Ηλίας Ηλιόπουλος Εργαστήριο Γενετικής, Τμήμα Βιοτεχνολογίας, Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών

Transcript

1 Η κυτταρική μετατόπιση των πρωτεϊνών Ηλίας Ηλιόπουλος Εργαστήριο Γενετικής, Τμήμα Βιοτεχνολογίας, Γεωπονικό Πανεπιστήμιο Αθηνών

2 Εισαγωγή Στο κύτταρο η έκφραση των πρωτεϊνών γίνεται από μόνο ένα τύπο ριβοσώματος (εκτός των μιτοχονδριακών και των χλωροπλαστικών που μοιάζουν με αυτά των προκαρυωτικών οργανισμών και έχουν τοπική δράση) που βρίσκεται στο κυτόπλασμα. Το ποια πρωτείνη συντίθεται είναι αποτέλεσμα του mrna που μεταφράζεται κάθε χρονική στιγμή. Η κάθε πρωτείνη που συντίθεται στο κυτόπλασμα έχει ένα διαφορετικό προορισμό. Κάποιες είναι κυτοπλασματικές, αλλά άλλες είτε είναι μεμβρανικές και έχουν προορισμό την κυτταρική μεμβράνη, ενώ άλλες είναι εξωκυττάριες και πρέπει να διασχίσουν την κυτταρική μεμβράνη. Έτσι οι πρωτείνες του πλάσματος αίματος παράγονται στα κύτταρα του ήπατος όμως έχουν προορισμό τα αιμοσφαίρια, οι εξωκυττάριες ινσουλίνη και πεπτικά ένζυμα παράγονται στα κύτταρα του παγκρέατος αλλά έχουν άλλους προορισμούς. Οι περισσότερες μιτοχονδριακές πρωτείνες συντίθενται στο κυτόπλασμα και επιλεκτικά μεταφέρονται στα μιτοχόνδρια. Η μεταφορά των νεοσυντιθεμένων πρωτείνων γίνεται με διαφορετικούς τρόπους ο κυριότερος των οποίων είναι μέσω του ενδοπλασματικού δικτύου (endoplasmic reticulum ή ER)

3 Η λειτουργία του ενδοπλασματικού δικτύου. Το ενδοπλασματικό δίκτυο είναι ένα πολύπλοκο δίκτυο μεμβρανών στο εσωτερικό των κυττάρων που σχηματίζει κλειστούς πεπιεσμένους θύλακες. Το κυτόπλασμα βρίσκεται εκτός του ER. Στο ένα τμήμα του ER εξωτερικά βρίσκονται επικολλημένα πολλά ριβοσώματα δίνοντας στην μεμβράνη μία ανώμαλη εμφάνιση ενώ το υπόλοιπο ER δεν έχει ριβοσώματα δίνοντας στην μεμβράνη μία λεία εμφάνιση

4 Η ακολουθία οδηγός Οι πρωτείνες που δεν έχουν προορισμό το κυτόπλασμα μεταφέρονται πρώτα στο ER και μετά στον προορισμό τους. Πώς όμως διαχέονται οι πρωτείνες διαμέσου της μεμβράνης του ER; Οι πρωτείνες που έχουν προορισμό είτε το εξωτερικό του κυττάρου ή τις κοιλότητες του ενδοπλασματικού δικτύου έχουν στο αμινοτελικό άκρο τους μία αμινοξική ακολουθία οδηγό μήκους 25 +/- 11 αμινοξέα. Η ακολουθία οδηγός ακολουθεί ένα καθορισμένο πρότυπο χωρίς όμως να είναι απόλυτα καθορισμένη. Αυτή διαδοχικά συνοδεύεται από μία ακολουθία διάσπασης που αναγνωρίζεται από πρωτεολυτικά ένζυμα αμέσως πριν την ακολουθία της πρωτείνης.

