Informacije

Kako su novosintetizirani proteini ciljani na plazma membranu?

Kako su novosintetizirani proteini ciljani na plazma membranu?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Čini se da nema konačnog odgovora na to kako se proteini koji su predodređeni da budu unutarnji proteini plazma membrane usmjeravaju tamo. Vjerovatno, pod pretpostavkom da počinje od citosolnog ribozoma, put je preko SRP/Sec61 translocon sistema u ER kotranslacijsko, nakon čega slijedi COPII vezikularni transport do Golgijeva radi modifikacija.

Odavde, je li sistem COPI transporta nazad u hitnu? Mislim da sam pročitao da, ako sjede u membrani ER, proteini mogu 'kliziti' u PM preko nekog neodređenog endomembranskog sistema žongliranja. Ili pakiranje u vezikule koje se tada mogu stopiti s PM -om?


Protein Targeting

Ciljanje proteina odnosi se na metode koje ćelije koriste za dovođenje proteina na odgovarajuće mjesto nakon sinteze. Proteini imaju važnu ulogu u većini staničnih procesa, ali moraju biti pravilno locirani kako bi mogli obavljati svoje funkcije. Poznavanje načina na koji novosintetizirani proteini ciljaju unutar stanica bitno je za razumijevanje funkcije proteina.

Proteini se sintetiziraju ili u citosol ili na endoplazmatski retikulum . Kada se sintetizira u citosolu na slobodi ribosomi , većina proteina difundira slobodno dok se ne veže za određenu supstrat ili sastaviti u veći kompleks. Difuzija proteina u citosolu obično je brza, pa je nevezani protein sposoban difundirati po ćeliji u samo nekoliko sekundi.

Jedan od načina na koji su citosolni proteini usmjereni unutar ćelija je formiranje velikih makromolekularnih sklopova. Mnogi proteini mogu postojati ili kao monomeri , koji se slobodno šire kroz citoplazma , ili kao polimeri , koji formiraju velike strukture koje se dinamički distribuiraju na različite lokacije u ćeliji. Citoskeletni proteini aktin i tubulin, na primjer, imaju par komplementarna samovezujuća mjesta na svojim površinama koja im omogućuju polimerizaciju u dugačke spiralne niti koje se protežu po ćeliji. Ovi filamenti formiraju citoskelet ćelije, koja se neprestano reorganizira kako ćelija mijenja oblik, dijeli se i reagira na svoju okolinu.

Konformacijske promjene u proteinu često dovode do promjena u proteinima afinitet prema određenoj podlozi. Ovaj proces može odigrati ključnu ulogu u regulaciji unutarstanične lokalizacije proteina. Primjer ove vrste regulacije su proteini fosforilacija , ili dodavanje fosfatne grupe. Ovo može dramatično promijeniti afinitet proteina prema supstratu i na taj način dovesti do brzih promjena na lokaciji proteina. Ova vrsta regulacije lokalizacije proteina je ključna za omogućavanje ćelijama da koordiniraju svoje aktivnosti u različitim uslovima rasta i tokom ćelijske deobe.

Neki citoplazmatski proteini ciljaju na određeno mjesto u stanici jer sadrže specifično amino kiseline niz koji uzrokuje njihovo vezivanje za receptore koji se nalaze na tom mjestu. Primjer takvog niza ciljanja je takozvani signal nuklearne lokalizacije (NLS), koji se sastoji od dva kratka dijela osnovni aminokiseline podijeljene s 10 � distanciranom regijom aminokiselina. Ovaj niz aminokiselina omogućava proteinu koji ga posjeduje da se veže za receptore nuklearne lokalizacije koji se nalaze u jezgra . Nakon što se protein koji sadrži NLS signal veže za nuklearni receptor, više se ne može slobodno difundirati i postaje "lokaliziran " u jezgri.

Mnogi proteini ugrađeni su u membrane ili su povezani s njima. In eukariotske ćelije , membrane formiraju granice niza različitih odjeljaka, uključujući jezgro, mitohondrije , endoplazmatski retikulum (ER) i Golgijev kompleks. Neki proteini se sintetiziraju u citosolu i zatim se modificiraju pomoću a lipida Ȫnchor, " i povezivanje s membranama jednostavno je pitanje ugrađivanja u vanjski lipidni sloj membrane. Signalni molekuli, poput proteina Ras koji veže GTP, lokaliziraju se na membrane na ovaj način.

Svi drugi proteini koji ciljaju na unutarstanične membrane zahtijevaju razvrstavanje signala koji usmjeravaju njihov transport iz citosola. Na primjer, proteini usmjereni na mitohondrije sadrže specifičnu peptidnu sekvencu od 20 � aminokiselina koja posreduje u njihovom uvozu. Ova sekvenca se nalazi na amino kraju proteina i nakon uvoza se brzo uklanja proteazom.

Proteini lokalizirani unutar onih membrana uključenih u endocitozu i egzocitozu prvo su usmjereni na ER, a zatim koriste membranske transportne putove da dopru do drugih odjeljaka. Ciljanje proteina na ER počinje prije polipeptid lanac je u potpunosti sintetiziran. To je za razliku od uvoza proteina u mitohondrije, kloroplasta i peroksisoma, koji se javlja nakon završetka sinteze. Signalni peptid ER, lokaliziran na amino završetku ovih proteina, usmjerava ribosom da se veže za membranu ER prije nego što se protein potpuno prevede. Signalni peptid ER vodi se do membrane ER česticom za prepoznavanje signala (SRP), koja se veže za signalni peptid, i SRP receptorom u membranama ER.

