Периплазматические белки

Рис. 12-46. Этапы преобразования сигнала при хемотаксисе у бактерий. Химические аттрактанты связываются с хемотаксическими рецепторами типа 1 или 2 в плазматической мембране или с периплазматическими субстрат-связывающими белками, которые затем присоединяются к хемотаксическим рецепторам типа 3 или 4. Это приводит к активации рецепторов, и они передают внутрь клетки сигнал, заставляющий мотор жгутика вращаться против часовой стрелки в результате кувыркание подавляется и периоды прямолинейного движения становятся более длительными. Аттрактанты проникают в периплазматическое пространство снаружи через широкие каналы во внешней мембране

Периплазматические белки грамотрицательных бактерий выделяются в процессе легкого осмотического шока, которому клетки подвергают после ферментативного гидролиза пептидогликанового слоя клеточной стенки. Белки периплазмы составляют лишь 15 % всего белка клетки. Поэтому эффективно синтезируемый и [c.132]

Периплазматическое пространство, куда погружен пептидогликановый слой, заполнено раствором, в состав которого входят специфические белки, олигосахариды и неорганические молекулы. Периплазматические белки представлены двумя типами транспортными белками и гидролитическими ферментами. Транспортные белки — это переносчики, связывающиеся с соответствующими субстратами внешней среды и транспортирующие их от наружной мембраны к цитоплазматической. [c.37]

Между клеточной стенкой и клеточной мембраной имеется так называемое периплазматическое пространст-в о, лучше выявляемое у грамотрицательных бактерий Это очевидно связано с тем, что внутреннее осмотическое давление выше у грамположительных бактерий [(8,1 - 20,2) 10 Па], чем у грамотрицательных [(3,03-5,05) 10 Па] В периплазматическом пространстве обнаружены ферментные и неферментные белки [c.94]

Похожая добавочная N-концевая последовательность оказалась свойственной и растущим цепям ряда бактериальных белков, выводимых (экспортируемых) из цитоплазмы (см. табл. 3). В случае грамотрицательных бактерий этот экспорт белков происходит, либо в периплазматическое пространство (например, щелочная фосфатаза, мальтозосвязывающий белок, арабинозосвязывающий белок, пенициллиназа), либо далее во внешнюю мембрану (липопротеид внешней мембраны, X-рецептор). Начало синтеза экскретируемых белков приводит, по-видимому, к взаимодействию их гидрофобной N-концевой последовательности с внутренней цитоплазматической мембраной бактериальной клетки, так что они далее синтезируются на мембраносвязанных рибосомах. В течение элонгации (или в некоторых случаях после нее) может происходить отщепление N-концевой последовательности. По завершении синтеза, после терминации трансляции, готовый белок проваливается в периплазматическое пространство и далее, в зависимости от гидрофобности (гидрофильности) своей поверхности, либо остается в пери-плазматическом пространстве как водорастворимый белок, либо интегрируется во внешнюю мембрану. Здесь, как видно, имеется большая аналогия с ситуацией для секретируемых белков в эукариотических клетках. [c.280]

Перегрузка системы экспорта и нарушение правильной локализации жизненно важных белков хозяйской клетки вследствие перепроизводства чужеродного белка, экспортируемого из цитоплазмы к клеточной мембране или в периплазматическое пространство. [c.127]

У грамотрицательных микроорганизмов из-за наличия наружной мембраны в оболочке существуют более сложные смешанные механизмы с участием связывающих белков, локализованных в периплазматическом пространстве. Связывающие белки высокоспецифичны, образуют комплекс с субстратом и переносят его через периплазматическое пространство на соответствующие пермеазы, которые с затратой энергии транспортируют субстрат внутрь клетки. Обычно используется энергия в форме АТФ, но могут участвовать и другие соединения с макроэргическими связями. Транспортные системы с участием связывающих белков имеются и у грамположительных микроорганизмов, но тогда связывающие белки заякорены своей К-концевой частью в ЦПМ. Обобщенная схема организации транспортных систем, зависящих от экстрацеллюлярных связывающих белков, представлена на рис. 78. [c.106]

