Kυτταρική Bιολογία ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΜΕΜΒΡΑΝΕΣ, ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΜΕ ΚΥΣΤΙΔΙΑ, ΛΥΣΟΣΩΜΑΤΙΑ & ΑΥΤΟΦΑΓΙΑ ΔIAΛEΞΕΙΣ 6 & 7 (8 & 13/3/2017)

Transcript

1 Kυτταρική Bιολογία ΔIAΛEΞΕΙΣ 6 & 7 (8 & 13/3/2017) ΒΙΟΛΟΓΙΚΕΣ ΜΕΜΒΡΑΝΕΣ, ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΜΕ ΚΥΣΤΙΔΙΑ, ΛΥΣΟΣΩΜΑΤΙΑ & ΑΥΤΟΦΑΓΙΑ

2 Οι λιπιδικές διπλοστιβάδες λειτουργούν ως φραγμοί Νερό Υδρόφιλες φωσφολιπιδικές κεφαλές Φωσφολιπιδική μεμβράνη Υδρόφοβες φωσφολιπιδικές ουρές Νερό Υδρόφιλες φωσφολιπιδικές κεφαλές κυτταρική μεμβράνη που περιβάλλει το κύτταρο μόρια έξω από το κύτταρο μόρια των κυτταρικών διαμερισμάτων μόρια του κυττάρου Εσωτερικές μεμβράνες περιβάλλουν τα οργανίδια

3 Τα κυτταρικά διαμερίσματα οριοθετούνται από μεμβράνες μικρολάχνη μικροϊνίδια κεντρίδια πυρήνας ριβοσωμάτια Λείο ενδοπλασματικό δίκτυο μιτοχόνδριο αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο συσκευή Golgi λυσοσωμάτιο κυτταρική μεμβράνη

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

5 Ενσωμάτωση διαμεμβρανικών πρωτεϊνών στις μεμβράνες του ΕΔ ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ ΑΥΛΟΣ ΤΟΥ ΕΔ ΑΥΛΟΣ ΕΔ

6 Τροποποιήσεις πρωτεϊνών στο ΕΔ κυτταρόπλασμα Αλυσίδες λιπαρών οξέων δολιχόλη αιθανολαμίνη Ν-ακέτυλο γλυκοζαμίνη μαννόζη ολιγοσακχαρίτης γλυκόζη Αυλός ενδοπλασματικού δικτύου Αυλός ενδοπλασματικού δικτύου

7 Συνοδοί-πρωτεΐνες αναδιπλώνουν αλλά και συγκρατούν τις πρωτεΐνες στον αυλό του ΕΔ Αυλός του ΕΔ 2000 by Geoffrey M. Cooper

8 Συνοδοί-πρωτεΐνες εμπλέκονται στον ποιοτικό έλεγχο των πρωτεϊνών του ΕΔ EΔ Λάθος αναδιπλωμένη πρωτεΐνη Σωστά αναδιπλωμένη πρωτεΐνη Συνοδός πρωτεΐνη Eκβλαστάνον κυστίδιο μεταφοράς

9 Ποιοτικός έλεγχος γλυκοπρωτεϊνών στο ΕΔ κυτταρόπλασμα ριβοσωμάτιο ουβικιτίνη Αυλός ενδοπλασματικού δικτύου Τρανσλοκόνιο Απομάκρυνση 2 καταλοίπων γλυκόζης Επαναπροσθήκ η γλυκόζης Λάθος αναδιπλωμένη καλρετικουλίνη Απομάκρυνση 1 γλυκόζης Εξαιρετικά σοβαρά λάθη στην αναδίπλωση Ανιχνευτής αναδίπλωσης Σωστά αναδιπλωμένη Ανιχνευτής αναδίπλωσης Ανιχνευτής αναδίπλωσης Μεταβατικό ΕΔ

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

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

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

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

14 Κυστιδιακή μεταφορά πρωτεϊνών από το ΕΔ στη συσκευή Golgi Μεταφορικό κυστίδιο Εκβλάστηση κυστιδίων Σύντηξη κυστιδίων Διαμεμβρανικές πρωτεΐνες Πρωτεΐνες του αυλού του ΕΔ Συσκευή Golgi