Od ER proteina koriste različite mehanizme za postizanje različitih konačnih odredišta u ćeliji. Proteini namijenjeni za nuklearni omotač jednostavno difundirajte tamo i zalijepite se, budući da je nuklearna ovojnica u direktnom kontinuitetu s ER. Međutim, da bi dospjeli u Golgijev kompleks, plazma membrana, endosomi i lizosomi, proteini moraju ući u sekretorni put i koriste puteve membranskog prometa. Smatra se da za membranske proteine ​​ulazak u sekretorni put zahtijeva njihovu koncentraciju i sortiranje na izlaznim mjestima ER. Nasuprot tome, proteini koji su topljivi u lumenu ER (unutrašnji prostor) iseljavaju se procesom masovnog protoka. Nakon napuštanja ER-a, većinu topljivih proteina na kraju luči stanica. Mnogi membranski proteini usmjereni su na specifične organele unutar sekretornih i endocitnih puteva jer sadrže specifične signale za sortiranje u svojim citoplazmatskim repovima, koji funkcioniraju slično kao poštanski brojevi. Alternativno, razvrstavanje može biti posljedica svojstava transmembranske domene proteina, regije proteina koja daje svoj afinitet za različita lipidna okruženja karakteristična za različite organele.


Endoplazmatski retikulum

Endoplazmatski retikulum je organela koja je odgovorna za sintezu lipida i modifikaciju proteina.

Ciljevi učenja

Opišite strukturu endoplazmatskog retikuluma i njegovu ulogu u sintezi i metabolizmu

Key Takeaways

Ključne točke

  • Ako endoplazmatski retikulum (ER) ima ribozome vezane za njega, naziva se grubi ER, ako nema, onda se naziva glatki ER.
  • Proteini napravljeni od grubog endoplazmatskog retikuluma su za upotrebu izvan ćelije.
  • Funkcije glatkog endoplazmatskog retikuluma uključuju sintezu ugljikohidrata, lipida i steroidnih hormona, detoksikaciju lijekova i otrova i skladištenje jona kalcija.

Ključni uslovi

  • lumen: Šupljina ili kanal unutar cijevi ili tubularnog organa.
  • retikulum: Mreža

Endoplazmatski retikulum

Endoplazmatski retikulum (ER) je niz međusobno povezanih membranskih vrećica i tubula koji zajedno mijenjaju proteine ​​i sintetiziraju lipide. Međutim, ove dvije funkcije se izvode u odvojenim područjima ER: gruba ER i glatka ER. Šuplji dio ER tubula naziva se lumen ili cisternalni prostor. Membrana ER, koja je fosfolipidni dvosloj ugrađen s proteinima, kontinuirana je s nuklearnim omotačem.

Rough ER

Grubi endoplazmatski retikulum (RER) nazvan je tako jer mu ribosomi pričvršćeni na citoplazmatsku površinu daju šiljast izgled gledano kroz elektronski mikroskop. Ribosomi prenose svoje novosintetizirane proteine ​​u lumen RER-a gdje prolaze kroz strukturne modifikacije, kao što je savijanje ili sticanje bočnih lanaca. Ovi modificirani proteini će biti ugrađeni u ćelijske membrane - membrane ER-a ili one drugih organela - ili će se izlučiti iz ćelije (kao što su proteinski hormoni, enzimi). RER takođe proizvodi fosfolipide za ćelijske membrane. Ako fosfolipidima ili modificiranim proteinima nije suđeno da ostanu u RER -u, oni će stići na odredište putem transportnih vezikula koji pupaju iz membrane RER -a#8217s. Budući da je RER uključen u modificiranje proteina (kao što su enzimi, na primjer) koji će se lučiti iz ćelije, RER je u izobilju u ćelijama koje luče proteine. To je slučaj sa ćelijama jetre, na primjer.

Grubi endoplazmatski retikulum: Ova prijenosna elektronska mikrografija prikazuje grubi endoplazmatski retikulum i druge organele u stanici gušterače.

Glatka hitna pomoć

Glatki endoplazmatski retikulum (SER) je kontinuiran sa RER, ali ima malo ili nimalo ribozoma na svojoj citoplazmatskoj površini. Funkcije SER -a uključuju sintezu ugljikohidrata, lipida i steroidnih hormona, detoksikaciju lijekova i otrova i skladištenje iona kalcija. U mišićnim stanicama specijalizirani SER pod nazivom sarkoplazmatski retikulum odgovoran je za skladištenje kalcijevih iona koji su potrebni za pokretanje koordiniranih kontrakcija mišićnih stanica.


Šta je membranska trgovina?

Trgovina membranama obuhvaća širok raspon procesa koji ulaze u kretanje tereta (obično proteini, patogeni i druge makromolekule) pomoću transportnih vezikula vezanih za membranu. Ovaj transport se može odvijati unutar različitih organela u istoj ćeliji, ili preko ćelijske membrane do i iz vanćelijskog okruženja. Slično kao i ured za sortiranje paketa, ćelija koristi složen, visoko reguliran sistem kako bi se osiguralo da se pravi teret isporuči na ispravnu lokaciju [1].

Šematski prikaz različitih puteva trgovine membranama

Trgovina membranama može se podijeliti na dva osnovna puta na osnovu smjera kretanja, egzocitoze i endocitoze. Egzocitoza se odnosi na kretanje tereta do plazma membrane ili van ćelije. Kao dio biosintetsko-sekrecijskog puta, novosintetizirani proteini, lipidi ili ugljikohidrati prelaze iz endoplazmatskog retikuluma (ER) preko Golgija u staničnu membranu ili izvanstanični prostor. Nasuprot tome, endocitoza je kretanje tereta u ćeliju s plazma membrane. To se često može koristiti za unos hranjivih tvari koje stanice ne mogu sintetizirati, poput vitamina, kolesterola i željeza. Druga važna funkcija endocitnog puta je usmjeravanje tereta za recikliranje ili razgradnju putem autofagije. Ćelija također može koristiti endocitne mehanizme velikih razmjera kao što su fagocitoza i makropinocitoza da internalizira patogene i vanjske čestice kako bi održala imuni odgovor.