Рис. 12-47. Последовательные процессы активации и адаптации (в результате метилирования) хемотаксического рецептора. Обратите внимание, что активность рецептора (а значит, и частота кувырканий бактерии) в исходном и в адаптированном состоянии одинакова. Для простоты рецептор показан с двумя участками метилирования, в действительности же у каждого рецептора их четыре. При повышении концентрации лиганда доля времени, когда рецептор занят лигандом, увеличивается. Более высокая концентрация лиганда вызывает большее конформационное изменение рецептора, чем низкая, и приближает его состояние к предельно измененному. Однако медленное усиление метилирования через несколько минут восстанавливает исходную конформацию, причем большей концентрации аттрактанта соответствует большее число метильных групп на рецепторе. Рецептор теперь адаптирован. Хотя на схеме показано прямое присоединение лиганда к рецептору, в некоторых случаях он сначала присоединяется к периплазматическому субстрат-связывающему белку, который затем взаимодействует с

Клетки Е. соИ в естественных условиях не секретируют больших количеств белка. Однако они продуктивно секретировали ряд эукариотических полипептидов в периплазматическое пространство и несколько полипептидов в культуральную среду (табл. 4.24). Уровни экспрессии невысоки (<1% от суммарного белка клеток Е. соИ) по сравнению с таковыми при внутриклеточной экспрессии, однако здесь требуется меньшая степень очистки, чем в случае цитоплазматических продуктов. [c.131]

Некоторые грамотрицательные бактерии сек-ретируют в среду белок, называемый бактерио-цином. Он активирует фосфолипазу А, локализованную во внутренней мембране бактериальной клетки, в результате чего и внутренняя, и наружная мембраны становятся проницаемыми, и некоторые цито- и периплазматические белки высвобождаются в культуральную среду. Таким образом, можно встроить ген бактериоцина в плазмиду так, чтобы он находился под контролем сильного регулируемого промотора, трансформировать клетки Е. соН этой плазмидой и сделать их проницаемыми. Если же Е. oli уже несут ген бактериоцина, их можно трансформировать другой плазмидой, которая содержит ген нужного белка, сшитый с нуклеотидной последовательностью, кодирующей сигнальный пептид. Если оба гена находятся под контролем одного промотора, то их можно индуцировать одновре- [c.126]

По-видимому, это характерно для большинства экзоферментов и периплазматических белков, которые должны обладать способностью проникать через цитоплазматическую мембрану. Иа ЫНа-конце такого белка синтезируется лишний , так называемый сигнальный или лидерпый полипептид, определяющий специфическое взаимодействие с определенными компонентами цитоплазматической мембраны. В процессе трансляции этих белков возникает полисомпо-мембраппый комплекс, а растущий полипептид проталкивается через мембрану. [c.46]

В ряде случаев показано, что для секреции белков необходимо, чтобы продолжался нормальный синтез фосфолипидов. Подавление их новообразования, например, антибиотиком церу-ленином останавливает секрецию у бацилл, а также экспорт периплазматических белков у Е. соН. Очевидно, нормальные липидно-белковые взаимодействия в мембранах важны как для транспорта низкомолекулярных соединений, так и для экспорта и секреции белков. [c.68]

Необходимость энергизации мембраны специально исследовали применительно к периплазматическим белкам, связывающим лейцин, изолейцин и валин, мальтозу, -лактамазу и несколько белков внешней мембраны. [c.167]

Оказалось, что из клеток грамотрицательных бактерий, подвергнутых на холоду осмотическому шоку (быстрому переносу из гипертонической среды в гипотоническую в присутствии ЭДТА), освобождается ряд периплазматических ферментов и наряду с ними белки, способные активно связывать некоторые субстраты, образуя с ними прочные комплексы с константами диссоциации, близкими к величинам Кт, для соответствующих транспортных систем. Одновременно с освобождением периплазматических белков нарушается транспорт этих субстратов в клетки бактерий, а добавление шоковой жидкости или очищенных связывающих белков в некоторых случаях восстанавливает нормальный транспортный процесс. Синтез связывающих белков индуцируется параллельно с индукцией транспортной системы, а у мутантов, дефектных по транспорту, соответствующие связываюпдие белки отсутствуют. Таким образом, участие связывающих белков в транспорте не вызывает сомнений. [c.55]