5 Τυπικές οδηγοί ακολουθίες Τύπος σήματος Εισαγωγή στο ER Παράδειγμα οδηγού ακολουθίας +H3N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu-Leu-Leu- Val-Gly-Ile-Leu-Phe-Trp-Ala- Thr-Glu-Ala-Glu-Gln-Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val- Phe-Gln- Παρακράτηση στην κοιλότητα του ER Εισαγωγή στα μιτοχόνδρια Εισαγωγή στο πυρήνα Εισαγωγή σε περοξισώματα -Lys-Asp-Glu-Leu-COO- +H3N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser-Ile-Arg- Phe-Phe-Lys-Pro-Ala-Thr-Arg- Thr-Leu-Cys-Ser-Ser-Arg-Tyr-Leu-Leu- -Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val- -Ser-Lys-Leu-

6 Σωματιδιο αναγνώρισης (SRP) Επειδή η ακολουθία οδηγός βρίσκεται στο αμινοτελικό άκρο, συντίθεται πρώτη από το ριβόσωμα. Αμέσως αυτή η ακολουθία αναγνωρίζεται από ένα σύμπλεγμα RNA-πρωτείνης, που λέγεται σωματίδιο αναγνώρισης σήματος ή SRP (signal recognition particle), δεσμεύει το νεοπαραχθέν ολιγοπεπτίδιο και σταματά την μετάφραση. Στην μεμβράνη του ER υπάρχουν υποδοχείς του SRP όπου προσκολλάται το σύμπλεγμα ριβοσώματος-srp. Με μία σειρά βημάτων όπου ένα μόριο GTP υδρολύεται σε GDP, το ριβόσωμα προσκολλάται σε πρωτείνες της μεμβράνης του ER, που σχηματίζουν τον μεταφορικό πόρο του πολυπεπτιδίου, ενώ το SRP απελευθερώνεται και πάλι στο κυτόπλασμα.

7 Με την απελευθέρωση του SRP η μετάφραση του πολυπεπτιδίου συνεχίζεται δια μέσου του μεταφορικού πόρου με την ακολουθία οδηγό προσδεδεμένη στον πόρο. Μία πεπτιδάση που αναγνωρίζει την ακολουθία οδηγό (πεπτιδάση σήματος) υδρολύει την ακολουθία αυτή απελευθερώνοντας το πολυπεπτίδιο στις κοιλότητες του ενδοπλασματικού δικτύου όπου θα ακολουθήσει το δίπλωμα.

8

9 Το μονοπάτι μετατόπισης Sec στα βακτήρια Οι πρωτεϊνες Sec χαρακτηρίζονται ως Ap, Bp, κλπ. Η κυτταρική μετατόπιση δια μέσου του μονοπατιού Sec στο εσωτερικό της μεμβράνης επιτυγχάνεται με τα πρωτεϊνικά συστατικά. ΔpH/Δψ, είναι το δυναμικό μετακίνησης των πρωτονίων. SP, το πεπτίδιο σηματοδότης και SPase, η πεπτιδάση του σηματοδότη.

10 Το μονοπάτι πρωτεϊνικής μετατόπισης με το σωματίδιο αναγνώρισης σήματος στα βακτήρια. Αυτό το μονοπάτι χρησιμοποιεί τον μεταφορικό πόρο SecYEGp όπως και το μετα μεταγραφικό Sec μονοπάτι. Η επιμήκυνση του πεπτιδικού δεσμού από το ριβόσωμα, μαζί με την υδρόλυση του GTP, σπρώχνει την πρωτεϊνη δια μέσου του μεταφορικού πόρου. Η πρωτείνη συχνά ενσωματώνεται με αυτό τον τρόπο στην εσωτερική μεμβράνη. SRP, σωματίδιο αναγνώρισης σήματος; ΔpH/Δψ, δυναμικό μετακίνησης πρωτονίων; SP, πεπτίδιο σήμα; SPase, πεπτιδάση σήματος.

11 Το μονοπάτι μετατόπισης πρωτεϊνών των δίδυμων αργινινών στα βακτήρια Οι TatA E είναι πρωτείνες που απαιτούνται για αυτό το μονοπάτι της πρωτεϊνικής μετατόπισης. ΔpH/Δψ υποδεικνύει ότι ένα δυναμικό μετακίνησης πρωτονίων εγκάρσια της εσωτερικής μεμβράνης είναι προϋπόθεση για την πρωτεϊνική μετατόπιση. Η πρωτείνη μετατοπίζεται αναδιπλωμένη μαζί με το υποστρωμα της (το κόκκινο ελλειψοειδές στο σχήμα) που δεσμεύεται πριν την μετατόπιση. SP, πεπτίδιο σήμα; SPase, πεπτιδάση σήματος.

