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Membranproteine

Synthese von Membranproteinen am ER

In Eukaryonten werden die meisten sekretierten Proteine und Membranproteine nach ihrer Synthese im Cytoplasma ins ER gebracht, von wo aus sie durch vesikulären Transport weiterbefördert werden (Rothman 1996).

Woher weiß nun eine eukaryontische Zelle, ob es sich bei einem neusynthetisierten Protein um ein lösliches Cytoplasma-Protein oder ein sezerniertes Protein bzw. ein Membranprotein handelt?

Während lösliche Proteine und die kerncodierten mitochondrialen Proteine an freien Ribosomen im Cytoplasma synthetisiert werden, findet die Synthese sezernierter Proteine und Membranproteine am so genannten rauhen endoplasmatischen Retikulum (RER) statt, also an Ribosomen, die an das ER gebunden sind. Freie Ribosomen und Ribosomen des ER unterscheiden sich nicht, das Signal für die Art und Weise der Translation ist in der Sequenz der mRNA enthalten.

Sekretorische Proteine und integrale Membranproteine besitzen ein Signalpeptid am N-Terminus (die Translation schreitet vom N- zum C-Terminus fort, der N-Terminus wird also zuerst synthetisiert). Wenn die wachsende Aminosäure-Kette eine Länge von etwa 80 Aminosäuren erreicht hat, interagiert das Signalpeptid mit einem Protein, dem SRP (signal recognition particle), im Cytoplasma. Diese Interaktion mit dem SRP unterbricht die Translation, und der Komplex aus SPR/Ribosom/wachsender Peptidkette diffundiert zur Oberfläche des RER. Dort wird er an den SRP-Rezeptor (auch docking-Protein genannt) gebunden, der auf der cytoplasmatischen Seite des ER lokalisiert ist und in Kontakt zum Sec61p Translokationskomplex (Rapoport 1992) steht. Die Translation wird nun weitergeführt und die wachsende Peptidkette wandert durch die Membran.

Im Lumen des ER wartet schon das Hitzeschock-Protein BiP und hilft dabei, den Proteinkomplex durch die Membran zu ziehen. Faltung und Oligomerisierung im ER hängt auch oft von anderen Chaperonen wie dem Calnexin/Calreticulin-System ab.

Literatur

Rothman, J. E. (1996): Felix Hoppe-Seyler Lecture 1996. Mechanisms of intracellular protein transport.. In: Biol. Chem.. 377 , 407-410
Rapoport, T. A. (1992): Transport of proteins across the endoplasmic reticulum membrane.. In: Science. 258 , 931-936

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