Đang tải... (xem toàn văn)
tổng hợp Protein và chế biến trong thể ER. Sửa đổi Protein và gập xảy ra như các protein được tổng hợp bởi các ribosome. Các translocator protein là một phức hợp protein hình thành nên bào trong màng ER thông qua đó các chuỗi polypeptide mới sinh có thể vượt qua. Thay đổi các polypeptide mới sinh bao gồm việc bổ sung các oligosaccharides và hình thành liên kết disulfide. Gấp chính xác của các polypeptide được đảm bảo thông qua tương tác với protein chaperone trong ER thô. Khi tổng hợp protein được hoàn tất, các polypeptide được phát hành từ translocator vào màng. Cuối cùng, nếu nó là một protein multimeric, nhiều polypeptide sẽ lắp ráp trong ER thô. Ví dụ thể hiện trong hình này là một cặp polypeptide giống nhau lắp ráp như một dimer.
Giới thiệu mục tiêu Trong hai hướng dẫn tiếp theo, thảo luận số khoang nội bào tế bào eukaryotic điển hình; Cụ thể, hệ thống endomembrane, gồm có lưới nội chất, khu phức hợp Golgi, endosomes lysosome Bạn tìm hiểu chức quan này, chuyển động phân tử họ màng tế bào Trong hướng dẫn này, xem xét vai trò mạng lưới nội chất phức hợp Golgi Dòng chảy protein mạng hai màng kiểm tra, chế phân tử mà hướng dẫn giao thông mô tả Đến cuối hướng dẫn bạn nên biết: • Các bào quan hệ thống endomembrane • Hai loại lưới nội chất, làm chúng khác cấu trúc chức • Vai trò mạng lưới nội chất tổng hợp lipid • Vai trò mạng lưới nội chất trơn • Vai trò mạng lưới nội chất thô tổng hợp protein, glycosyl hóa gấp • Vai trò khu phức hợp Golgi glycosyl hóa protein phân loại • Các chế sử dụng để đảm bảo protein xếp cách xác Các nội chất lưới Complex Golgi Tổng quan hệ thống endomembrane Hình Hệ thống endomembrane tế bào động vật điển hình Hệ thống endomembrane gồm màng hạt nhân (màng nhân), phức hợp Golgi, lưới nội chất (ER; mịn thô), endosomes, lysosome, màng tế bào, loạt mụn nước ER đỏ studded với ribosome Hệ thống endomembrane, minh họa hình 1, gồm màng hạt nhân, mạng lưới nội chất, khu phức hợp Golgi, endosomes lysosome Vật liệu di chuyển tự màng hạt nhân mạng lưới nội chất Sự chuyển động vật liệu thành phần khác hệ thống endomembrane qua trung gian mụn nước, khu vực nhỏ màng chèn ép cánh từ màng bào quan Các mụn nước di chuyển cầu chì với màng khác Có nhiều buôn lipid protein lưới nội chất, khu phức hợp Golgi, enodosomes, lysosome màng tế bào Ví dụ, protein tiết, chẳng hạn peptide hormone insulin, tổng hợp gắn với mạng lưới nội chất, vận chuyển đến khu phức hợp Golgi, cuối cùng, vận chuyển đến màng sinh chất tiết Lưới nội chất trang web tổng hợp lipid Có hai loại lưới nội chất, loại có chức riêng biệt Lưới nội chất (ER) mạng lưới túi dẹt ống tế bào chất tế bào Các cisternae hạn đề cập đến túi cá nhân, lumen hạn đề cập đến không gian kín màng túi ống Có hai khu vực riêng biệt ER: ER đỏ ER trơn tru Sự kết hợp ribosome với bề mặt màng ER đặc điểm thể ER Các ER trơn đặc trưng vắng mặt ribosome Ribosome, mô tả hướng dẫn trước đó, trang web tổng hợp protein ER đỏ trang web tổng hợp xử lý protein mệnh cho tiết hệ thống endomembrane Các ER trơn chủ yếu trang web tổng hợp lipid, cai nghiện ma tuý, dị hóa glycogen lưu trữ lưu trữ canxi Các ER trơn trang web tổng hợp lipid, giải độc, dị hóa glycogen lưu trữ canxi Các ER trơn có số vai trò chuyển hóa quan trọng, bao gồm tổng hợp lipid Hầu hết lipid màng tổng hợp ER trơn tru Lipit tổng hợp tích hợp vào bên (hoặc tế bào chất) lớp kép lipid ER Protein trao đổi phospholipid