Transport wewnątrzkomórkowy

Transport wewnątrzkomórkowy

przez błonę cytoplazmatyczna, pomiędzy cytoplazmą i jądrem

przez błonę cytoplazmatyczna, pomiędzy cytoplazmą i jądrem

do/z organelli błonowych

do/z organelli błonowych

Rodzaje błon i organelli błonowych

-błona cytoplazmatyczna
-błona jądrowa

-siateczka śródplazmatyczna (ER) – szorstkie i gładkie

-aparat Golgiego

-lizosomy

-peroksysomy

-endosomy

-inne pęcherzyki

los białek po syntezie w rybosomach zależy od obecności sygnałów lokalizacyjnych (sortujących) lub ich braku

transport m.in. białek związany jest transportem pęcherzykowym lub bezpośrednim przenoszeniem przez błony
(translokacja) z udziałem wyspecjalizowanych białek transportowych

Klasy białek transportowych w błonach

Transport pasywny a aktywny

Transport błonowy można badać za pomocą jonoforów

Typy transportu błonowego

Schemat budowy typowych kanałów jonowych

Sposoby zamykania/otwierania kanałów jonowych

Schemat transportu wody przez błonę cytoplazmatyczną

z udziałem akwaporyny

Transport wody przez błonę cytoplazmatyczną - model

Akwaporyna z E. coli (AqpZ)

Akwaporyny z E. coli :
AqpZ – transport wody
GlpF – transport glicerolu

Hipoteza nt pochodzenia organelli błonowych

Sygnał i wzór sortujący

Przeniesienie niektórych białek przez błony

wymaga energii i translokatora

Przyłączanie ”kotwicy” glikozylofosfatydyloinozytolowej

(immobilizacja chemiczna)

Schemat transportu białek do wnętrza ER

Translokacja białka przez błonę ER

Glikozylacja białek w szorstkim ER

Większość składników błonowych i błon powstaje w ER

Prowadzi to do niesymetrii w rozkładzie fosfolipidów

Białko wymiany fosfolipidowej

Sortowanie białek

np. transport z aparatu Golgiego do lizosomów

Funkcje mikrotubul w transporcie substancji

wewnątrz komórki

Aparat Golgiego możemy podzielić na obszary o różnych

funkcjach

Jednym z zadań aparatu Golgiego jest kierowanie makromolekuł np. białek do lizosomów

Obróbka oligosacharydów w obrębie aparatu

Golgiego

Do transportu nowozsyntetyzowanych enzymów do

lizosomów wymagane jest przyłączenie grupy

mannozo-6-fosforanu

W lizosomach zachodzi degradacja makromolekuł i

całych organelli

Wiele z białek cytozolowych jest transportowana bezpośrednio do lizosomów aby ulec degradacji
zawierają sekwencję aminokwasów KFERQ
lizyna-fenyloalanina-kwas glutaminowy-arginina-glutamina

bezpośrednie wiązanie z pęcherzykami ??
specjalne białko transportujące ??

Los białka podczas transportu przez dany typ

pęcherzyka transportowego

białko gromadzi się w pęcherzyku
transportowym tylko gdy posiada
sygnał sortujący

białko nie gromadzi się w pęcherzyku
transportowym ponieważ posiada
sygnał zatrzymujący (ang. retention signal)
wiążący je z błoną-donor

białko przechodzi do wnętrza
pęcherzyka
transportowego przez dyfuzję
gdy nie posiada sygnału
sortującego
i sygnału zatrzymującego

sygnał sortujący wiąże się z białkami płaszcza

sygnał zatrzymujący
ogranicza przechodzenie
białka do wnętrza
pęcherzyka

Etapy i składniki potrzebne do powstawania

pęcherzyków transportowych i kierowania ich do

odpowiednich błon

błona-donor

GDP GTP

białko ARF

związane z GTP

związane z GDP

Pi

białka płaszcza

v-SNARE

t-SNARE

pęcherzyk transportowy

błona-cel

SNAPs

NSF

NSF

SNAPs

ATP ADP

+Pi

v-SNARE – identyfikator pęcherzyka

t-SNARE – akceptor pęcherzyka na blonie docelowej

SNAP, NSF – białka wywołujące fuzję pęcherzyka z błoną docelową

1. tworzenie pęcherzyka transportowego

2. rozpoznawanie pęcherzyka

3. fuzja pęcherzyka

Dwa modele przepływu pęcherzyków

transportowych między aparatem Golgiego a ER

model 2

model 1

ER

aparat Golgiego

cis

trans

Import białek do matriks mitochondrium

lub przestrzeni międzybłonowej

Sygnały i wzory sortujące kierujące białka do

mitochondrium

domena kwasowa

sygnał sortujący

Kompleksy translokujące białka w mitochondrium

Translokacja białka przez błonę zewnętrzną

mitochondrium

przez kompleks TOM

Funkcjonalna współpraca między kompleksami TIM

i TOM

Endo T et al. J Cell Sci

2003;116:3259-3267

Transport białek przez błony mitochondrialne:

po przejściu przez błony białka muszą być ponownie

zwinięte

Sortowanie białek może być związane z polaryzacją

komórki

Transport pomiędzy cytoplazmą a jądrem

Kompleksy por jądrowych zapobiegaja biernemu przemieszczaniu się
białek cytoplazmatycznych do jądra

do transportu białka z cytoplazmy do jądra potrzebna jest sekwencja
lokalizacji jądrowej
4-8 aminokwasów naładowanych dodatnio, zwykle zawiera prolinę

Funkcjonowanie sekwencji lokalizacji jądrowej

można śledzić za pomocą technik

immunofluorescencyjnych

Część białek przechodzi do jądra na drodze tzw.

swobodnej dyfuzji

Pora jądrowa – porównanie budowy

GTP

GDP

P

i

Ran-GDP

Ran-GTP

RanGAP1

RanGEF

cytoplazma

jądro

RanGAP1 – Ran-GTP-activating protein 1

RanGEF – Ran-guanine-nucleotide exchange factor
(gł. RCC1)

Cykl GTP-azy Ran

GDP

GTP

P

i

GTP

GDP

GDP

RanGAP

RCC1

GTP

wysokie stężenie GTP
niskie stężenie GDP

wysokie stężenie GDP
niskie stężenie GTP

Ran-GTP

Ran-GDP

cytoplazma

jądro

cargo

cargo

Ran-GTP

imp

Ran-GTP

GDP

import

do jądra

NLS –nuclear localization sequence

imp

importin

cytoplazma

jądro

imp

imp

cytoplazma

jądro

exp

cargo

exp

export

z jądra

cargo

RanGAP1

Ran-GTP

Ran-GDP

Crm1

Crm1

leptomycin B

NES –nuclear export sequence

exportin

exp

Crm1

białko pomocnicze Crm1

Krypta (ang. vault)– mało znana organella

nowa organella odkryta 1986 roku

składa się z:
MVP (główne białka krypty)

ok. 100 kDa

Cap proteins (białka pierścienia centralnego)

240 kDa

vRNA (hgv1-4)

86-98 bp

szczur

żaba

królik

struktura zamknięta

struktura otwarta

Krypta - struktura

Krypta - rola w transporcie wewnątrzkomórkowym

krypta

aktyna

krypta

kompleks

pory jądrowej

Krypta - rola w oporności na ksenobiotyki

Krypta - niespodzianki

MVP ma homologię z TEP1 (składnik kompleksu telomerazy)

w krypcie odkryto aktywność vPARP
lokalizacja z wrzecionem mitotycznym

Transport mRNA wewnątrz
komórki

Lokalizacja RNA w określonych miejscach komórki zależy od funkcji włókien
cytoszkieletu (wł. aktynowych, mikrotubul) oraz obecności klasy białek wiążących RNA
(białek przenoszących tzw. „listonoszy”)

np.

Staufen
ZBP-1 (zipcode binding protein 1)

Białka zawierają miejsca rozpoznające np.

RLR – RNA Localization Region
RRM – RNA Recognizng Motif
RTS – RNA Transporting Sequence
dsRNA BM – double stranded RNA Binding Motif

przykłady m-RNA lokalizowanego przy pomocy białek
„listonoszy”:

Miranda

Prospero

Oscar

Inscutable

Numb i inne

ważne szczególnie w procesach różnicowania komórek i rozwoju zarodkowego

Ważne: m-RNA jest nieaktywne translacyjnie w czasie transportu
(upakowanie/nieczynna konformacja)

Zmiana lokalizacji

Zmiana lokalizacji

mRNA

mRNA

kodującego beta -

kodującego beta -

a

a

ktynę

ktynę

powoduje zatrzymanie ukierunkowanej

powoduje zatrzymanie ukierunkowanej

polimeryzacji

polimeryzacji

filament

filament

ów aktynowych

ów aktynowych