12 Ευκαριωτική πρωτεϊνική μετατόπιση Η δομή του οργανιδίου Golgi είναι απλή. Περίπου έξη επίπεδοι μεμβρανικοί σάκοι χωρίς εισόδους ή εξόδους. Λαμβάνει πρωτείνες από το ER μέσω μεταφορικών κυστιδίων και στέλνει πρωτείνες στον προορισμό τους δημιουργώντας πάλι κυστίδια. Ένα μόνον μέρος των πρωτεϊνών που λαμβάνει από το ER εκκρίνονται και πάλι. Ένα άλλο μέρος εισάγονται σε λυσοσώματα και περοξισώματα. Μερικές πρωτείνες όπως η ισομεράση του δισουλφιδίου και τα ένζυμα γλυκοσυλίωσης επιστρέφονται στο ER. Το ER είναι ένας κλειστός σάκος χωρίς εξόδους. Οι πρωτείνες στις κοιλότητες του ER εισάγονται σε μεταφορικά κυστίδια και μεταφέρονται σε ένα άλλο οργανίδιο, στο σύμπλοκο Golgi μετά την σύμφυση των κυστιδίων με την μεμβράνη του.

13 Το οργανίδιο Golgi εκκρίνει τις πρωτείνες αφού πρώτα τις ενσωματώσει σε κυστίδια που μετατοπίζονται προς την εξωκυττάρια μεμβράνη. Υπάρχουν δύο τύποι έκκρισης: Στον πρώτο οι πρωτείνες απελευθερώνονται συνεχώς όπως παράγονται. Σε αυτή την κατηγορία ανήκουν οι πρωτείνες του πλάσματος που απελευθερώνονται από το ήπαρ χωρίς άλλη διέγερση. Σε αυτή τη διαδικασία τα κυστίδια ενσωματώνονται με την κυτταρική μεμβράνη απελευθερώνοντας το πρωτεϊνικό τους φορτίο. Η λειτουργία του Golgi Στη δεύτερη, όπως στην περίπτωση των πεπτικών ενζύμων στο πάγκρεας, η απελευθέρωση των ενζύμων γίνεται μόνον όταν υπάρχει τροφή για πέψη. Σε αυτή την περίπτωση τα κυστίδια από το Golgi είναι μεγαλύτερα και αποθηκεύουν τα ένζυμα μέχρι να δημιουργηθεί κάποια διέγερση, ορμονική ή νευρική οπότε με εξωκύττωση γίνεται η απελευθέρωση των ενζύμων.

14 Αναγνώριση του στόχου και σηματοδότες προορισμού. Τα κυστίδια μπορούν και αναγνωρίζουν συγκεκριμένες μεμβρανικές περιοχές διαμέσου πρωτεϊνών αναγνώρισης που βρίσκονται στην επιφάνεια τους. Ο μηχανισμός διαχωρισμού των πρωτεϊνών στο Golgi εμπλέκει υποδοχείς που αναγνωρίζουν συγκεκριμένες ακολουθίες των πρωτεϊνών που θα διαχωριστούν. Για την περίπτωση των πρωτεϊνών που θα επιστρέψουν στο ER η πεπτιδική ακολουθία σήμα είναι το τετραπεπτίδιο Λυσίνη-Ασπαρτικό-Γλουταμικό-Λευκίνη ή KDEL από τα αρχικά των αμινοξέων. Στην περίπτωση των ενζύμων με προορισμό τα λυσοσώματα το σήμα προορισμού βρίσκεται στο πολυσακχαρίτη της γλυκοπρωτείνης. Τα γλυκοσυλιωμένα ένζυμα με προορισμό λυσοσώματα αναγνωρίζονται από ένα σύστημα ενζύμων στο Golgi και το σάκχαρο μανόζη φωσφορυλιώνεται. Το φωσφορυλιωμένο σάκχαρο προσδένεται σε εσωτερικούς υποδοχείς του Golgi και το ένζυμο ενσωματώνεται στο εσωτερικό του κυστιδίου