Transportne vezikule posreduju u prometu membrane

I endocitoza i egzocitoza koriste male odjeljke membrane kako bi zatvorili svoj teret. Ovi transportni mjehurići izlaze iz jedne membrane i mogu se dinamički stopiti s drugim membranama, ili se cijepanjem podijeliti na manje vezikule. Nalazeći se u unutrašnjosti ili lumenu transportnih vezikula, teret je zaštićen od citoplazme. Kako je lumen transportnih vezikula fiziološki sličan drugim organelama vezanim za membranu i ekstracelularnom prostoru, prijenos tereta ne zahtijeva kretanje kroz membranu, već samo fuziju između vezikula.

Transportne vezikule se razlikuju jedna od druge po vrsti tereta koji prevoze s jednog mjesta na drugo, ruti kojom idu i prisutnosti ili odsustvu proteina na površini citosola, koji mogu formirati omotač. Ovi proteini dlake se sami sastavljaju na membrani, pomažući u prikupljanju i koncentriranju tereta vezikula. Postoje tri dobro karakterizirana proteinska omotača koji oblažu vezikule na različitim mjestima tijekom endocitoze i egzocitoze. Vezikule obložene klatrinom posreduju endocitozu od plazma membrane do endosomalnih odjeljaka i Golgija. Sljedeći koraci u endocitozi, naime retrogradni transport unutar Golgija i prema ER -u, odvijaju se kroz vezikule okružene proteinskim omotačem I (COPI). U suprotnom smjeru, vezikule COPII izlaze iz ER -a sekretornim ili egzocitnim putem prema Golgiju [2], [3], [4], [5]. Caveole, koje su male invaginacije plazma membrane u obliku lukovice koje posreduju u endocitozi na klatrinski nezavisan način, također posjeduju manje istaknutu, ali konačnu, prugastu dlaku sastavljenu od dva proteinska kompleksa - kaveolina i kavina. Opisani su i drugi endocitni putevi neovisni o klatrinu koji koriste vezikule bez proteina ovojnice, uglavnom, put CLIC/GEEC, put ovisan o RhoA, put ovisan o Arf6 i put ovisan o flotilinu.

Kada obloženi pupoljak vezikula raste i bude spreman za odvajanje, mora se odvojiti od membrane porijekla bez gubitka tereta. U nekim slučajevima, odvajanje ispupčenih vezikula od plazma membrane može se olakšati GTPase Dynaminom, cijepanjem membrane. Dinamini se udružuju na vratu mjehurića koji pupaju i spajaju dva lipidna dvosloja zajedno u procesu ovisnom o GTP, čime se presijeca vrat i oslobađa mjehur od membrane. Kako bi savili membranu kako bi potaknuli ili spriječili cijepanje, proteini domene BAR, N-BAR i F-BAR utječu na zakrivljenost membrane, bilo da potiču ili odvraćaju vjerojatnost cijepanja membrane [6], [7].

Citoskelet je odgovoran za kretanje vezikula po ćeliji. Većina mjehurića prometuje duž mikrotubula pomoću motora kinezina ili dineina, iako mogu koristiti i motore miozina II i miozina V za kretanje duž aktinske mreže [8], [9]. Da bi se odredila ispravna lokacija za isporuku tereta, transportna vezikula mora biti u stanju prepoznati određeni cilj. Za pružanje ove specifičnosti prvenstveno su zaslužni članovi male GTPase obitelji Rab. Rapski proteini mogu se eksprimirati i na transportnim vezikulama i na ciljnim membranama, pružajući daljnju razinu regulacije. SNARE proteini spajaju transportnu vezikulu na ispravnu lokaciju membrane i kataliziraju fuziju membrane, posljednji korak u isporuci tereta. SNARE -i približavaju međusobno povezane membrane transportnog mjehurića i ciljanu regiju tako da se lipidi iz različitih dvoslojeva mogu miješati, što na kraju dovodi do fuzije i oslobađanja tereta [10], [7].


Sažetak odjeljka

Kao i prokariotska ćelija, eukariotska stanica ima plazma membranu, citoplazmu i ribosome, ali eukariotska ćelija je obično veća od prokariotske ćelije, ima pravo jezgro (što znači da je njegova DNK okružena membranom) i ima drugu membranu- vezane organele koje omogućuju odjeljenje funkcija. Plazma membrana je dvoslojni fosfolipid ugrađen u proteine. Nukleolus unutar jezgre je mjesto za sastavljanje ribosoma. Ribosomi se nalaze u citoplazmi ili su vezani za citoplazmatsku stranu plazma membrane ili endoplazmatskog retikuluma. Oni vrše sintezu proteina. Mitohondrije vrše ćelijsko disanje i proizvode ATP. Peroksisomi razgrađuju masne kiseline, aminokiseline i neke toksine. Vezikule i vakuole su odjeljci za skladištenje i transport. U biljnim ćelijama vakuole takođe pomažu u razgradnji makromolekula.

Životinjske stanice također imaju centrosom i lizosome. Centrosom ima dva tijela, centriole, s nepoznatom ulogom u diobi stanica. Lizosomi su probavni organeli životinjskih stanica.

Biljne ćelije imaju ćelijski zid, hloroplaste i centralnu vakuolu. Biljni ćelijski zid, čija je primarna komponenta celuloza, štiti ćeliju, pruža strukturnu podršku i daje oblik ćeliji. Fotosinteza se odvija u hloroplastima. Centralna vakuola se širi, povećavajući ćeliju bez potrebe za proizvodnjom više citoplazme.

