Μοριακή$Κυτταρική$Bιολογία$&$ Έέγχος$Μεταβολισμού$

Transcript

1 Μοριακή$Κυτταρική$Bιολογία$&$ Έέγχος$Μεταβολισμού$ ΔIAΛEΞη(3! Μεταφορά)Πρωτεϊνών)σε) Μεμβρανικά)Οργανίδια)

2 Πως(μεταφέρονται(οι(πρωτεΐνες(στα( μεμβρανικά(οργανίδια;( Μεταφορά! μέσω! πυρηνικών! πόρων! Μεταφορά! διαμέσου! μεμβρανών! Μεταφορά!με! κυστίδια!

3 Σηματοδοτικές(αλληλουχίες(κατευθύνουν( τις(πρωτεΐνες(στα(μεμβρανικά(οργανίδια) Κατά!την!μετα:μεταφραστική! μεταφορά,!οι!πρωτεΐνες!που! συντίθενται!στα!ελεύθερα! ριβοσωμάτια,!μετά!την! απελευθέρωσή!τους,! κατευθύνονται!προς!τον!ειδικό! προορισμό!τους!χρησιμοποιώντας! μικρού!μήκους!αμινοξικές! αλληλουχίες!ως!σηματοδοτικά! μοτίβα.!

4 Απόδειξη(του(ρόλου(των(σηματοδοτικών( αλληλουχιών(στη(διαλογή(των(πρωτεϊνών( Κυτταροπλασματική!πρωτεΐνη! (χωρίς!σηματοδοτική!αλληλουχία)! Πρωτεΐνη!του!ΕΔ!από!την!οποία!έχει! αφαιρεθεί!η!σηματοδοτική!της!αλληλουχία! Πρωτεΐνη!του!ΕΔ! ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΟ! Σηματοδοτική! αλληλουχία!του!εδ! Κυτταροπλασματική!πρωτεΐνη! με!σηματοδοτική!αλληλουχία!του!εδ! ΑΛΛΑΓΜΕΝΕΣ!ΣΗΜΑΤΟΔΟΤΙΚΕΣ! ΑΛΛΗΛΟΥΧΙΕΣ!

5 ΣυνMμεταφραστική(και( μεταmμεταφραστική(μεταφορά(

6 Οι(σηματοδοτικές(αλληλουχίες(εντοπισμού( συχνά(αποκόπτονται(μετά(τη(μεταφορά(

7 Σήματα(πυρηνικού(εντοπισμού( ΠΡΟΣΟΧΗ:)Τα)σήματα)πυρηνικού)εντοπισμού)δεν)αποκόπτονται) από)τις)πυρηνικές)πρωτεΐνες)μετά)τη)μεταφορά)(σε)αντίθεση)με) τις)αλληλουχίες)εντοπισμού)σε)άλλα)μεμβρανικά)οργανίδια) όπως)εδ,)μιτοχόνδρια)κλπ))

8 Η(είσοδος(των(πυρηνικών(πρωτεϊνών(απαιτεί( πρωτεΐνεςmμεταφορείς( Πυρηνική!πρωτεΐνη! προς!μεταφορά! Υποδοχείς!πυρηνικής!μεταφοράς! (Ιμπορτίνες)! Ινίδια!του! πυρηνικού!! πόρου! ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ! ΠΥΡΗΝΑΣ!

9 Οι(πυρηνικοί(πόροι( Το!σύμπλοκο!του!πυρηνικού!πόρου!διατρέχει! ολόκληρο!το!πάχος!του!πυρηνικού!φακέλου! ως!μία!τριπλή!δακτυλιοειδής!δομή.!

10 Οι(πυρηνικοί(πόροι(χρησιμοποιούνται(τόσο( στην(εισαγωγή(όσο(και(στην(εξαγωγή( βιομορίων(από(τον(πυρήνα(

11 Οι(μιτοχονδριακές(πρωτεΐνες(εισέρχονται(σε( «ξεδιπλωμένη»(μορφή( Πολυπεπτιδική!αλυσίδα! Κυτταροπλασματική!συνοδός!πρωτεΐνη! Μιτοχονδριακή!συνοδός!πρωτεΐνη! Αναδιπλωμένη!πρωτεΐνη! Μιτοχόνδριο!