15 Μονοπάτια μετάθεσης πρωτεϊνών στο ενδοπλασματικό δίκτυο (ER) Το μονοπάτι του σωματιδίου αναγνώρισης σήματος (SRP) για την πρωτεϊνική To SRP δεσμεύεται στον υποδοχέα του (SR) στην ενδοπλασματική μεμβράνη αλλά και στο προσδεδεμένο ριβόσωμα. Το μεταφορικό κανάλι απότελείται από τις πρωτεϊνες Sec61αβγp, TRAM, και Sec63p. Η μετακίνηση απαιτεί υδρόλυση του GTP (+GTP). Το ριβόσωμα δημιουργεί το συνθετικό μηχανισμό που δημιουργεί την οδηγούσα δύναμη για την μετατόπιση της αυξανόμενης πολυπεπτιδικής αλυσίδας δια μέσου της μεμβράνης. Το υπόλοιπο παρέχεται από το GTP και ATP. Η Hsp70 GRP78 στο ενδοπλασματικό δίκτυο βοηθά το υπόστρωμα να εισέλθει στο εσωτερικό του ER. Η πεπτιδάση του σήματος (SPase) αποκόπτει το υδρόφοβο πεπτίδιο σήμα (SP) αφού η πρωτείνη εισέλθει στο εσωτερικό του ER. μετατόπιση στο ER.

16 Μετα-μεταφραστικές μετατοπίσεις πρωτεϊνών στο ER. Ένα κυτοπλασματικό σύμπλοκο μοριακών ακολούθων και ATP (+ATP) διευκολύνουν το μονοπάτι της πρωτεϊνικής μετατόπισης. Ο μεταφορικός πόρος αποτελείται από την Sec61 πρωτείνη και την Sec63p. Άλλες πρωτείνες όπως, Sec62p, Sec71p, και Sec72p, απαιτούνται για την αποτελεσματική μετατόπιση. Η Kar2p είναι η ομόλογη για την ζύμη της GRP78 που απαιτείται να τραβήξει την πρωτείνη στο εσωτερικό του ER ταυτόχρονα με την υδρόλυση του ATP (+ATP). Το πεπτίδιο σήμα (SP) στο αμινοτελικό άκρο της πρωτείνης σποκόπτεται από την πεπτιδάση του σήματος. (SPase).

17 Η μετατόπιση των πρωτεϊνών σε περοξισώματα. Οι υποψήφιες πρωτεϊνες περιέχουν PTS-1 η PTS-2 ακολουθίες στόχους. Διαφορετικοί κυτταρικοί υποδοχείς, Pex5p και Pex7p, αναγνωρίζουν αυτές τις ακολουθίες και κατευθύνουν τις πρωτείνες στους υποδοχείς του περοξισώματος, Pex17/14p ή Pex14p και τους πόρους μεταφοράς, Pex10/12/13p. Hsp70s και ATP (+ATP) ενεργοποιούν την μετατόπιση. Οι PTS-1 υποδοχείς, Pex5p, εισέρχονται στο περοξίσωμα μαζί με την πρωτείνη υπόστρωμα, και η πρωτείνη διασχίζει την μεμβράνη αναδιπλωμένη. Η Pex5p ανακυκλώνεται στο κυτόπλασμα. Δεν έχουν εντοπιστεί μοριακοί ακόλουθοι στο εσωτερικό του περοξισώματος.

18 Πρωτεϊνική μετατόπιση σε λυσοσώματα. Οι πρωτείνες υποστρώματα περιέχουν ένα πεπτίδιο στόχο που αναγνωρίζεται από ένα σύμπλοκο μοριακών ακολούθων που περιλαμβάνει και την Hsc70 παρουσία ΑΤΡ. Το σύμπλοκο των μοριακών ακολούθων με την lamp2a στην λυσοσωμική μεμβράνη. Μία hsp70 στο εσωτερικό του λυσοσώματος (lyhsc70) απαιτείται για να τραβήξει τα πρωτείνικά υποστρώματα στο λυσόσωμα. Δεν είναι ακόμα αποδεδειγμένη η απαίτηση για ΑΤΡ ή για δυναμικό πρωτονικής μετακίνησης. Μετά την είσοδο της πρωτείνης στο λυσόσωμα αυτή αποδομείται από υψηλές συγκεντρώσεις καθεπσίνης στο λυσόσωμα.

19 Μεταφορά μεμβρανικών πρωτεϊνών Οι μεμβρανικές πρωτείνες επίσης συντίθενται στο ER, τοποθετούνται στην μεμβράνη του ER, μεταφέρονται στο Golgi σε κυστίδια και κατόπιν στην κυτταρική μεμβράνη. Όλη η απαραίτητη πληροφορία που ορίζει αν και πως η πολυπεπτιδική αλυσίδα θα ενσωματωθεί στην μεμβράνη περιέχεται στην αμινοξική ακολουθία. Η διαφορά από τις σφαιρικές πρωτείνες είναι πώς ενώ στις πρώτες το πολυπεπτίδιο διέρχεται δια μέσου του πόρου από την άλλη πλευρά της μεμβράνης στην περίπτωση των μεμβρανικών προσαρτάται σε αυτήν.

20 Η ενσωμάτωση ιδιοσυστατικών μεμβρανικών πρωτεϊνών στην κυτταρική μεμβράνη. Η απλούστερη περίπτωση είναι αυτή που περιέχεται στο πολυπεπτίδιο μία ακολουθία διακοπής της μεταφοράς (stop transfer) ή ακολουθία πρόσδεσης. Αυτή προσκολλάται στο υδρόφοβο εσωτερικό της διλιπιδικής στοιβάδας και σταματά κάθε περαιτέρω μεταφορά. Το ριβόσωμα κατόπιν ολοκληρώνει την μετάφραση/σύνθεση του καρβοξυλοτελικού άκρου από την άλλη πλευρά της μεμβράνης.

21 Η ενσωμάτωση ιδιοσυστατικών μεμβρανικών πρωτεϊνών στην κυτταρική μεμβράνη. Στην περίπτωση μεμβρανικών πρωτεϊνών με περισσότερα του ενός διαμεμβρανικά τμήματα η ακολουθία οδηγός δεν προηγείται του αμινοτελικού άκρου του πολυπεπτιδίου αλλά βρίσκεται ενσωματωμένη σε αυτό.

22 Συμπαγή μονοπάτια για την πρωτεϊνική μετατόπιση δια μέσου μεμβρανών Η πρωτεϊνική μετατόπιση συνήθως απαιτεί ένα πεπτίδιο στόχο στην υπό μεταφορά πρωτείνη (το υπόστρωμα), ένα (τουλάχιστον) σύμπλοκο μοριακού ακόλουθου και υδρόλυση του ATP. Οι κυτταρικές μοριακοί ακόλουθοι συχνά δεσμεύονται σε μεμβρανικές πρωτείνες οργανιδίων όπως και σε πρωτείνες υπό μετατόπιση. Δυναμικά που προέρχονται από το GTP και δυνάμεις μετακίνησης πρωτονίων ( ΔpH/Δψ ) είναι απαραίτητα για ορισμένα συστήματα πρωτεϊνικής μετατόπισης. Υποδοχείς των πρωτεϊνών ενσωματώνονται με μεμβρανικές πρωτείνες σχηματίζοντας μεταφορικά κανάλια ή πόρους. Μοριακοί ακόλουθοι μέσα στα οργανίδια (Hsp70) τραβούν την υπό μετατόπιση πρωτείνη διαμέσον της μεμβράνης του οργανιδίου. Μία πεπτιδάση σήματος (SPase) αποκόπτει το πεπτίδιο σήματος (SP) αφού η πρωτείνη εισέλθει στο εσωτερικό του οργανιδίου. Σε μερικές περιπτώσεις η μοριακή ακόλουθος του οργανιδίου βοηθά και στην αναδίπλωση της πρωτείνης.