Крюк (толщина 20 — 45 нм) состоит из белка, отличающегося от флагеллина, и служит для обеспечения гибкого соединения нити с базальным телом. Базальное тело содержит 9—12 различных белков и представляет собой систему из двух или четырех колец, нанизанных на стержень, являющийся продолжением крюка. Два внутренних кольца (М и 8) — обязательные составные части базального тела, в то время как наружные кольца (Р и Ь) отсутствуют у грамположительных эубактерий и, следовательно, не необходимы для движения. М-кольцо локализовано в ЦПМ, 8-кольцо располагается в периплазматическом пространстве грамотрицательных или в пептидогликановом мешке грамположительных эубактерий. [c.40]

М сахарозе, обрабатывать раствором ЭДТА (Ю " М), а затем разбавить холодной водой, то из них извлекаются белки, связывающие сахара, аминокислоты, ионы металлов и другие вещества. Один из белков с мол. весом 35 ООО специфически связывает галактозу. Локализация связывающих белков в бактериальных клетках точно не установлена Связывающие белки обычно относят к периплазматическим (разд. Г), однако они могут быть непрочно связаны с плазматической мембраной. [c.358]

Однако в мучае лков, проходящих сквозь мембрану снова в водную фазу (межмембранный просвет эндоплазматического ретикулума эукариот, периплазматическое пространство грамотрицательных бактерий, или вообще наружу), ситуация оказывается более сложной. Здесь, по-видимому, осуществляется многоэтапное сворачивание белка, с вовлечением ко-трансляционного и пост-трансляционного процессинга полипептидной цепи и ее энзиматических ковалентных модификаций. Как бы то ни было, в случае водорастворимых секреторных белков, полипептидная цепь сначала оказывается в гидрофобном окружении липидного бислоя мембраны и сворачивается, по-видимому, без формирования компактного гидрофобного ядра, а затем, по выходе из мембраны, она вынуждена перестраиваться из этой промежуточной конформации в водорастворимую глобулу с гидрофобным ядром и полярной поверхностью. [c.275]

Рис. 35. Формирование Sl-пили Е. соН по альтернативному шаперо-новому пути. Шаперон СооВ образует периплазматические комплексы с основными компонентами пилей СооА и ooD. Он помогает также стабилизации белка внешней мембраны СооС, который действует как канал для передачи наружу белковой фибриллы, образующей пилю (ВМ — внешняя мембрана)

Более того, имеются основания утверждать, что, по крайней мере, самые фундаментальные механизмы сигнального пептид-мембранного узнавания и последующего внутримембранного пептидного отщепления являются общими для эукариот и прокариот. В самом деле, бактерии, несущие рекомбинантные плазмиды с генами эукариотических секретируемых белков, могут синтезировать эти белки и эффективно секретировать их сквозь цитоплазматическую мембрану из клетки, специфически отщепляя амино-терми-нальный сигнальный сегмент. Например, крысиный препроинсулин, синтезируемый в Е. соИ, правильно процессируется в проинсулин, и последний секретируется из бактериальной цитоплазмы в периплазматическое пространство. [c.280]

Механизм окисления Fe " в дыхательной цепи изучен у Т. ferrooxidans. Дыхательная цепь этой бактерии содержит все типы переносчиков, характерные для дыхательной системы аэробных хемо-органотрофных эубактерий, но участок цепи, связанный с получением энергии, очень короток (рис. 98, А). Окисление Fe " происходит на внешней стороне ЦПМ в цитозоль через мембрану железо не проникает. Электроны с Fe акцептируются особым медьсодержащим белком — рустицианином, находящимся в периплазматическом пространстве. [c.379]

Наружная мембрана плотно прилегает к муреиновому слою и связана с ним липопротеинами. Муреиновый слой, видимо, свободно проницаем для различных веществ. Промежуток между муреином и плазматической мембраной называют перинлазматическим пространством. В нем находятся белки, в том числе деполимеразы (протеи-назы, нуклеазы), периферические белки плазматической мембраны и так называемые связующие белки. Последние участвуют в переносе некоторых субстратов в цитоплазму и служат рецепторами хемотаксических стимулов. Периплазматическое пространство, по всей вероятности, играет также роль в осморегуляции. [c.17]