Endomembranski sistem uključuje nuklearni omotač, endoplazmatski retikulum, Golgijev aparat, lizozome, vezikule, kao i plazma membranu. Ove ćelijske komponente rade zajedno na modifikaciji, pakovanju, označavanju i transportu membranskih lipida i proteina.

Citoskelet ima tri različite vrste proteinskih elemenata. Mikrofilamenti daju ćeliji čvrstinu i oblik i olakšavaju ćelijsko kretanje. Srednji filamenti nose napetost i učvršćuju jezgro i druge organele na mjestu. Mikrotubule pomažu ćeliji da se odupre kompresiji, služe kao tragovi za motorne proteine ​​koji pokreću vezikule kroz ćeliju i povlače replicirane kromosome na suprotne krajeve ćelije koja se dijeli. Oni su također strukturni elementi centriola, flagela i cilija.

Životinjske stanice komuniciraju putem svojih izvanstaničnih matrica i međusobno su povezane tijesnim spojevima, desmosomima i rasporima. Biljne ćelije su povezane i međusobno komuniciraju pomoću plazmodezmata.

Dodatna pitanja za samoprovjeru

1. Koje strukture biljna ćelija ima, a nema životinjska? Koje strukture ima životinjska ćelija, a nema biljna ćelija?


JEDINICA Biologije 2

a.) je zaštitna struktura od celuloznih vlakana.

b.) nalazi se samo unutar plazma membrane.

c.) vrlo je sličan ćelijskoj stjenci životinja.
reguliše sastav citoplazme.

a.) Čuvanje jedinjenja koja proizvodi ćelija

b.) Rad sa mRNA za sintezu proteina

c.) Pretvaranje svjetlosne energije u hemijsku

d.) Odvajanje ćelije od njenog okruženja

a.) Centralne vakuole hloroplasta

b.) Hloroplasti ćelijskih zidova

c.) Lizozomi plazma membrane

d.) Ribozomi centralnih vakuola

a.) Hloroplast služi kao postrojenje za proizvodnju proteina.

b.) Kloroplast stvara unutarnji pritisak u ćeliji.

c.) Hloroplast pretvara svjetlosnu energiju u hemijsku energiju.

d.) Kloroplast skladišti spojeve koje proizvodi ćelija.

a.) glatki endoplazmatski retikulum (ER)

b.) hrapavi endoplazmatski retikulum (ER)

a.) glatki endoplazmatski retikulum (ER)

d.) grubi endoplazmatski retikulum (ER)

1 Okvir membrane je dvosloj fosfolipida sa njihovim hidrofilnim glavama okrenutim prema vodenom okruženju unutar i izvan ćelije, a njihovi hidrofobni repovi grupisani su u sredini.

2 Različiti proteini koji se nalaze u membranama i vezani su za njih obavljaju mnoge važne funkcije.

3 Nakrivljeni repovi nekih proteina pomažu u održavanju membranske tekućine sprječavajući da se molekule komponenata čvrsto spakiraju.

4 Membrane uključuju mozaik ili mješavinu ugljikohidrata ugrađenih u fosfolipidni dvosloj.

b.) protein uključen u enzimsku aktivnost

c.) glikoprotein koji je uključen u prepoznavanje ćelija-ćelija

d.) aktivni transportni protein koji pomiče molekule kroz membranu protiv gradijenta koncentracije

A) krv ili tip tkiva pacijenta

B) nepolarnost molekula lijeka

C) nedostatak naboja na molekulu lijeka

D) sličnost molekula lijeka s drugim molekulima koje prenose ciljne stanice

aa . gradijent difuzije je tamo plići

b.) A. njegovi membranski transportni proteini neće biti zasićeni

c.) B. gradijent difuzije je tamo strmiji

a.) Ćelija ne troši ATP.

b.) Joni natrijuma i kalija se transportuju u odnosu na gradijente koncentracije.

c.) Joni kalija transportiraju se niz gradijent koncentracije.

d.) Ćelija ne troši energiju.

a.) Aktivni transport zahtijeva utrošak stanične energije, a olakšana difuzija ne.

b.) Omogućena difuzija može pomicati otopljene tvari prema gradijentu koncentracije, a aktivni transport ne može.

c.) Aktivni transport uključuje transportne proteine, a olakšana difuzija ne.

a.) stena na ivici planine

b.) visokoenergetske fosfatne veze molekula ATP-a

c.) osoba koja sjedi na kauču dok gleda televiziju

d.) streličar sa savijenim lukom

a.) neto količina poremećaja se uvijek povećava

b.) nijedna hemijska reakcija nije 100 posto efikasna

c.) energija se ne može stvoriti ili uništiti, već se može pretvoriti iz jednog oblika u drugi