15 Επιλογή φορτίου & σύντηξη των μεταφορικών κυστιδίων με τις μεμβράνες-στόχους Μεμβρανικές πρωτεΐνες Πρωτεΐνες του αυλού Μεμβράνηδότης Σχηματισμός καλύμματος Μεταφορικό κυστίδιο κυτταρόπλασμα Μεμβράνη - στόχος

16 Διαφορετικά είδη κυστιδίων χρησιμοποιούνται σε διαφορετικά μονοπάτια κυστιδιακής μεταφοράς

17 Κυστίδια κλαθρίνης Τα καλυμμένα κυστίδια απελευθερώνονται από την πλευρά trans του συστήματος Golgi. Η διάμετρος ενός κυστιδίου είναι ~70 nm.

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

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

20 Τα κυστίδια προσαράζουν εκλεκτικά σε συγκεκριμένες μεμβράνες-στόχους ΟΡΓΑΝΙΔΙΟ-ΔΟΤΗΣ Καλυμένο κυστίδιο ΟΡΓΑΝΙΔΙΟ-ΣΤΟΧΟΣ *SNARE= SNAP Receptor (Yποδοχέας της SNAP. SNAP= Πρωτεΐνη που παίζει βοηθητικό ρόλο στην αναγνώριση και σύντηξη των κυστιδίων Προσαραγμένο μεταφορικό κυστίδιο ΚΥΤΤΑΡΟΠΛΑΣΜΑ ΔΙΑΜΕΡΙΣΜΑ Α ΔΙΑΜΕΡΙΣΜΑ Β

21 Η εκλεκτική σύνδεση των SNARE εξασφαλίζει την εξειδικευμένη κυστιδιακη προσάραξη

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

23 Η συσκευή Golgi έχει θεμελιώδη ρόλο στη μεταφορά με κυστίδια

24 Mεταφορά διαμέσου της συσκευής Golgi Δίκτυο trans Golgi Όψιμο ενδοσωμάτιο Λυσοσωμάτιο Εκκριτικό κυστίδιο Ενδοσωμάτιο ανακύκλωσης

25 Η συσκευή Golgi έχει πολικότητα

26 Οδοί εξωκυττάρωσης (Ιδιοστατικής ή ρυθμιζόμενης) νεοσυντεθείσα διαλυτή πρωτεΐνη που εκκρίνεται ιδιοστατικά συσκευή Golgi νεοσυντεθέντα μεμβρανικά λιπίδια μηρυθμιζόμενη 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

27 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.

28 Σήματα διαλογής πρωτεϊνών και εξόδου από το ΕΔ κυτταρόπλασμα Διαμεμβρανική πρωτεΐνη Αυλός ενδοπλασματικού δικτύου Πρωτεΐνη του αυλού του ΕΔ Πρωτεΐνη με άγκυρα GPI (γλυκοζυλοφωσφατιδυλοϊνοσιτόλη)

29 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

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

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

32 Λυσοσωμάτια και αυτοφαγία Eνδοπλασματικό δίκτυο Λυσοσωμάτιο Mιτοχόνδριο αυτοφαγοσωμάτιο φαγολυσοσωμάτιο 2000 by Geoffrey M. Cooper

33 Η πέψη ουσιών στα λυσοσωμάτια επιτελείται από όξινες υδρολάσες Λυσοσωμάτι ο όξινες υδρολάσες κυτταρόπλασμα 2000 by Geoffrey M. Cooper

34 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 ενδοσωμάτι ο Ανακύκλωσ η υποδοχέα λυσοσωμάτιο Golgi 2000 by Geoffrey M. Cooper

35 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

36 Εξειδικευμένη ενδοκυττάρωση μέσω υποδοχέων Το παράδειγμα της πρόσληψης σιδήρου O υποδοχέας της τρανσφερίνης συνδεδεμένος με την τρανσφερίνη που φέρει σίδηρο μεταφέρεται στο ενδόσωμα, όπου ο σίδηρος απελευθερώνεται. Στη συνέχεια, το σύμπλοκο του υποδοχέα με την απο-τρανσφερίνη (χωρίς σίδηρο) μεταφέρεται για ανακύκλωση στην επιφάνεια, όπου ο υποδοχέας και ο προσδέτης αποσυνδέονται.

37 Σας Ευχαριστώ για την Προσοχή σας