Типичные грамположительные микроорганизмы имеют толстый, многослойный муреиновый мешок (толщина 20 — 50 нм), содержащий до 40 слоев пептидогликана (см. рис. 23). Грамотрицательные бактерии обладают более сложной клеточной оболочкой, имеющей внешнюю мембрану (см. рис. 24). По сравнению с ЦПМ внешняя мембрана (ВМ) является сильно асимметричным липидным бислоем, в котором внутренний слой состоит из фосфолипидов, а внешний — из липополисахаридов. Между цитоплазматической и внешней мембранами возникает уникальное образование, называемое периплазматическим пространством периплазмой). Муреиновый мешок таких бактерий встроен в периплазму и состоит всего лишь из одного слоя (толщина 3 нм). ВМ и муреиновый слой соединены липопротеином, который своим N-koh-цом с замещенными жирными кислотами погружен во внешнюю мембрану, а его карбоксильный конец связан с муреином. ВМ содержит белки-порины, формирующие поры. [c.39]

Рис. 6-55. Транспортная система, зависящая от периплазматическш субстрат-связываюгцих белков в бактериях с двойной мембраной. Растворенные вещества диффундируют через каналообразующие белки (порины), находящиеся во внещней мембране, и связываются с периплазматическими субстрат-связывающими белками. При этом белки испытывают конформационные изменения, приобретая способность связываться с белками-нереносчиками плазматической мембраны, которые затем перехватывают субстрат и активно транспортируют его через бислой. Эта стадия опосредуется гидролизом АТР. Пептидогликаны для простоты пе показаны Их пористая структура позволяет субстрат-

Мембраной (ЦПМ) осуществляется у дрожжей пиноцитоз — захват проникших в периплазматическое пространство капель липидов, углеводородов, белков. Образование пиноцитирующего пузырька и перенос его через мембрану по цитоплазме к вакуоле (а там гидролитические ферменты и т.д.) см. на рис. 3 в теме Транспорт . [c.45]

Процесс выделения полисахаридов можно облегчить путем изменения поверхностных свойств микроорганизма-продуцента (например, за счет удаления поверхностного полимерного ма-териала типа липополисахаридов) В подобных мутантных культурах происходит аутоагглютинация и спонтанная флоку-ляция, что уменьшает число необходимых операций центрифугирования. Однако нужно внимательно следить зачтем, чтобы у таких мутантов клеточный материал, например белки, не утекал из периплазматического пространства или не происходил лизис с загрязнением конечного продукта. К другим изменениям относятся мутации капсулообразующих организмов, приводящие к появлению стабильных, образующих слизи бак терий, а также получение устойчивых к фагам мутантов, что уменьшает риск заражения фагом в процессе производства. [c.233]

С помощью бактерий были получены с высоким выходом некоторые белки — продукты генов животных и-их вирусов. Так,,, были созданы штаммы Е. соИ, у которых 20% всего- клеточного белка составляли коровый антиген вируса гепатита В, гор -МОН роста человека или главный капсидный антиген вируса ящура. У одного из сконструированных штаммов В. suhtblis-последний составлял около 1% синтезируемого этой бактерией белка. Однако добиться экспрессии в бактериальных клетках генов некоторых белков животных или их вирусов совсем непросто, даже если эти гены сопряжены с сигналами инициации транскрипции и трансляции, которые обеспечивают в норме-высокий уровень экспрессии генов прокариот. Причины такой. неэффективной экспрессии не всегда ясны, но в некоторых случаях удалось установить, что протеазы бактерий быстро разрушают белки животных и вирусов. В подобных ситуациях можно повысить выход, применяя несодержащие протеаз мутанты.. При выработке проинсулина, предшественника инсулина, неко торая защита от протеаз обеспечивается тем, что полипептид, секретируется в периплазматическое пространство у клеточной стенки Е. oll. На N-конце молекулы препроинсулина находится последовательность гидрофобных аминокислот, с помощью которой (с одновременным ее отщеплением) осуществляется транспорт этой молекулы через мембрану в периплазм [c.319]