23 Μετάθεση των πρωτεϊνών στα μιτοχόνδρια και τους χλωροπλάστες (1) Στα ευκαρυωτικά κύτταρα υπάρχει ένας τελείως διαφορετικός τρόπος μετάθεσης των πρωτεϊνών στα μιτοχόνδρια ή χλωροπλάστες. Το μιτοχόνδριο παρ ότι έχει το δικό του γενετικό υλικό και μηχανισμούς μετάφρασης εισάγει το 95% των πρωτεϊνών από το κυτόπλασμα. Οι μιτοχονδριακές αυτές πρωτείνες, που κωδικοποιούνται από το πυρήνα, παράγονται στο κυτόπλασμα από ελεύθερα ριβοσώματα στην μορφή των ανενεργών πρόδρομων πρωτεϊνών. Όπως αναδύεται το πολυπεπτίδιο από το ριβόσωμα προσδένονται σε αυτό μοριακοί ακόλουθοι που το κρατούν σε αποδιατεταγμένη μορφή. Η πρωτείνη διασχίζει την μιτοχονδριακή μεμβράνη σε αυτή την μορφή και λαμβάνει την στερεοδομή της με την βοήθεια άλλων μοριακών ακολούθων στο εσωτερικό του μιτοχονδρίου.

24 Μετάθεση των πρωτεϊνών στα μιτοχόνδρια και τους χλωροπλάστες (2) Η μιτοχονδριακή αμινοξική ακολουθία οδηγός είναι αμινοξέα. Οι ακολουθίες αυτές διαφέρουν από πρωτείνη σε πρωτείνη αλλά όλες έχουν μία κοινή στερεοδομή που είναι μία αμφιπαθική α-έλικα με την μία πλευρά της θετικά φορτισμένη και την άλλη κυρίως υδρόφοβη. Αυτή προσδένεται στους υποδοχείς της εξωτερικής μεμβράνης του μιτοχονδρίου. Στην απλούστερη περίπτωση η ακολουθία οδηγός σύρει την πολυπεπτιδική αλυσίδα δια μέσω πόρου της μιτοχονδριακής μεμβράνης και μετά αποκόπτεται.

25 Μετάθεση των πρωτεϊνών στα μιτοχόνδρια και τους χλωροπλάστες (3) Εάν ο προορισμός της πρωτείνης είναι διαμεμβρανική θέση τότε η πρόδρομη πρωτείνη έχει δύο ακολουθίες οδηγούς. Η πρώτη την οδηγεί στο μιτοχονδριακό ενδόπλασμα και αποκόπτεται. Η αποκοπή αυτή προβάλει την δεύτερη που οδηγεί το πολυπεπτίδιο πίσω, διαμέσου της μιτοχονδριακής μεμβράνης, στο μεσομεμβρανικό διάστημα. Τότε και η δεύτερη ακολουθία οδηγός αποκόπτεται.

26 Η πρωτεϊνική μετατόπιση στα μιτοχόνδρια. Τα μιτοχόνδρια έχουν τέσσερα διαφορετικά διαμερίσματα: την εξωτερική μεμβράνη (OM), την εσωτερική μεμβράνη (IM), τον ενδιάμεσο χώρο (IMS), και την εξωτερική επιφάνεια. Οι πρωτεινικοί πρόδρομοι δέσμιοι συμπλόκων μοριακών ακολούθων και με την παρουσία ATP, βρίσκονται σε κατάσταση μεταφοράς. Οι Tom20/22 και Tom37/70 δεσμεύοντα σε διαφορετικά πρωτεϊνικά υποστρώματα ενώ η Tom5/6/7 ρυθμίζει την μετατόπιση αυτών διαμέσου το πόρου μετατόπισης που σχηματίζεται από την Tom40. Πρωτείνες που προορίζονται για τον μιτοχονδριακό σκελετό μετατοπίζονται εγκάρσια της εσωτερικής μιτοχονδριακής μεμβράνης διαμέσου του πόρου που σχηματίζεται από τις Tim23 και Tim17. Η μετατόπιση απαιτεί ένα δυναμικό πρωτονικής κινητικότητας (Δ ph/δψ ) κάθετα της εσωτερικής μεμβράνης. Η Tim44 αλληλεπιδρά με την Tim23 και μία μοριακή ακόλουθο μεγέθους 70 kda (mthsp70) που υδρολύει το ATP και σύρει την πρωτείνη υπόστρωμα προς τον μιτοχονδριακο σκελετό. Η μιτοχονδριακή πρωτεάση (MPP) αποκόπτει το πεπτίδιο σήμα (SP) από το υπόστρωμα. Πρωτείνες που παραμένουν στην επιφάνεια ξαναδιπλώνουν με την βοήθεια της mthsp70 και της chaperonin 60 kda. Πρωτείνες που προορίζονται για την εσωτερική μεμβράνη μπορεί να εισέλθουν πρώτα στον μιτοχονδριακό σκελετό και μετά να επιστρέψουν στην εσωτερική μεμβράνη χρησιμοποιώντας ένα δεύτερο πεπτίδιο σήμα αφού το πρώτο έχει αποκοπεί. Εναλλακτικά οι πρωτείνες της εσωτερικής μεμβράνης μπορούν να μετατοπιστούν χρησιμοποιώντας το μονοπάτι Tim9/10 και Tim8/13 στον διαμεμβρανικό χώρο. Στην περίπτωση αυτή ο ενδομεμβρανικός πόρος είναι