12 ΣυνοδοίMπρωτεΐνες(βοηθούν(τόσο(στη( μεταφορά(όσο(και(στην(επαναδιάταξη( των(μιτοχονδριακών(πρωτεϊνών( Κυτταροπλασματική! συνοδός!πρωτεΐνη,!70!kda! κυτταρόπλασμα! Διαμεμβρανικός)χώρος! Μιτοχονδριακός! αυλός! Μιτοχονδριακές!συνοδοί!πρωτεΐνες,!70!kDa!

13 Τα(σήματα(μιτοχονδριακού(εντοπισμού( βρίσκονται(στο(νmτελικό(άκρο(των(πρωτεϊνών( &(αποκόπτονται(μετά(τη(μεταφορά(

14 Υποδοχείς(της(εξωτερικής(και(της(εσωτερικής( μιτοχονδριακής(μεμβράνης((

15 Οι(πρωτεΐνες(του(ενδοπλασματικού(δικτύου( συντίθενται(στα(ριβοσωμάτια(του(αδρού(εδ( Εσωτερική!πυρηνική!μεμβράνη! Μεμβράνη!ΕΔ! πυρήνας! Εξωτερική!πυρηνική!μεμβράνη! πολυριβοσωμάτιο! Οι!πρωτεΐνες!μπορούν!να!εισέλθουν!στο! μονοπάτι!εδ:golgi!μόνο!εάν!συνδεθούν!με!το! ΕΔ!κατά!τη!διάρκεια!της!σύνθεσής!τους.!

16 Η(είσοδος(των(πρωτεϊνών(στο(ΕΔ(γίνεται( ταυτόχρονα(με(τη(μετάφραση( σηματοδοτική!αλληλουχία! Σωματίδιο!αναγνώρισης!σήματος!(ΣΑΣ)! κυτταρόπλασμα) αυλός)του)εδ) Υποδοχέας! του!σασ! σύμπλοκο!μεταφοράς!sec61! (=κανάλι!μετατόπισης)! σηματοδοτική! πεπτιδάση!!2000!by!geoffrey!m.! Cooper!

17 Το(σωματίδιο(αναγνώρισης(σήματος( καθοδηγεί(τις(πρωτεΐνες(στο(εδ( Ριβoσωμάτιο! Το!ΣΑΣ!απομακρύνεται!και! επακυκλώνεται! Σωματίδιο! αναγνώρισης! σήματος!(σασ)! ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ! Σηματοδοτική! αλληλουχία! του!εδ!! Υποδοχέας!ΣΑΣ!στη! μεμβράνη!του!εδ! Κανάλι! μετατόπισης! ΑΥΛΟΣ!ΤΟΥ!ΕΔ!

18 Το(σωματίδιο(αναγνώρισης(σήματος(είναι( νουκλεοπρωτεϊνικό(σύμπλοκο( Οι!δύο!επικράτειες!του!7S!RNA! του!σωματίου!srp!ορίζονται! βάσει!της!συγγένειάς!τους!με! την!αλληλουχία!alu.!οι!πέντε! από!τις!έξι!πρωτεΐνες! προσδένονται!άμεσα!στο!7s! RNA.!Κάθε!λειτουργία!του!SRP! συνδέεται!με!μία!ή! περισσότερες!συγκεκριμένες! πρωτεΐνες.!

19 Είσοδος(πρωτεϊνών(στον(αυλό(του(ΕΔ( Σηματοδοτική! αλληλουχία! Πολυπεπτιδική! αλυσίδα! ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ) κανάλι! μεταφοράς! σηματοδοτική! πεπτιδάση! ΑΥΛΟΣ)ΤΟΥ) ΕΔ)

20 Ενσωμάτωση(διαμεμβρανικών(πρωτεϊνών( στις(μεμβράνες(του(εδ( ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ! ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ! ΑΥΛΟΣ!ΤΟΥ!ΕΔ! ΑΥΛΟΣ! ΕΔ!

21 ΣυνοδοίMπρωτεΐνες(αναδιπλώνουν(αλλά(και( συγκρατούν(τις(πρωτεΐνες(στον(αυλό(του(εδ( Αυλός!του!ΕΔ! 2000 by Geoffrey M. Cooper

22 ΣυνοδοίMπρωτεΐνες(εμπλέκονται(στον( ποιοτικό(έλεγχο(των(πρωτεϊνών(του(εδ) EΔ! Λάθος! αναδιπλωμένη! πρωτεΐνη! Σωστά!αναδιπλωμένη! πρωτεΐνη! Συνοδός! πρωτεΐνη! Eκβλαστάνον!κυστίδιο! μεταφοράς!

23 Τροποποιήσεις(πρωτεϊνών(στο(ΕΔ( κυτταρόπλασμα! Αλυσίδες!λιπαρών!οξέων! δολιχόλη! αιθανολαμίνη! Ν:ακέτυλο! γλυκοζαμίνη! μαννόζη! ολιγοσακχαρίτης! γλυκόζη! Αυλός! ενδοπλασματικού! δικτύου! Αυλός! ενδοπλασματικού! δικτύου!

24 Ποιοτικός(έλεγχος(γλυκοπρωτεϊνών(στο(ΕΔ( κυτταρόπλασμα! ριβοσωμάτιο! ουβικιτίνη! Αυλός! ενδοπλασματικού! δικτύου! Τρανσλοκόνιο! Απομάκρυνση!! 2!καταλοίπων!! γλυκόζης! Επαναπροσθήκη!! γλυκόζης! Λάθος)αναδιπλωμένη) καλρετικουλίνη! Απομάκρυνση!! 1!γλυκόζης! Εξαιρετικά)σοβαρά)λάθη) στην)αναδίπλωση) Ανιχνευτής! αναδίπλωσης! Σωστά) αναδιπλωμένη) Ανιχνευτής! αναδίπλωσης! Ανιχνευτής! αναδίπλωσης! Μεταβατικό!ΕΔ!

25 Η(εκκριτική(οδός( επισημασμένη! πρωτεΐνη! κυστίδια! Συσκευή! Golgi! Αδρό! ΕΔ! Επισήμανση!για!3!λεπτά! 7!λεπτά!μετά!την! επισήμανση! 120!λεπτά!μετά!την! επισήμανση!

26 Μετακίνηση(με(κυστίδια( Πυρηνικός!φάκελλος! Ενδοπλασματικό! δίκτυο! Λυσοσωμάτιο! Όψιμο! ενδοσωμάτιο! κυτταρική! μεμβράνη! Πρώιμο! ενδοσωμάτιο! Μεταφορικά!κυστίδια! Συσκευή!Golgi! ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ! ΕΞΩΚΥΤΤΑΡΙΟΣ! ΧΩΡΟΣ!

27 Πως(εξασφαλίζεται(η(σωστή(έκβαση(και(η( εκλεκτικότητα(της(κυστιδιακής( μεταφοράς;( Πως!εξασφαλίζεται!!! Η!εκβλάστηση!των!κυστιδίων;!! Η!εκλεκτικότητα!της!πρόσληψης!του!περιεχομένου!( φορτίου )! του!κυστιδίου;!! Η!εκλεκτικότητα!της! στόχευσης!έτσι!ώστε!το!κυστίδιο!να! κατευθυνθεί!προς!το!σωστό!μεμβρανικό!οργανίδιο;!

28 Κυστιδιακή(μεταφορά(πρωτεϊνών(από(το(ΕΔ( στη(συσκευή(golgi( Μεταφορικό κυστίδιο! Εκβλάστηση! κυστιδίων! Σύντηξη! κυστιδίων! Διαμεμβρανικές! πρωτεΐνες! Πρωτεΐνες!του! αυλού!του!εδ! Συσκευή! Golgi!

29 Επιλογή(φορτίου(&(σύντηξη(των(μεταφορικών( κυστιδίων(με(τις(μεμβράνεςmστόχους( Μεμβρανικές! πρωτεΐνες! Πρωτεΐνες! του!αυλού! Μεμβράνη: δότης! Σχηματισμός! καλύμματος! Μεταφορικό! κυστίδιο! κυτταρόπλασμα! Μεμβράνη :!στόχος!

30 Διαφορετικά(είδη(κυστιδίων( χρησιμοποιούνται(σε(διαφορετικά(μονοπάτια( κυστιδιακής(μεταφοράς(

31 Κυστίδια(κλαθρίνης( Τα!καλυμμένα!κυστίδια!απελευθερώνονται!από!την! πλευρά!trans!του!συστήματος!golgi.!η!διάμετρος! ενός!κυστιδίου!είναι!~70!nm.!

