13

aparatem Golgiego (patrz dalej). Przedział pośredni składa sięz pęcherzyków i cewek otoczonych błoną gładką, a jego specyficzne wyznaczniki stanowią dwa białka o masie 53 kD i 63 kD. Przedział pośredni może stanowić morfologiczny odpowiednik przedziału ratunkowego (rozdz. 13), a także miejsce acylacji tłuszczowej białek i pierwszych etapów O-glikozylacji.

Przepływ składników błon

We wszystkich komórkach istnieje konieczność ciągłego dostarczania do błony komórkowej nowo zsyntetyzowanych składników, wynikająca ze wzrostu komórek, zużywania całych fragmentów błony w procesach endocytozy, a także zwykłej degradacji cząsteczek białkowych i lipidowych. W sposób szczególny procesy te nasilają się w komórkach gruczołowych, w których powierzchnia sekretoryczna plazmolemy w ciągu 10 godzin może podlegać podwojeniu. Wiadomo, że tak składniki białkowe, jak i lipidowe błony syntetyzowane są w siateczce śródplazma-tycznej (p. rozdz. 13). Skład i struktura błon siateczki różnią się jednak znacznie od składu i budowy błony komórkowej, błony aparatu Golgiego wykazują cechy pośrednie, a wyraźne) podobieństwo do błony komórkowej ujawnia się dopiero na biegunie trans diktiosomu. Na podstawie tej obserwacji sformułowano teorię przepływu błon w komórce od siateczki poprzez aparat Golgiego do błony komórkowej. Teoria ta poparta została badaniami autoradiograficznymi z użyciem prekursorów białek, lipidów i cukrów błonowych. Na taką możliwość wskazywały również obserwacje zachowania się białek wirusów, które po wbudowaniu do ściany siateczki przez krótki okres znajdowały się w aparacie Golgiego i wreszcie wypłukały się na zewnątrz z błony komórkowej.

Przepływ składników błon zachodzi w komórce nieustannie przy udziale struktur pęcherzyków wędrujących od jednego przedziału błonowego do drugiego. Pęcherzyki odrywające się od przedziału wyjściowego wbudowywane są do ściśle określonego przedziału następnego, a możliwość fuzji (zlewania się) błon uzależniona jest od ich podobieństwa strukturalnego i wzajemnego dopasowania receptorów błonowych.

Transportowi składników błon tworzących ściany pęcherzyków towarzyszy transport płynnej treści zawartej w ich wnętrzu.

Oddzielanie się pęcherzyków od błony wyjściowej

Proces oddzielania się pęcherzyków od błony siateczki wymaga udziału białek cytoplazma-tycznych wchodzących w skład zespołu opłaszcząjącego oraz białek wiążących GTP. Białka zespołu opłaszcząjącego otaczają pęcherzyki dostrzegalną w mikroskopie elektronowym okrywą podobną do tej, którą buduje klatryna (patrz dalej), lecz o znacznie mniej uporządkowanej strukturze. Białka zespołu opłaszcząjącego mają odpowiadać za selektywny pobór składników' błony i zawartości jej światła do pęcherzyka oraz za deformację błony umożliwiającąjej wypącz-kowanie. W zależności od miejsca powstawania pęcherzyków, a prawdopodobnie również od ich zawartości lub składu błony pęcherzyków zmienia się charakter okrywy pęcherzyków (patrz dalej). Dotychczas scharakteryzowano dwa typy okrywy pęcherzyków, tzw. COPI i COPII.

W skład okrywy COP I wchodzi kompleks opłaszcząjący (ang. coatomer) złożony z 7 białek (coating proteins — białka opłaszczające: a, P, P’, y, 5, e, Q oraz przynajmniej jedno białko wiążące GTP, tzw. AJRF (ADP rybosylation factor — czynnik powodujący rybozylację ADP). Trzy spośród białek kompleksu okrywającego (P, 5 i i)) wykazują pewne podobieństwo do podjednó-stek adapterów pośredniczących w wiązaniu pomiędzy receptorami błonowymi a klatryną (patrz rozdz. 16) i dlatego przypuszcza się, że mogą uczestniczyć w rozpoznawaniu cytoplazmatycz-nych odcinków białek wchodzących w skład ściany pęcherzyków. U drożdży okrywę pęcherzyków tworzą białka homologiczne do kolejnych elementów zespołu opłaszcząjącego: Ret lp, Sec 26p, Sec 27p, Sec 21p, Ret 2p, Ret 3p.