27 Η πρωτεϊνική μετατόπιση στους χλωροπλάστες. Οι χλωροπλάστες περιέχουν έξη διαφορετικά τμήματα: την εξωτερική μεμβράνη (OM), την εσωτερική μεμβράνη(im), τον ενδιάμεσο χώρο (IMS), το στρώμα (STR), την θυλακοειδή μεμβράνη (M), και το θυλακοειδές υπόστρωμα (L). Όι υποψήφιες για μεταφορά πρωτεΐνες περιέχουν ακολουθίες σήματα που αναγνωρίζονται από μοριακούς ακολούθους στενά συνδεδεμένες με μτην χλωροπλαστική εξωτερική μεμβράνη (Com70). Η δράση της Com70 όπως και άλλες δράσεις της πρωτεϊνικής μετατόπισης ενεργοποιούνται από ATP (+ATP). Η αλληλεπίδραση της πρωτείνης υποστρώματος με τον πόρο Toc159/75 translocon ενεργοποιείται με την παρουσία GTP (+GTP). Μία hsp70 στην εσωτερική επιφάνεια της εξωτερικής μεμβράνης βοηθά στιν μεταφορά των πρωτεϊνών στο σύμπλοκο Tic. Μία hsp70 του χλωροπλάστη που βρίσκεται στο στρώμα βοηθά την πρωτείνη πρόδρομο να μεταφερθεί δια μέσου των μεμβρανών αλλά και την αναδίπλωση της στο στρώμα. Μία πεπτιδάση σήματος (SPase) αποκόπτει το πεπτίδιο σήμα (SP). Άλλες μοριακοί ακόλουθοι συμπεριλαμβανομένων και των Clpc και Cpn60 συμβάλουν στην εισαγωγή και την αναδίπλωση των πρωτεϊνών στο στρώμα. Οι πρωτείνες μπορούν να εισέλθουν στο θυλακοειδές υπόστρωμα ή την μεμβράνη με μία ποικιλία μηχανισμών συναφείς με το μονοπάτι Sec, το μονοπάτι TAT (ΔpH/ Δψ ), το μονοπάτι SRP, ή στιγμιαία είσοδο όπως για βακτήρια. csecyep, είναι χλωροπλαστικά ομόλογα της SecYEp.

28 Μετάθεση των πρωτεϊνών στον πυρήνα Ο πυρήνας ενός κυττάρου περιβάλλεται από διπλή πυρηνική μεμβράνη. Οι πρωτείνες που παράγονται στο κυτόπλασμα μετατίθενται στο πυρήνα δια μέσω ειδικών πόρων. Και σε αυτή την περίπτωση ένα ολιγοπεπτίδιο είναι η ακολουθία οδηγός που υποβοηθά την πρωτείνη να περάσει διαμέσου του μεμβρανικού πόρου. Οι μικρές ιστόνες δεν έχουν τέτοια ακολουθία ενώ στους μεταγραφικούς παράγοντες η ακολουθία σήματος ενσωματώνεται στην πολυπεπτιδική αλυσίδα της πρωτείνης.