32 Η(εξειδικευμένη(πρόσληψη(φορτίου(από(τα( κυστίδια(κλαθρίνης(εξασφαλίζεται(με(την( ύπαρξη(ειδικών(υποδοχέων(

33 Εκβλάστηση(κυστιδίων(κλαθρίνης( ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ! Κάλυμα! κλαθρίνης! Καλυμένο! κυστίδιο! ΑΦΑΙΡΕΣΗ!ΚΑΛΥΜΑΤΟΣ! Υποδοχέας! φορτίου! Ανταπτίνη! ΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ! ΚΥΣΤΙΔΙΟΥ! Δυναμίνη! Ανταπτίνη! Απογυμνωμένο! κυστίδιο! μεταφοράς! Μόρια!φορτίου!

34 Τα(κυστίδια(προσαράζουν(εκλεκτικά(σε( συγκεκριμένες(μεμβράνεςmστόχους( ΟΡΓΑΝΙΔΙΟ:ΔΟΤΗΣ! Καλυμένο! κυστίδιο! ΟΡΓΑΝΙΔΙΟ:ΣΤΟΧΟΣ! *SNARE=!SNAP! Receptor!(Yποδοχέας! της!snap.!snap=! Πρωτεΐνη!που!παίζει! βοηθητικό!ρόλο!στην! αναγνώριση!και! σύντηξη!των!κυστιδίων! ΔΙΑΜΕΡΙΣΜΑ! Α! ΔΙΑΜΕΡΙΣΜΑ! Β! Προσαραγμένο! μεταφορικό! κυστίδιο! ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ)

35 Η(εκλεκτική(σύνδεση(των(SNARE(εξασφαλίζει( την(εξειδικευμένη(κυστιδιακη(προσάραξη(

36 Η(προσάραξη(και(η(σύντηξη(των(κυστιδίων( απαιτούν(την(ύπαρξη(και(άλλων(πρωτεϊνών(

37 Η(συσκευή(Golgi(έχει(θεμελιώδη(ρόλο(στη( μεταφορά(με(κυστίδια(

38 Mεταφορά(διαμέσου(της(συσκευής(Golgi( Δίκτυο! trans!golgi! Όψιμο! ενδοσωμάτιο! Λυσοσωμάτιο! Εκκριτικό! κυστίδιο! Ενδοσωμάτιο! ανακύκλωσης!

39 Η(συσκευή(Golgi(έχει(πολικότητα(

40 Οδοί(εξωκυττάρωσης( (Ιδιοστατικής(ή(ρυθμιζόμενης)( νεοσυντεθείσα! διαλυτή!πρωτεΐνη! που!εκκρίνεται! ιδιοστατικά! συσκευή!golgi! νεοσυντεθέντα! μεμβρανικά!λιπίδια! μη: ρυθμιζόμενη! σύντηξη! μεμβρανών! νεοσυντεθείσα!μεμβρανική! πρωτεΐνη! ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ! εκκριτικό! κυστίδιο!με! εκκρινόμμενες! πρωτεΐνες! μεταγωγή! σήματος! ρυθμιζόμενη! σύντηξη! μεμβρανών! ΙΔΙΟΣΤΑΤΙΚΗ! ΕΚΚΡΙΣΗ! Κυτταρική!μεμβράνη! Σήματοδοτικό!μόριο,! π.χ.!ορμόνη!ή! νευροδιαβιβαστής! ΡΥΘΜΙΖΟΜΕΝΗ! ΕΚΚΡΙΣΗ!

41 Διαλογή(μεμβρανικών(πρωτεϊνών( στο(trans(golgi( Ο!μηχανισμός!διαλογής! διακρίνει!στο!εδ!τις!πρωτεΐνες! που!διαθέτουν!ομάδα!gpi!από! τις!υπόλοιπες!πρωτεΐνες,!η! διαλογή!των!οποίων,!ανάλογα! με!τον!τελικό!προορισμό!τους,! γίνεται!σε!διαφορετικά!κυστίδια! στην!πλευρά!trans!του! συστήματος!golgi.!

42 Σήματα(διαλογής(πρωτεϊνών(και( εξόδου(από(το(εδ( κυτταρόπλασμα! Διαμεμβρανική! πρωτεΐνη! Αυλός!ενδοπλασματικού!δικτύου! Πρωτεΐνη!του! αυλού!του!εδ! Πρωτεΐνη!με!άγκυρα!GPI! (γλυκοζυλο: φωσφατιδυλοϊνοσιτόλη)!

43 Επανάκτηση(των(πρωτεϊνών(του(ΕΔ( Σήματα)επανάκτησης)για:) ) Διαλυτές)πρωτεΐνες) KDEL!(Lys:Asp:Glu:Leu)! &) Μεμβρανικές))πρωτεΐνες) KKXX!(Lys:Lys:X:X)! Πρωτεΐνη! του!εδ! Επανάκτηση! Συσκευή! Golgi!

44 Μεταφορά(στα(λυσοσωμάτια(&( ανακύκλωση(μεμβρανικών(υποδοχέων( Υποδοχέας!!!!!!! 6:φωσφορική! 6:φωσφορικής! μαννόζη! μαννόζης! Αυλός! Golgi! Δίκτυο! trans! Golgi! Κυτταροπλασματική! πλευρά! Λυσοσωμικές! πρωτεΐνες! Λυσοσωμική!πρωτεΐνη! 6:φωσφορική! μαννόζη! Υποδοχέας!6:φωσφορικής! μαννόζης! Πρωτεΐνη:!προσαρμοστής! (ανταπτίνη)! εκβλάστηση! κλαθρίνη! Ελεύθερη! κλαθρίνη!!!!

45 Φαγοκυττάρωση,(ενδοκυττάρωση(&( λυσοσωμάτια( βακτήριο! φαγοσωμάτιο! φαγοκυττάρωση! Kυτταρική! Mεμβράνη! Πρώιμο!ενδόσωμα! ενδοκυττάρωση! Όψιμο! ενδοσωμάτιο! Λυσοσωμάτιο! Eνδοπλασματικό! δίκτυο! Mιτοχόνδριο! αυτοφαγοσωμάτιο! αυτοφαγία!

46 Λυσοσωμάτια(και(αυτοφαγία( Eνδοπλασματικό! δίκτυο! Λυσοσωμάτιο! Mιτοχόνδριο! αυτοφαγοσωμάτιο! φαγολυσοσωμάτιο!!2000!by!geoffrey!m.!cooper!

47 Η(πέψη(ουσιών(στα(λυσοσωμάτια( επιτελείται(από(όξινες(υδρολάσες( Λυσοσωμάτιο) όξινες)υδρολάσες) κυτταρόπλασμα)!2000!by!geoffrey!m.!cooper!

48 Ενδοκυττάρωση(και(σχηματισμός( λυσοσωματίων( εξωτερικό!του!κυττάρου! Ανακύκλωση!στη! κυτταρική!μεμβράνη! Κυστίδιο! ενδοκυττάρωσης! Πρώιμο! ενδοσωμάτιο! Απελευθέρωση!της! υδρολάσης! Όξινη! υδρολάση! Μεταφορικά! κυστίδια!με! όξινες!υδολάσες! Όψιμο! ενδοσωμάτιο! Ανακύκλωση! υποδοχέα! λυσοσωμάτιο! Golgi!!2000!by!Geoffrey!M.!Cooper!

49 Εξειδικευμένη(ενδοκυττάρωση(μέσω( υποδοχέων( Το(παράδειγμα(της(LDL( Yποδοχείς!LDL! Kυτταρική!Mεμβράνη! Kαλυμένο! κυστίδιο! κλαθρίνης! ενδοκυττάρωση! ΑΠΟΚΑΛΥΨΗ! Kυτταρόπλασμα! ενδοσωμάτιο! Eπαναφορά!των! Yποδοχέων!LDL!στη! κυτταρική!μεμβράνη! Σύντηξη!με! ενδόσωμα! Eκβλάστηση!κυστιδίων! μεταφοράς!! Mεταφορά!στο! Λυσοσωμάτιο! Ελεύθερη! χοληστερόλη! Λυσοσωμάτιο! Yδρολυτικά! ένζυμα!

50 ( Σας(Ευχαριστώ(για(την( Προσοχή(σας(