Transport wewnątrzkomórkowy

Transport wewnątrzkomórkowy

pomiędzy cytoplazmą i jądrem

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

Hipoteza nt pochodzenia organelli błonowych

Sygnał i wzór sortujący

Przeniesienie niektórych białek przez błony

wymaga energii i translokatora

Przyłączanie ”kotwicy” glikozylofosfatydyloinozytolowej

(immobilizacja chemiczna)

Import białek do matriks mitochondrium

lub przestrzeni międzybłonowej

Transport białek przez błony
mitochondrialne

udział potencjału
membranowego

po przejściu przez błony białka muszą być ponownie
zwinięte

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

Budowa aparatu Golgiego

Funkcje mikrotubul w

transporcie substancji wewnątrz

komórki

Obróbka oligosacharydów w obrębie

aparatu Golgiego

Aparat Golgiego możemy podzielić na

obszary

o różnych funkcjach

Jednym z zadań aparatu Golgiego

jest kierowanie białek do lizosomów

W lizosomach zachodzi degradacja

makromolekuł

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 ??

Do transportu nowozsyntetyzowanych

enzymów do lizosomów wymagane jest

przyłączenie grupy mannozo-6-

fosforanu

Etapy i składniki potrzebne do

powstawania pęcherzyków

transportowych i kierowania ich

do odpowiednich błon

błona-donor

GDPGTP

białko ARF

związane z GTP

związane z GDP

Pi

białka płaszcza

v-SNARE

t-SNARE

pęcherzyk transportowy

błona-cel

SNAPs

NSF

NSF

SNAPs

ATPADP

+Pi

1. tworzenie pęcherzyka transportowego

2. rozpoznawanie pęcherzyka

3. fuzja pęcherzyka

v-SNARE – identyfikator pęcherzyka

t-SNARE – akceptor pęcherzyka na blonie docelowej

SNAP, NSF – białka wywołujące fuzję pęcherzyka z błoną docelową

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 płąszcza

sygnał zatrzymujący
ogranicza przechodzenie
białka do wnętrza
pęcherzyka

Dwa modele przepływu pęcherzyków

transportowych między aparatem

Golgiego a ER

model 2

model 1

ER

aparat Golgiego

cis

trans

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 Pro

Funkcjonowanie sekwencji lokalizacji

jądrowej można śledzić za pomocą
technik immunofluorescencyjnych

Część białek przechodzi do jądra na

drodze

tzw. swobodnej dyfuzji

GTP

GDP

P

i

H

2

O

Ran-GDP

Ran-GTP

RanGAP1

RanGEF:RCC1

cytoplazma

jądro

RanGAP1 – Ran-GTP-activating protein 1

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

Cykl GTP-azy Ran

GTP

GDP

GDP

RanGAP

RCC1

GTP

wysokie stężenie GTP
niskie stężenie GDP

wysokie stężenie GDP
niskie stężenie GTP

Ran-GTP

Ran-GDP

cytoplazma

jądro

imp

cargo

cargo

Ran-GTP

imp

Ran-GTP

GDP

import
do jądra

NLS –nuclear localization sequence

imp

importin

cytoplazma

jądro

exp

cargo

exp

export
z jądra

cytoplazma

jądro

cargo

RanGAP1

Ran-GTP

Ran-GDP

Crm1

Crm1

leptomycin B

NES –nuclear export sequence

exportin

exp

Crm1

białko pomocnicze Crm1

Krypta (ang. vault)– nowa 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 RNA 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)

Strony domowe nt. transportu wewnątrzkomórkowego

http://vaults.arc.ucla.edu + links
http://mrc-lmb.cam.ac.uk/myosin/myosin.html
http://www.blocks.fhcrc.org/~kinesin/index.html