Utworzenie się okrywy COP I uwarunkowane jest przyłączeniem do błony białka ARF, co zależy od wymiany związanego z nim GDP na GTP. Poprzez aktywację fosfolipazy D, ARF wywołuje lokalne modyfikacje w obrębie warstwy lipidowej. Białka okrywy przyłączane są zarówno do cytoplazmatycznych odcinków białek błonowych, jak i do zmodyfikowanych (ujemnie naładowanych) lipidów. Wymuszone grupowanie się białek błonowych powoduje deformację i wybrzuszenie się błony w pęcherzyk. Dzięki aktywności GTPazowej ARF i hydrolizie GTP dochodzi później do oddysocjowania białek opłaszczających. Oderwanie się od błony takiego pęcherzyka prawdopodobnie wymaga jeszcze zaciśnięcia jego „szyjki” przez palmitynian CoA.

Formowanie okrywy COP U rozpoczyna się od przyłączenia do błony innego białka wiążącego GTP, tj. Sar lp, którego aktywacja, równoznaczna z wymianą GDP na GTP wymaga dodatkowego udziału białka Sec 12. Wiązanie Sar lp z błoną stabilizowane jest poprzez integralne białka błonowe Sed 4p i Sec 16p. Powstanie tego kompleksu umożliwia grupowanie się dwóch dalszych zespołów białek cytozolowych, tj. zespołu Sec 23 (Sec 23p-Sec 24p) oraz zespołu Sec 13 (Sec 13p-Sec 31p). Tak jak i w poprzednim zespole opłaszczająGym jego dysocjacja następuje z chwilą hydrolizy GTP przez Sar lp. Szczególną cechą zespołu COP II jest to, że jego powstanie wymaga udziału integralnych białek błony wyjściowej (Sec 12, Sec 4, Sec 16), w związku z czym tworzy się on wyłącznie w rejonie przejściowym siateczki zawierającym te właśnie białka (patrz dalej). Oderwanie pęcherzyków okrytych COP II nie wymaga dodatkowych czynników.

Inne białka wiążące GTP, tj. białka rab oraz monomeryczne białko G, które przyłączają się do zespołów COP mają wpływać na skierowanie pęcherzyków w stronę właściwej błony docelowej, prawdopodobnie poprzez stabilizację wzajemnego wiązania się receptorów błonowych (patrz dalej). Chociaż mechanizm powstawania pęcherzyków w kolejnych przedziałach błonowych pozostaje ten sam, to jednak skład białek opłaszczających, jak również typ towarzyszących białek rab może ulegać zmianie. Na odrębną uwagę zasługuje zróżnicowanie w sposobie formowania się pęcherzyków w sieci trans aparatu Golgiego zależnie od zawartości i przeznaczenia tych pęcherzyków (patrz dalej).

Wbudowywanie pęcherzyków do błony docelowej (fuzja błon)

Warunkiem wbudowania się błony pęcherzyka do przedziału docelowego jest odrzucenie otoczki z białek opłaszczających, co wymaga hydrolizy GTP. Błona pęcherzyka i błona przedziału docelowego dopasowują się do siebie za pośrednictwem odpowiednich białek receptorowych. Receptory w błonie pęcherzyka oznacza się jako v SNAREs (od vesicular SNAP receptors), a receptory z błony docelowej jako t SNAREs (od target SNAP receptors). W miejscu wzajemnie połączonych SNAREs gromadzą się cytopłazmatyczne białka tworzące tzw. kompleks fuzyjny. W kompleksie tym wyróżniono białko NSF (ang. NEM sensitive factor, tj. czynnik wrażliwy na NEM, gdzie NEM oznacza N-etylomaleimid) oraz kilka białek SNAP ot, (3 i y (ang. soluble NSF attachment proteins—rozpuszczalne białka przyłączające się do NSF). NSF jest homotetramerem białkowym, który wiąże się obwodowo z grupą białek SNAP, a poprzez hydrolizę ATP powoduje następnie dysocjację całego kompleksu. W komórkach drożdży rolę NSF i a-SNAP pełnią odpowiednio Sec 18 i Sec 17.

247