cụ thể xúc tác cho flip-flop lipid để phía bên (hoặc lumenal) lớp kép lipid Các ER trơn trang web cai nghiện ma tuý Trong tế bào gan, men ER trơn thực phản ứng hydroxyl (đính kèm nhóm hydroxyl vào phân tử hữu cơ), làm tăng độ tan hợp chất nước tạo thuận lợi cho giao thông vận tải họ khỏi tế bào, sau đó, khỏi thể Ngoài ra, ER trơn tế bào gan tham gia vào việc phá vỡ xuống glycogen để giải phóng glucose Trong nhiều tế bào, ER trơn trang web lưu trữ canxi Các lumen ER chứa nồng độ canxi cao Các ER màng chứa protein có chức bơm canxi vào lòng, protein cho phép phát hành canxi vào tế bào chất để đáp ứng với tín hiệu nội bào ER đỏ trang web glycosyl hóa protein protein folding Hình tổng hợp Protein chế biến thể ER Sửa đổi Protein gập xảy protein tổng hợp ribosome Các translocator protein phức hợp protein hình thành nên bào màng ER thông qua chuỗi polypeptide sinh vượt qua Thay đổi polypeptide sinh bao gồm việc bổ sung oligosaccharides hình thành liên kết disulfide Gấp xác polypeptide đảm bảo thông qua tương tác với protein chaperone ER thô Khi tổng hợp protein hoàn tất, polypeptide phát hành từ translocator vào màng Cuối cùng, protein multimeric, nhiều polypeptide lắp ráp ER thô Ví dụ thể hình cặp polypeptide giống lắp ráp dimer Protein mà trở thành phần hệ thống endomembrane, màng plasma tiết khỏi tế bào tổng hợp ER thô (Nhớ lại, protein khác tổng hợp ribosome tìm thấy tự tế bào chất tế bào.) Ribosome liên kết với màng ER, protein dịch đưa vào màng ER Khi dịch hoàn tất, protein tổng hợp màng ER protein màng, phát hành vào lumen ER protein tiết hòa tan Các chế đạo ribosome để ER chèn chuỗi polypeptide phát triển thành màng thảo luận hướng dẫn mô tả dịch protein Enzyme ER sửa đổi protein trình nhập cotranslational (chèn màng ghép trực tiếp đến dịch) polypeptide tổng hợp Như minh họa hình 2, polypeptide sinh bắt đầu gấp, tạo điều kiện protein chaperone làm trung gian gấp protein có cảm giác cấu tạo xác Thông thường, tổng hợp protein ER glycosylated (có polysaccharides ngắn đồng hóa trị kèm theo) Đó là, enzyme ER thêm oligosaccharides lõi (một polysaccharide chuỗi ngắn với 20 monosacarit) để polypeptide sinh Ngoài ra, nhiều protein tiết có liên kết disulfide, hình thành xúc tác enzyme ER Cuối cùng, protein multimeric (bao gồm hai nhiều polypeptide), tiểu đơn vị lắp ráp ER Một protein gấp lại sửa đổi ER, vận chuyển đến khu phức hợp Golgi để chỉnh sửa lại xếp vị trí tế bào xác The Rough ER trang web Quản lý chất lượng Các chức thô ER trung tâm kiểm soát chất lượng cho protein tổng hợp, đảm bảo có cách xác gấp protein lắp ráp cách xác vận chuyển đến khu phức hợp Golgi Bất kỳ polypeptide misfolded protein multimeric lắp ráp không xác vận chuyển khỏi ER nhắm mục tiêu cho xuống cấp phức hợp protein tế bào chất gọi proteasome Để đáp lại tích tụ protein misfolded, chí lượng lớn protein bình thường ER, tế bào kích hoạt phản ứng protein mở Con đường dẫn đến biểu tăng gen mã hóa tất khía cạnh chức ER Các phản ứng protein mở chặt quy định chế tế bào ứng phó giảm tích tụ protein ER Protein glycosyl hóa Hình Các chế N-liên kết glycosyl hóa protein Các oligosaccharide lõi lắp ráp gắn liền với dolichol phosphate (một hãng lipid) ER màng Phức tạp lipid-oligosaccharide lộn qua lớp kép lipid (do đó, phải đối mặt với lumen ER) protein gọi flippases Sau đó, oligosaccharide kéo dài enzyme cụ thể Cuối cùng, chuyển giao cho polypeptide đời dịch Trong glycosyl hóa N-liên kết, việc bổ sung oligosaccharide để polypeptide xảy tập tin đính kèm kết cộng hóa trị loại đường để chuỗi bên asparagin Có hai loại riêng biệt glycosyl hóa protein xảy thể ER: glycosyl hóa N-liên kết, bao gồm việc bổ sung oligosaccharide với nhóm amino (NH 2) asparagin; O-liên kết glycosyl hóa, bao gồm việc bổ sung oligosaccharide với nhóm hydroxyl (OH) serine threonine Việc bổ sung ban đầu oligosaccharide xảy ER, sau đó, sửa đổi ER Golgi phức tạp Glycosyl hóa N-liên kết xảy đồng thời với dịch (minh họa hình 3) Một oligosaccharide cốt lõi, bao gồm mười bốn monosacarit, lắp ráp gắn với nhà cung cấp dịch lipid vào mặt lớp kép lipid, mà sau translocated qua màng ER thêm vào dư lượng asparagin polypeptide sinh Sau thêm oligosaccharide lõi, đường tách ER, sau đó, số trường hợp, tiếp tục biến đổi khu phức hợp Golgi O liên kết glycosyl hóa xảy thông qua việc bổ sung theo bước monosacarit ER hay phức tạp Golgi Hầu hết oligosaccharides O liên kết ngắn, chứa bốn loại đường Cấu trúc phức hợp Golgi Hình Golgi cấu trúc phức tạp Sự xuất xếp chồng lên đặc trưng khu phức hợp Golgi có nguồn gốc từ dẹt, xếp chồng lên nhau, túi màng bị ràng buộc gọi cisternae.Chuyển động thông qua phức tạp Golgi Golgi phức tạp khác bào quan qua trung gian hình thành mụn nước nhiệt hạch Khu phức hợp Golgi có hai mặt khác nhau: mặt cis, mà nhận túi từ ER thô, chứa đầy protein tổng hợp; khuôn mặt trans, mà nụ khỏi túi vận chuyển, chứa đầy protein biến đổi mệnh cho vị trí tế bào khác Phong trào Anterograde túi từ mặt cis vào mặt trans phức hợp Golgi Phong trào ngược từ mặt trans vào mặt cis khu phức hợp Golgi Khu phức hợp Golgi minh họa hình Nó loạt xếp chồng lên nhau, phẳng đĩa (còn gọi cisternae, giống người ER) bao quanh vô số túi màng Khu phức hợp Golgi có khu vực riêng biệt mà thực hoạt động riêng biệt Bộ mặt cis nhận túi từ ER thô, tàu mặt trans túi với màng plasma hay endosomes Protein nhập khu phức hợp Golgi di chuyển qua cisternae Phong trào trung chuyển mụn nước hình thành nung chảy cisternae khu phức hợp Golgi, trưởng thành cisternae từ cis đến vùng trans Phong trào túi anterograde, di chuyển từ cis trans, ngược, di chuyển từ trans để cis Khu phức hợp Golgi trang web sửa đổi thêm oligosaccharides phân loại protein Hình chuyển mụn nước buôn bán hệ thống endomembrane Túi chứa protein tổng hợp vận chuyển từ ER đến phức tạp Golgi (mũi tên đen) Trong phức tạp Golgi, protein tiếp tục sửa đổi xếp để mụn nước đầu cho vị trí tế bào khác Một số túi mang protein phương tiện giao thông ngược dòng qua phức tạp Golgi trở lại với ER (mũi tên đỏ) Protein tiết xếp thành túi tiết nụ từ mặt trans phức hợp Golgi, cuối họ kết hợp với màng tế bào biến nội dung họ vào môi trường ngoại bào (mũi tên màu xanh) Các túi vận tải khác, xuất phát từ mặt trans phức hợp Golgi, cung cấp protein lipid màng tế bào (mũi tên màu xanh cây).Cuối cùng, lớp học túi vận chuyển, làm đầy với enzyme lysosome, kết hợp với endosomes muộn trưởng thành vào lysosome (mũi tên màu tím) Vai trò khu phức hợp Golgi bao gồm sửa đổi thêm protein glycosyl hóa phân loại chất protein để miền tế bào thích hợp họ Protein glycosyl hóa N-liên kết remodeled khu phức hợp Golgi Các oligosaccharides cắt, thêm, thay đổi phosphoryl hóa O liên kết glycosyl hóa tiếp tục khu phức hợp Golgi Ngoài ra, số protein tiết cắt để hoàn thành thục họ bên trong, họ rời khỏi, phức Golgi cho túi tiết Các enzyme xúc tác phản ứng