Наряду с транспортными системами, использующими протонный потенциал, существуют также системы, зависимые от АТР. Определенную роль здесь играют периплазматические связуюпще белки (рис. 2.28). Плазматическая мембрана животных клеток не транспортирует протоны и не создает протонного градиента. Мембранный потенциал, вероятно, поддерживается только АТР-зависимыми насосными механизмами, например натрий-калиевым насосом, а натриевый потенциал в свою очередь доставляет энергию для симпорта питательных веществ вместе с ионами На . [c.260]

У прокариот клеточная стенка и ЦПМ являются существенным препятствием для высокомолекулярных веществ. Поэтому такие соединения сначала расщепляются вне клетки на олиго- и мономеры соответствующими гидролазами. У грамотрицательных бактерий эти ферменты либо расположены на наружной стороне ЦПМ, либо локализованы в периплазматическом пространстве. Высокомолекулярные вещества проникают в их периплазму с помощью белков-поринов в наружной (внешней) мембране. [c.102]

Нереходы между конформационными оостояниями белка регулируются куло-новскими взаимодействиями в активном центре Бр, включающем шиффово основание и его ближайшее окружение. Напомним, что в конформации Е протон шиффова основания связан с Асп 85 и, соответственно, с периплазматическим каналом. В результате фотоизомеризации происходит перестройка активного центра и переход белка в конформацию С. Здесь уже шиффово основание связано с цитоплазматическим каналом и готово к приему протона от Асп 96. Интересно, что переходы между Е- и С-конформациями могут происходить и без освещения в мутантах. [c.404]

Трансмембранное электрическое поле способно, по-видимому, и изменять величину рК аминокислотных остатков, участвующих в транспорте Н+, и, возможно, самого шиффова основания. Однако в Бр дикого типа основание Шиффа имеет очень высокое сродство к протону (рК 13), и изменение рК во внешнем электрическом поле порядка 10 В/м не приводит к его депротонированию. Поэтому эффект появления максимума при 630 нм вызван в основном поляризационными перестройками белка, а также, возможно, протонированием остатка Асп 85 от протонов, находящихся в периплазматическом канале и не связанных с шиффовым основанием. Однако в некоторых мутантах, где Асп 85 заменен на нейтральный Асн, основание Шиффа имеет гораздо меньшую аффинность к протону (рК 8-9) вследствие нарушения баланса зарядов в акцепторном сегменте. В таких мутантах электрическое поле индуцирует в темноте переход в форму с депротонированным основанием Шиффа. Причем эффект имеет выраженный векторный характер и проявляется при отрицательном потенциале на периплазматической стороне мембраны мутантного штамма, т. е. в условиях, когда поле стимулирует перенос протона от основания Шиффа в акцепторный участок канала к Асп 212 (рис. XXIX.6). [c.407]

Белки, имеющие в своем составе сигнальную последовательность, способны секретироваться через цитоплазматическую мембрану Е. oli в периплазматическое пространство или по направлению к наружной мембране клетки и далее во внеклеточную среду. Экспрессия чужеродных белков с последующей их секрецией имеет некоторые преимущества перед экспрессией белков, остающихся внутри клетки. Если сигнальная последовательность подвергается правильному процессингу, концевая аминокислота рекомбинантного белка будет идентична его природному аналогу. Секреция в периплазму может также предотвратить деградацию полипептида. Самое большое преимущество систем экспрессии такого типа состоит в том, что в процессе секреции формируются дисульфидные связи и образуются имеющие правильную конформацию активные продукты. [c.98]

В разделах 3.1. и 3.2. были отмечены первые попытки подойти с помощью рентгеноструктурного анализа к решению проблемы структурной организации мембранных белков. Они завершились относительным успехом — установлением для ряда рецепторов трехмерных структур их периплазматических доменов, содержащих лиганд-связывающие центры. Развитие работ этого направления в конечном счете должно привести к определению пространственных структур целых рецепторных молекул, включающих также трансмембранные и цитоплазматические домены, и созданию экспериментальной основы, необходимой для решения проблемы структурнофункциональной организации молекул мембранных белков и количественного описания механизмов их функционирования. Трудности на этом пути, имеющие, главным образом, технический и препаративный характер, пока еще велики. [c.80]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология