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
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