compartmentalized vùng khác khu phức hợp Golgi Việc xử lý hoàn toàn protein xảy thời trang theo bước, di chuyển từ mặt cis vào mặt trans phức hợp Golgi Hầu hết protein tổng hợp ER thô vận chuyển đến khu phức hợp Golgi, từ chúng vận chuyển đến đích cuối họ Điều bao gồm vận chuyển từ ER đến phức tạp Golgi trở lại với ER; vận chuyển từ ER đến phức tạp Golgi, sau đến túi tiết mà cung cấp protein màng tế bào; vận chuyển từ ER đến phức tạp Golgi, sau để endosomes (mà trưởng thành vào lysosome) Việc phân loại nhiều đường minh họa hình Phân loại protein phức hợp Golgi Protein mệnh cho hệ thống endomembrane, màng plasma tiết tổng hợp ER thô, sau vận chuyển đến khu phức hợp Golgi Đó khu phức hợp Golgi họ xếp vào vị trí tế bào xác Phân loại đạt diện "thẻ" kết hợp với protein tự, công nhận phức hợp Golgi sử dụng để đạo protein để bào quan xác Các thẻ phân loại khác với nhiều loại protein khác bao gồm trình tự amino acid, dư lượng đường đặc biệt, sợ nước nói chung kích thước protein Tiếp theo xem xét chế việc nhắm mục tiêu protein việc lưu giữ loại khác protein tiết liên kết với hệ thống endomembrane Protein tiết vận chuyển từ Complex Golgi đến màng Plasma Trong phức tạp Golgi, protein xếp thành túi tiết nụ khỏi mặt trans, cuối họ kết hợp với màng tế bào để cung cấp nội dung họ Nhiều protein tiết khác đóng gói thành túi tiết Protein màng tế bào mệnh cho microdomains màng tế bào, gọi bè lipid (xem hướng dẫn cấu trúc chức màng), đóng gói lại với giao cho màng tế bào Có hai lớp học túi tiết: túi tiết cấu thành, hợp với màng plasma liên tục; điều chỉnh túi tiết, lưu trữ tế bào chúng báo hiệu để cầu chì với màng plasma Ví dụ, tiết quy định xảy tế bào chuyên biệt tuyến tụy tổng hợp insulin Insulin xử lý khu phức hợp Golgi đóng gói thành túi tiết mà phát hành tế bào nhận tín hiệu có nâng glucose máu Duy trì thu hồi protein ER protein phức tạp Golgi Hình Duy trì phục hồi protein hòa tan thụ thể ER KDEL ER protein hòa tan (màu đỏ) tổng hợp thể ER, vận chuyển đến Golgi phức tạp (để chỉnh sửa lại), sau trả lại cho ER thô thông qua vận chuyển ngược dòng Các thụ thể KDEL màng phức hợp Golgi (được tô màu vàng) nhận liên kết với chuỗi axit amin đặc biệt (lysine-aspartic acid glutamic acid leucine) C-trạm cuối protein ER hòa tan Các thụ thể KDEL, gắn kết với protein ER hòa tan, vận chuyển từ khu phức hợp Golgi để thể ER qua vận chuyển túi ngược.Trong ER thô, phân ly phức tạp KDEL thụ protein, phát hành protein ER hòa tan vào lòng ER Protein khác (thể màu xanh) vận chuyển từ ER thô đến phức tạp Golgi hai giữ lại Golgi phức tạp vận chuyển đến địa điểm tế bào khác (xem xét hình đó) Hầu hết protein ER vận chuyển đến khu phức hợp Golgi sau tổng hợp, sau lấy ra; Tuy nhiên, số protein ER không rời khỏi ER Các chế trì ER không rõ ràng, bao gồm kết hợp protein ER để họ không đóng gói thành túi vận chuyển hướng đến phức tạp Golgi Hầu hết protein hòa tan có lumen ER vận chuyển đến khu phức hợp Golgi sau tổng hợp, sau lấy Hồi trung gian chuỗi axit amin (lysine-aspartic acid-glutamatic acid leucine) C-terminus protein ER hòa tan Thụ cụ thể màng ER Golgi phức tạp nhận ràng buộc trình tự Khu phức hợp receptor-protein giữ lại ER hay, thường xuyên hơn, vận chuyển từ Golgi phức tạp trở lại ER phương tiện giao thông ngược dòng (xem Hình 6) Golgi protein phức tạp tổng hợp ER thô vận chuyển đến khu phức hợp Golgi, nơi họ Giữ không qua trung gian tag axit amin đặc biệt, là, thông qua