Fuzija vezikula

Membranska fuzija nastaje nakon vezivanja vezikula i topivih ciljnih membrana N-etilmaleimid-senzitivni faktori vezani receptori (SNARE) igraju glavnu ulogu u fuziji membrane Slika 1C (Uemura et al., 2004 Lipka et al., 2007 Sanderfoot, 2007). SNARE su klasifikovani kao Qa-, Qb-, Qc- i R-SNARE na osnovu njihovih konzerviranih ostataka i svi sadrže hidrofobni SNARE domen. SNARE proteini smješteni u PM-u i endosomi navedeni su na slici 2. Članovi porodice Qa-SNARE AtSYP124, AtSYP125 i AtSYP131 eksprimirani su isključivo u muškim gametofitima (Silva i sur., 2010. Ichikawa i sur., 2015. Slane i sur., 2015.). , 2017). The syp124syp125syp131 mutant pokazuje teže defekte muških gametofita nego kod syp124syp125 dvostruki mutant, a polenova cijev prestaje rasti tokom prolaska kroz stil, što ukazuje na funkcionalnu suvišnost (Silva i sur., 2010. Ichikawa i sur., 2015. Slane i sur., 2015.). SYP131 je uglavnom stabilno lociran u PM, dok se čini da SYP124/SYP125 cirkuliše između PM i endosoma. Stoga SYP124 i SYP125 mogu biti odgovorni za fuziju membrana na putu recikliranja, dok SYP131 može prvenstveno posredovati membransku fuziju sekretornih mjehurića i pridonijeti rastu cvjetova s ​​peludom (Silva i sur., 2010 Ichikawa i sur., 2015 Slane i dr. al., 2017). Proteini porodice VAMP72 su biljno-specifični R-SNARE proteini koji se nalaze uglavnom u PM (Lipka i sur., 2007). Utvrđeno je da polenove cijevi vamp721 + /− vamp722 + /− pokazuju određeni udio kovrčavih fenotipova, a polovina njih nema Ca 2+ kanal AtCNGC18 na PM (Meng et al., 2020). N-terminalni longin domeni AtVAMP721 i AtVAMP722 stupaju u interakciju sa AtMLO5, regrutuju AtCNGC18 da se preseli u PM, utiču na lokalnu citoplazmatsku koncentraciju Ca 2+ i regulišu usmerene odgovore polenovih cevi na ekstracelularne signale (Meng et al.), 202 . Međutim, istraživanja o SNAREs do sada su bila oskudna, nije bilo izvještaja o Qb- i Qc-SNARE proteinima u polenu. Specifični članovi kompleksa SNARE koji su izraženi u peludi i njihove funkcije u klijanju polena i rastu cjevčica nisu jasni.

Slika 2. SNARE se nalaze u plazma membrani i endosomima. Geni koji su visoko izraženi u peludi, koji su istaknuti crvenom bojom.

Mnoge studije pokazale su da Ca 2+ igra važnu regulatornu ulogu u fuziji vezikula (Konopka-Postupolska i Clark, 2017). In Arabidopsis, lokalizacija Qa-SNARE u polenu je također regulirana Ca 2+ jonima. Čini se da je uspostavljanje polariteta SYP125 prije klijanja povezano s uspostavljanjem gradijenta Ca 2+, a lokacija SYP124 i SYP125 se također mijenja dok je tok Ca 2+ poremećen, što sugerira da Ca 2+ regulira fuziju vezikula na mnogo načina (Silva i sur., 2010 Ichikawa i sur., 2015). Osim toga, distribucija SYP124 i SYP125 usko je povezana s MF, depolimerizacija MF uništava njihovu lokalizaciju (Silva i sur., 2010. Ichikawa i sur., 2015.), a neki aktini ili proteini povezani s aktinom identificirani su u interaktomskoj analizi SNARE proteini (Fujiwara et al., 2014). U životinjskim stanicama zabilježeno je da proteini sinaptotagmina (SYT) reguliraju fuziju vezikula (Kweon i sur., 2019). Postoji sedam SYT -ova u Arabidopsis (Ishikawa et al., 2020). U biljnoj SYT porodici, SYT1 je najopsežnije okarakterisan protein koji djeluje kao faktor vezanja endoplazmatskog retikuluma (ER)–PM i učestvuje u biotičkim i abiotičkim odgovorima na stres u biljkama (Schapire et al., 2008. Siao et al., 2016. ). SYT-i sadrže konzervirane C2A i C2B domene sa C-terminalnim tandemom i stupaju u interakciju s fosfatidilinozitolom, SNARE-ovima i proteinima Ca 2+ kanala za regulaciju endocitoze/egzocitoze (Wu i sur., 2014). Bit će zanimljivo proučiti da li biljne stanice implementiraju sličan regulatorni mehanizam u procesima klijanja polena i rasta cijevi. SYT2 se izražava uglavnom u Arabidopsis pelud i nalazi se u Golgiju i PM -u, a domena SYT2 -C2AB se veže za fosfolipidnu membranu na način ovisan o Ca 2+ (Wang et al., 2015). Stopa klijanja polena od syt2 mutanti su smanjeni, a produženje peludne cijevi ograničeno (Wang et al., 2015), ali odnos između SYT2 i fuzije vezikula tijekom klijanja polena i rasta peludne cijevi treba dodatno potvrditi. Aneksin, protein Ca 2+ kanala, može se vezati za membranske fosfolipide na način ovisan o Ca 2+ i također može vezati MF. Stoga može pružiti važnu vezu između unutarstanične signalizacije Ca 2+, aktinskog citoskeleta i membrane te sudjelovati u trgovanju unutarstaničnim vezikulama (Konopka-Postupolska i Clark, 2017). Ann5 je protein Ca 2+ kanala koji je visoko eksprimiran u zrelim polenovim zrncima i polenovim cijevima A. thaliana, a smanjenje njegovog izražaja dovodi do ozbiljne sterilnosti (Lichocka et al., 2018). Čini se da Ann5 sudjeluje u razvoju peludi, klijanju i produženju peludnih cijevi promičući promoviranje intimnog transporta reguliranog sa Ca 2+, ali tačan mehanizam treba dodatno proučiti (Zhu i sur., 2014a, b Lichocka i sur., 2018).


Opcije pristupa

Dobijte puni pristup časopisu za 1 godinu

Sve cijene su NETO cijene.
PDV će biti dodat kasnije pri naplati.
Obračun poreza bit će finaliziran prilikom plaćanja.

Dobijte vremenski ograničen ili potpun pristup članku na ReadCube-u.

Sve cijene su NETO cijene.


Kako su novosintetizirani proteini ciljani na plazma membranu? - Biologija

Stanice su podijeljene u organele koje se razlikuju po sastavu proteina, a da bi se održao identitet i funkcije organela, stanice moraju usmjeriti specifične proteine ​​na različite organele. Neki proteini sadrže jedinstvene peptidne sekvence, nazvane signalne sekvence, koje specificiraju njihovu lokalizaciju na organelu, dok drugi imaju post-translacijsku modifikaciju koja ih cilja na određenu organelu. Ove sekvence i post-translacijske modifikacije prepoznaju proteinske mašine koje uvoze proteine ​​u organele. Mutacije u signalnim sekvencama dovode do pogrešne lokalizacije proteina i mogu imati ozbiljne medicinske posljedice.

Sažetak

  • Mikrotubule su filamenti koji organiziraju citoplazmu posredstvom usmjerenog transporta organela.
  • Neki proteini sadrže dio aminokiselina koji se naziva signalna sekvenca koja ih označava za uvoz u određene organele.
  • Organele sadrže proteine ​​koji prepoznaju signalne sekvence i uvoze proteine ​​preko svoje membrane ili u svoju membranu.
  • Uvoz proteina u endoplazmatski retikulum (ER) obično se odvija kotranslaciono pomoću ribozoma na površini ER-a, a translirani protein prolazi kroz proteinske pore zvane translokator.
  • Mutacije u mašinama za uvoz proteina peroksizoma mogu uzrokovati bolest.

Mikrotubularna organizacija citoplazme

Organele i proteini obično nisu nasumično raspoređeni po ćeliji, već su organizirani tako da ih lokaliziraju u regijama gdje su potrebni. Ćelija koristi mikrotubule i motorne proteine ​​za pomoć pri lokalizaciji organela. Mikrotubule su duge niti koje se protežu po citoplazmi. Dvije vrste motornih proteina, kinezini i dineini, hodaju duž mikrotubula i stvaraju silu za povlačenje organela kroz citoplazmu.

Mikrotubule su polimeri heterodimera alfa i beta tubulina. Tubulin se polimerizira u linearne protofilamente, a mikrotubula sadrži 13 protofilamenata raspoređenih u cilindru sa šupljom jezgrom. Mikrotubule su polarizovane na minus i plus kraj. Mikrotubule rastu iz svojih plus krajeva dodavanjem više podjedinica tubulina. Minus krajevi mikrotubula su nestabilni i stabilizovani su proteinima u centru za organizaciju mikrotubula (MTOC). Ako je MTOC u središtu ćelije, mikrotubule zrače prema van sa svojim plus krajevima prema plazma membrani

Kinezini i dineini hodaju duž mikrotubula koristeći energiju iz hidrolize ATP -a. Oba skupa proteina sadrže motorne domene koje vežu mikrotubule i hidroliziraju ATP. Motorne domene generiraju kretanje duž mikrotubula. Većina kinezina hoda prema plus kraju mikrotubula, dok dinein ide prema minus kraju. To daje stanicama dva alata za kontrolu raspodjele organela duž mikrotubula. Kinesini i dineini također sadrže domenu koja veže teret i povezuje ih s različitim organelama. Kinezini su velika porodica proteina i domen za vezivanje tereta je najdivergentniji, omogućavajući različitim članovima porodice kinezina da vežu različite organele. Dinein je veliki kompleks nekoliko proteina i manje je jasno kako on veže teret.

Sekvence signala

Da bi održale identitet i funkciju različitih organela i plazma membrane, stanice moraju usmjeriti specifične proteine ​​na organele i druge unutarćelijske odjeljke. Većina ovih proteina sadrži kratku sekvencu, nazvanu signalna sekvenca, koja određuje njihovu unutarstaničnu lokaciju. Signalne sekvence mogu biti lokalizirane bilo gdje u proteinu, ali se često nalaze na N-terminusu. Signalne sekvence koje ciljaju proteine ​​na istu organelu često ne dijele istu primarnu sekvencu. Obično ukupna biokemijska svojstva sekvence određuju da li proteini ciljaju na organelu. Signalne sekvence se koriste za uvoz i topljivih proteina i integralnih membranskih proteina.

Usmjeravanje proteina na endoplazmatski retikulum

Većina proteina namijenjenih sekreciji, plazma membrana ili bilo koja organela sekretornog puta se prvo ubacuju u ER. Većina proteina prelazi preko ER kotranslacijsko, sintetizirajući ih ribozomi na ER. I topljivi proteini (proteini koji se nalaze u lumenu organela ili se luče) i integralni membranski proteini ciljaju na ER i translociraju se istim mehanizmom.

Signalna sekvenca za ER proteine ​​obično se nalazi na N-terminusu. Čestica za prepoznavanje signala (SRP), kompleks od 6 proteina i jedne RNK, veže signalnu sekvencu odmah nakon translacije. SRP također stupa u interakciju s ribozomom i zaustavlja translaciju. Površina ER membrana sadrži receptor za SRP. SRP receptor regrutuje SRP, nastali ER protein i ribozom u ER. SRP receptor oslobađa SRP iz signalne sekvence i omogućava nastavak translacije na ER membrani.

Ribosomi na ER membrani se vezuju za proteinski translokator. Translokator je transmembranski protein koji formira vodene pore. Pora je kanal kroz koji će se novosintetizirani proteini ER translocirati kroz membranu ER. Translacija ER proteina generiše "silu" da gurne ER protein kroz kanal.

Topljivi proteini se potpuno translociraju kroz kanal, signalna sekvenca ostaje u kanalu i cijepa se od ostatka proteina proteazom u lumenu ER.

Integralni membranski proteini sadrže stop transfer sekvencu nizvodno od signalne sekvence. Slijed za zaustavljanje prijenosa prestaje s translokacijom kroz kanal i dio proteina nakon što sekvenca zaustavljanja prijenosa ostane izvan ER. Proteini integralne membrane mogu se translocirati tako da ili njihov N-kraj ili C-kraj borave u lumenu ER. Proteini sa svojim C-terminusom u lumenu imaju tendenciju da imaju internu signalnu sekvencu. Čini se da se translokator otvara s jedne strane kako bi omogućio da integralni membranski proteini difundiraju u okolni lipidni dvosloj.

Neki proteini se protežu membranu nekoliko puta, a ti proteini nakon zaustavljanja prijenosne sekvence sadrže početnu prijenosnu sekvencu koja ponovo pokreće translokaciju proteina kroz kanal. Protein sa signalnom sekvencom, prenosom zaustavljanja i prijenosom započinje membranu dva puta s petljom koja se nalazi u citosolu ili lumenu. Za generiranje proteina koji se protežu kroz membranu nekoliko puta, proteinu bi trebalo nekoliko izmjeničnih sekvenci zaustavljanja i prijenosa zvijezde.

Nakon što proteini uđu u ER, oni se presavijaju u svoje trodimenzionalne strukture. Postoji nekoliko mehanizama koji pomažu savijanju proteina, uključujući šaperone i glikozilaciju. ER takođe sadrži mehanizme za rukovanje proteinima koji se ne savijaju.

Usmjeravanje proteina na mitohondrije

Iako mitohondriji sadrže vlastiti genom, većina mitohondrijskih proteina kodirana je nuklearnim genima, što zahtijeva mehanizam za ciljanje i uvoz tih proteina u mitohondrije. Slično proteinima uvezenim u ER, mitohondrijski proteini sadrže signalnu sekvencu koja ih cilja na mitohondrije. Za razliku od ER proteina, mitohondrijski proteini se uvoze posttranslacijski. Budući da se proteini moraju rasklopiti da bi se premjestili kroz kanale u mitohondrijskoj membrani, mitohondrijski proteini se drže otklopljeni u citosolu pomoću šaperona.

Uvoz proteina u mitohondrije sličan je uvozu u ER, ali je komplikovan prisustvom dve membrane oko mitohondrija. Mitohondrijski proteini mogu boraviti u vanjskoj membrani, unutrašnjoj membrani, intermembranskom prostoru ili matriksu (prostor unutar unutrašnje membrane). Dakle, mitohondrije imaju translokatore koji omogućavaju prolaz proteina preko vanjske membrane i preko unutrašnje membrane. TOM kompleks posreduje u prolazu kroz vanjsku membranu, dok TIM kompleks posreduje u prolazu kroz unutrašnju membranu.

Translokacija proteina u mitohondrije

Signalna sekvenca koja cilja proteine ​​na matriks obično se nalazi na N-kraju. Signalnu sekvencu prepoznaju proteini u TOM kompleksu. TOM kompleks prenosi proteine ​​u unutrašnji membranski prostor gdje TIM kompleks u unutrašnjoj membrani prenosi protein u matriks. Kompleks TOM i TIM često rade zajedno kako bi translocirali protein preko obje membrane. Translokacija kroz mitohondrijske membrane ovisi o energiji. Šaperoni unutar matriksa pomažu "povlačenju" proteina preko unutarnje membrane i zahtijevaju hidrolizu ATP -a za funkcioniranje. Proteini se savijaju unutar matriksa.

Proteini usmjereni na unutarnju membranu koriste sličan mehanizam kao proteini matriksa, ali sadrže sekvencu zaustavnog prijenosa koju prepoznaje TIM kompleks. Proteini usmjereni na vanjsku membranu se translociraju preko vanjske membrane u međumembranski prostor i zatim uvoze u vanjsku membranu pomoću SAM translokatora. Proteini usmjereni na intermembranski prostor djelomično se ubacuju u unutarnju membranu, a zatim se proteazom cijepaju i oslobađaju u unutarnji membranski prostor.

Uvoz i izvoz nuklearnih proteina

Za razliku od ER i mitohondrija, nukleus uvozi prvenstveno rastvorljive proteine. Osim toga, proteini se često kreću između jezgre i citoplazme, a stanica koristi nuklearni uvoz/izvoz za regulaciju nekoliko kritičnih biokemijskih puteva. Jezgro je okruženo dvjema membranama, a u te membrane ugrađene su tisuće nuklearnih pora kroz koje proteini i druge makromolekule (RNA, ribsosomi) ulaze i izlaze iz jezgre. Nuklearne pore stabiliziraju se u membranama pomoću lamina, citoskeletne mreže koja se nalazi ispod unutarnje nuklearne membrane i pruža strukturnu potporu membrani. Nuklearne pore ograničavaju prolaz materijala na osnovu veličine: stvari manje od

30 kD se slobodno raspršuje po porama, ali velikim molekulama treba način da uđu i izađu. Proteini koji prometuju u jezgru sadrže nuklearni signal za uvoz, a oni koji također moraju izaći iz jezgre sadrže nuklearnu izvoznu sekvencu.

