклеточных мембранах.

Мембранными якорями являются жирные кислоты (ацильные остатки пальмитиновой (Cje) или миристиновой (Си) кислоты) или изопреноиды (пренильные остатки фарнезол (С15) или геранилгераниол (Сго))- Кроме того, используется гликозилированный фосфатидилинози­тол (glycosylphosphatidylinositol, GPI) (рисунок 41).

Рисунок 41 - Липофильные якоря: а - миристиновый: б - пальмитиновый: в - фарнезольный: г - GPI-якорь. Серыми кружками обозначены: I - инозит: М - манноза: С - N-ацетилглюкозамин: G - галактоза: Е - этаноламин

По типу используемых липофильных якорей липид-связанные белки разделяют на три группы.

1. Цитозольные белки первой группы присоединяют к глицину (Gly) на N-конце белковой цепи жирнокислотную ацильную группу (например, миристат или пальмитат), которая и погружается в липидный монослой на цитозольной стороне плазматической мембраны (рисунок 42, ацилирова­ние). Связывание белков первой группы может играть важную роль в функционировании данного белка. Например, белок v-Src, мутантная форма тирозин-киназы, становится онкогеном и может трансформировать клетку, только если у него миристилирован (ацилирован) N-конец.

Рисунок 42 - Связывание белков на мембране с помощью липидных якорей

2. Цитозольные белки второй группы фиксируются на цитозольной стороне мембраны с помощью ненасьнценной жирнокислотной ацильной группы (изопреноидной цепи), которая присоединена к цистеину (Cys) белка на (или вблизи) С-конца (рисунок 39, пренилирование).

В этих белках фарнезол (Cjs) или геранилгераниол (Сго) связываются тиоэфирной связью с тиольной (-SH) группой цистеина. Эти пренилъные якоря синтезируются из изопрена.

В некоторых случаях, для того, чтобы упрочнить связь белка с мем­браной, к соседнему цистеину белка присоединяется вторая геранилгера- нильная или пальмитатная группа. Таким двойным якорем, например, удерживается на цитозольной стороне плазматической мембраны сиг­нальный ГТФазный белок Ras. Другой пример использования двойного

якоря - связывание на цитозольной стороне мембран внутриклеточных везикул ГТФазного белка Rab, который участвует в процессе слияния мембран.

3. Некоторые поверхностные белки клетки и сильно гликозилиро­ванные протеогликаны внеклеточного матрикса связываются с экзоплаз­матической стороной плазматической мембраны липофильным якорем третьего типа - гликофосфатидилинозитолом (GPI-якорь) (рисунок 42). Точная структура GPI-якоря варьируется в широких пределах в клетках разного типа, но в нем обязательно есть фосфатидилинозитол (PI), чьи два жирнокислотных хвоста и встраиваются в мембрану, фосфоэтаноламин, который ковалентно присоединяет якорь к С-концу белка и несколько сахарных остатков. Один из примеров организации GPI-якоря приведён на рисунке 41.

В целом ряде экспериментов было доказано, что наличие GPI-якоря является необходимым и достаточным условием для связывания белка с мембраной. Например, фермент фосфолипаза С (рисунок 28) разрезает связь фосфат-глицерол и в фосфолипидах, и в GPI-якорях. Обработка клеток фосфолипазой С приводит к отделению с поверхности клеток таких GPI-заякоренных белков, как Thy-І и PLAP (рисунок 33).

Как отмечалось выше, PLAP концентрируется на более упорядочен­ных мембранных островковых микродоменах, обогащённых сфинголипи- дами и холестеролом (рисунок 33). Хотя PLAP и другие GPI-заякоренные белки расположены по другую сторону мембраны от ацил-заякоренных белков, оба типа мембранных белков концентрируются в липидных ост­ровках. В отличие от них пренилированные белки в липидных островках не обнаружены.