Частица за разпознаване на сигнали (SRP): функция, структура и роля в клетката

Частицата за разпознаване на сигнали (SRP): функция, структура и роля — как насочва белтъци към ER и клетъчни мембрани.

Частицата за разпознаване на сигнали (SRP) е често срещана молекула, която се намира в цитоплазмата. Тя е рибонуклеопротеин (комплекс от белтък и РНК). SRP разпознава кратък хидрофобен сигнален пептид, който се формира в началото на белтъка, докато той се синтезира от рибозомата, и насочва тези белтъци към мембрани — при еукариотите към мембраната на ендоплазмения ретикулум, а при прокариотите към плазмената мембрана (плазмената мембрана).

Структура и състав

SRP е рибонуклеопротеин, т.е. съдържа специфична РНК и няколко протеина. Съставът му варира между организмите, но общите особености са:

• SRP РНК — при еукариотите това е 7SL РНК; при бактериите еквивалентът е 4.5S РНК. РНК-то оформя скеле, към което се свързват протеините и участва в функционалните промени по време на таргетирането.
• Белтъчни субединици — при човека и други еукариоти SRP включва няколко протеина (например SRP9, SRP14 — участващи в „Alu“ домейна, SRP19, SRP54, SRP68 и SRP72). SRP54 е особено важен: той разпознава сигналния пептид и има GTPазна активност. При бактериите комплексът е по-прост и основен белтък е Ffh (хомолог на SRP54).

Функция и механизъм

Основната роля на SRP е да осигури правилното локализиране на секреторните и мембранните белтъци чрез ко-транслационно насочване. Механизмът в общи линии включва следните стъпки:

• Веднага щом в синтетизиращия се полипептид се появи сигналният пептид, той се свързва със SRP, формирайки комплекс SRP–рибозома–настоящ полипептид.
• Свързването често предизвиква временна пауза на транслацията (translation arrest), което предотвратява напълно синтезиране на белтъка в цитозола и улеснява целенасочването.
• Комплексът се придвижва до мембранния SRP-рецептор (при еукариотите това е комплексът SRα/SRβ; при бактерии рецепторът е FtsY).
• SRP и рецепторът взаимодействат чрез GTP-зависим процес: свързването на GTP и последващото му хидролизиране регулира отделянето на SRP и предаването на рибозомата към транслакона (Sec61 в ER при еукариотите, SecYEG при бактерии).
• След освобождаване на SRP рибозомата възобновява протеиновия синтез, като полипептидът се изтласква през трансмембранната пора на транслакона до лумена на ER или извън клетъчната мембрана.

Разлики между еукариоти и прокариоти

• При еукариотите SRP е по-сложен, с няколко допълнителни протеини и по-голяма РНК (7SL). Таргетирането обикновено е ко-транслационно към мембраната на ендоплазмения ретикулум.
• При бактериите SRP е по-малък и обикновено се състои от Ffh и 4.5S РНК; рецепторът е FtsY, а целта е плазмената мембрана.
• Има и пост-транслационни механизми за доставки (напр. чрез SecA), които работят паралелно с SRP за някои белтъци.

Биологично значение и медицински аспекти

SRP е „универсално запазен“ — тоест присъства в почти всички живи организми, защото правилното локализиране на белтъците във вътрешността или в мембраните е критично за клетъчната функция. Нарушения в компонентите на SRP или в рецептора могат да доведат до дефекти в секрецията и мембранното вграждане на белтъци.

В човека автоантитела срещу SRP (anti‑SRP) са асоциирани с определена форма на имуно-медиирана некротизираща миопатия — важно клинично наблюдение при диагностика на мускулни заболявания.

Проучвания и техники

Механизмът и структурите на SRP се изучават с методи като крио-електронна микроскопия, рентгенова кристалография, биохимични анализи на свързване и генетични експерименти. Тези изследвания помагат да се разбере динамиката на взаимодействията между SRP, рибозомата, сигнала и транслакона.

В обобщение, SRP е ключов клетъчен машинен комплекс за насочване на белтъци към мембрани; неговата РНК и протеинови компоненти координират разпознаването на сигналните пептиди, временната пауза в транслацията и доставката на нарастващия полипептид до транслакона, където белтъкът се вгражда или се секретира към нужната клетъчна локализация.

Въпроси и отговори

В: Какво представлява частицата за разпознаване на сигнали (SRP)?

Въпрос: Какво се случва, когато комплексът SRP-рибозома се свърже с рецептор на клетъчната мембрана?

В: Какво прави рибозомата, след като SRP я освободи?

В: Каква е функцията на SRP в клетката?

В: Каква е целта на SRP при еукариотите?

В: SRP среща ли се във всички живи същества?

В: Съставът на SRP варира ли значително между отделните организми?

Търсене по буква