cấu trúc, chuỗi xoắn alpha màng kỵ nước Điều thú vị là, chiều dài miền màng xác định, ngăn bên phức tạp Golgi họ còn; màng khuôn mặt trans dày mặt cis, protein liên kết với màng có lĩnh vực màng Sự diện mannose-6-Phosphate tiêu Protein để lysosome Hình Phân loại nhắm mục tiêu protein lysosome thụ thể mannose-6phosphate Lysosome tiền chất hydrolase (màu đỏ) tổng hợp thể ER, sau sửa đổi xếp phức hợp Golgi Các hydrolases lysosome bị biến đổi GlcNac phosphotransferase, có thêm mannose-6-phosphate (M6P, thể màu cam) để protein Những hydrolases lysosome sửa đổi bị ràng buộc thụ thể mannose-6-phosphate khu phức hợp Golgi (thể màu đen) Các khu phức hợp receptor-protein vận chuyển túi để cuối endosomes Do pH thấp endosomes, khu phức hợp receptorprotein M6P phân ly Các phốt phát hydrolases đường biến đổi chẻ để đảm bảo protein reassociate với receptor Các hydrolases lysosome lại endosomes endosomes trưởng thành vào lysosome Các thụ thể M6P tái chế trở lại phức tạp Golgi qua vận chuyển túi dịch Protein lysosome tổng hợp ER thô vận chuyển qua, sửa đổi trong, khu phức hợp Golgi trước chuyển giao cho endosomes, mà trưởng thành vào lysosome Cáchydrolases lysosome (enzyme lumen lysosome có chức phá vỡ phân tử) xếp khu phức hợp Golgi dựa vào diện dư lượng đường cụ thể,mannose-6-phosphate Điều minh họa hình lysosome hydrolases ghi nhận khu phức hợp Golgi enzyme N-Acetylglucosamine (GlcNac) phosphotransferase, có thêm mannose-6-phosphate để oligosaccharide N-liên kết Các protein lysosome sửa đổi sau công nhận bị ràng buộc thụ thể mannose-6phosphate (receptor M6P) nằm màng phức hợp Golgi Túi Giao thông vận tải hình thành mặt trans phức hợp Golgi chứa thụ thể M6P liên kết với protein lysosome Những mụn nước mệnh để kết hợp với endosomes Độ pH thấp endosomes gây nên phân ly M6P thụ protein phức tạp kích hoạt hydrolases lysosome, kết lysosome trưởng thành Tổng kết Hệ thống bao gồm endomembrane ER phức hợp Golgi Các ER có hai lĩnh vực khác nhau: ER trơn tru ER thô (phân biệt ribosome gắn với màng nó) Các chức ER trơn bao gồm tổng hợp lipid, cai nghiện ma tuý, glycogen dị hóa lưu trữ canxi Các chức ER tổng hợp protein loại protein chèn vào màng tế bào, tiết, liên kết với hệ thống endomembrane Các ER thô trang web xác gấp lắp ráp protein tổng hợp, hình thành trái phiếu disulfide, bắt đầu điều glycosyl hóa.Có hai loại glycosyl hóa protein: N-liên kết O-liên kết; oligosaccharides liên kết với acid amin khác thông qua chế khác Hầu hết protein tổng hợp ER thô vận chuyển đến khu phức hợp Golgi, sau xếp vào vị trí tế bào xác Protein Aberrantly gấp thừa nhận không vận chuyển đến phức tạp Golgi; thay vào đó, họ nhắm mục tiêu cho xuống cấp proteasome Khu phức hợp Golgi trang web sửa đổi oligosaccharides lõi thêm vào ER, có bổ sung, loại bỏ phosphoryl hóa oligosaccharides Khu phức hợp Golgi trang web phân loại protein Protein nhập khu phức hợp Golgi từ ER làm theo số đường, có lưu giữ khu phức hợp Golgi, thu hồi từ phức hợp Golgi đến ER, vận chuyển từ khu phức hợp Golgi để màng tế bào, vận chuyển từ khu phức hợp Golgi đến endosomes Sự di chuyển protein qua trung gian vận chuyển túi anterograde thời trang ngược Có số thẻ riêng biệt sử dụng để xếp protein để bào quan xác, bao gồm thẻ axit amin cho việc lưu giữ thu hồi protein ER hòa tan, đặc điểm cấu trúc miền màng cho việc lưu giữ Golgi protein màng tế bào phức tạp, thẻ oligosaccharide cho phân loại hydrolases lysosome