Razlikovanje citoplazme od nukleoplazme

Da bi generirali usmjereni transport proteina u i iz jezgre, proteini moraju znati jesu li u citoplazmi ili unutar jezgre. Da bi razlikovale jezgru i citoplazmu, ćelije koriste mali protein koji se veže za GTP nazvan Ran. Kao i svi proteini koji se vezuju za GTP, Ran postoji ili u GTP-vezanom stanju ili GDP-vezanom stanju. Dva proteina katalizuju prebacivanje između ovih stanja. Ran-GAP (protein koji aktivira GTPazu) katalizira GTP hidrolizu stvarajući Ran-GDP. Ran-GEF (faktor zamjene guanin nukleotida) katalizira oslobađanje GDP-a i ponovno vezivanje GTP-a, stvarajući Ran-GTP. Ran-GAP se lokalizira na citoplazmatskoj strani nuklearnih pora, dok se Ran-GEF povezuje s hromatinom i stoga se lokalizira na jezgru. Kao rezultat toga, većina Ran -a u jezgru vezana je za GTP, a većina Ran -a u citoplazmi vezana je za BDP.

Nuklearni uvoz

Receptori (importini) vezuju nuklearne uvozne sekvence u proteinima. Importini također stupaju u interakciju s filamentima koji se protežu s citoplazmatske strane nuklearnih pora. Po nepoznatom mehanizmu, uvoznici su vezani za svoj teretni promet kroz nuklearne pore. Unutar pore kompleks za uvoz-teret nailazi na Ran-GTP. Ran-GTP razdvaja importine iz tereta, oslobađajući proteine ​​tereta koji obavljaju svoj posao u jezgru.


Endoplazmatski retikulum

Endoplazmatski retikulum (ER) (slika (PageIndex<1>)) je niz međusobno povezanih membranskih vrećica i tubula koji zajedno modificiraju proteine ​​i sintetiziraju lipide. However, these two functions are performed in separate areas of the ER: the rough ER and the smooth ER, respectively.

The hollow portion of the ER tubules is called the lumen or cisternal space. The membrane of the ER, which is a phospholipid bilayer embedded with proteins, is continuous with the nuclear envelope.

Rough ER

The rough endoplasmic reticulum (RER) is so named because the ribosomes attached to its cytoplasmic surface give it a studded appearance when viewed through an electron microscope (Figure (PageIndex<2>)).

Figure (PageIndex<2>): This transmission electron micrograph shows the rough endoplasmic reticulum and other organelles in a pancreatic cell. (credit: modification of work by Louisa Howard)

Ribosomes transfer their newly synthesized proteins into the lumen of the RER where they undergo structural modifications, such as folding or the acquisition of side chains. These modified proteins will be incorporated into cellular membranes&mdashthe membrane of the ER or those of other organelles&mdashor secreted from the cell (such as protein hormones, enzymes). The RER also makes phospholipids for cellular membranes.

If the phospholipids or modified proteins are not destined to stay in the RER, they will reach their destinations via transport vesicles that bud from the RER&rsquos membrane (Figure (PageIndex<1>)).

Since the RER is engaged in modifying proteins (such as enzymes, for example) that will be secreted from the cell, you would be correct in assuming that the RER is abundant in cells that secrete proteins. This is the case with cells of the liver, for example.

Smooth ER

The smooth endoplasmic reticulum (SER) is continuous with the RER but has few or no ribosomes on its cytoplasmic surface (Figure (PageIndex<1>)). Functions of the SER include synthesis of carbohydrates, lipids, and steroid hormones detoxification of medications and poisons and storage of calcium ions.

In muscle cells, a specialized SER called the sarcoplasmic reticulum is responsible for storage of the calcium ions that are needed to trigger the coordinated contractions of the muscle cells.

Video (PageIndex<1>): You can watch an excellent animation of the endomembrane system here. Na kraju animacije nalazi se kratka samoprocjena.

Career Connection: Cardiologist:

Heart disease is the leading cause of death in the United States. This is primarily due to our sedentary lifestyle and our high trans-fat diets.

Heart failure is just one of many disabling heart conditions. Heart failure does not mean that the heart has stopped working. Rather, it means that the heart can&rsquot pump with sufficient force to transport oxygenated blood to all the vital organs. Left untreated, heart failure can lead to kidney failure and failure of other organs.

The wall of the heart is composed of cardiac muscle tissue. Heart failure occurs when the endoplasmic reticula of cardiac muscle cells do not function properly. As a result, an insufficient number of calcium ions are available to trigger a sufficient contractile force.

Cardiologists (cardi- = &ldquoheart&rdquo -ologist = &ldquoone who studies&rdquo) are doctors who specialize in treating heart diseases, including heart failure. Cardiologists can make a diagnosis of heart failure via physical examination, results from an electrocardiogram (ECG, a test that measures the electrical activity of the heart), a chest X-ray to see whether the heart is enlarged, and other tests. If heart failure is diagnosed, the cardiologist will typically prescribe appropriate medications and recommend a reduction in table salt intake and a supervised exercise program.


Multiple Choice Questions on Protein Sorting or Protein Targeting

This comment has been removed by a blog administrator.

This comment has been removed by a blog administrator.

This comment has been removed by a blog administrator.

This comment has been removed by a blog administrator.

This comment has been removed by a blog administrator.

This comment has been removed by a blog administrator.

This comment has been removed by a blog administrator.

This comment has been removed by a blog administrator.

This comment has been removed by a blog administrator.

This comment has been removed by a blog administrator.

This comment has been removed by a blog administrator.

This comment has been removed by a blog administrator.

This comment has been removed by a blog administrator.

This comment has been removed by a blog administrator.

This comment has been removed by a blog administrator.

This comment has been removed by a blog administrator.

Good web site you've got here.. It's difficult to find quality writing like yours nowadays.
I seriously appreciate people like you! Take care!!

this was really helpful for my Cell bio exam. thanks a lot for this and for making it free. not all of us students can pay for subscroition fess

this was really helpful for my cell bio course. thanks for sharing and making it free. a lot if us students dont have money to pay for the subscription fees


Pogledajte video: SVE O BCAA. Banja Luka. Zdravko Zdravče (Decembar 2022).