Vnitrobuněčné oddíly
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 74

Vnitrobuněčné oddíly Třídění a transport proteinů PowerPoint PPT Presentation


  • 53 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Vnitrobuněčné oddíly Třídění a transport proteinů. Kompartmenty živočišné buňky. Kompartmenty živočišné buňky - TEM. Pro k aryotic ká buňka. Eu k aryotic ká buňka. Ty pická rostlinná buňka. Golgi ho aparát. centrální vakuola. vesikul. drsné ER. ribosom y ( na ER).

Download Presentation

Vnitrobuněčné oddíly Třídění a transport proteinů

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Vnitrobuněčné oddíly

Třídění a transport proteinů


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Kompartmenty živočišné buňky


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Kompartmenty živočišné buňky - TEM


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Prokaryotickábuňka

Eukaryotickábuňka


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Typická rostlinná buňka

Golgihoaparát

centrální vakuola

vesikul

drsné ER

ribosomy (na ER)

mikrofilamenta

ribosomy (volné)

hladké ER

mitochondrie

DNA+nucleoplasma

chloroplast

jadérko

jádro

jaderná membrána

plasmatická membrána

mikrotubuly

buněčná stěna


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Rostlinná buňka

Živočišná buňka


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

  • Funkce hlavních vnitrobuněčných oddílů

  • Jádro – obsahuje buněčný genom, syntéza DNA and RNA

  • Cytosol – syntéza proteinů, glykolýza, metabolické dráhy pro

  • syntézu aminokyselin, nukleotidů, etc

  • Endoplasmatické retikulum – syntéza membránových a sekrečních proteinů, syntéza většiny lipidů

  • Golgiho aparát – kovalentní modifikace proteinů z ER, třídění

  • proteinů a lipidů pro sekreci a transport do jiných částí buňky

  • Mitochondrie – syntéza ATP oxidační fosforylací

  • Chloroplasty – syntéza ATPa fixace uhlíku fotosyntézou

  • Lyzosomy – odbourávání látek uvnitř buňky

  • Endosomy – třídění materiálu z endocytózy a GA

  • Peroxisomy – oxidace toxických molekul, beta oxidace mastných

  • kyselin


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

  • Tři základní typy vnitrobuněčného transportu proteinů

  • Transport jaderným pórem

  • (Gated transport)

  • Transmembránový transport

  • Vesikulární transport


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Mapa transportu proteinů

Vznik a správná funkce vnitřních kompartmentůzcela závisí na přesném cílení proteinů.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Třídění proteinů – signální sekvence


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Jednoduchý experiment dokazuje, že většina třídících signálů se skládá z krátkého úseku aminokyselinové sekvence nazývané “signální sekvence”.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

GFP


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Cytoplasmatický Jaderný


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Actin-GFP

PAX-GFP


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Signální sekvence


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Jaderný import a export

  • Jaderný obal se skládá ze dvou koncentrických lipidovýchdvouvrstev.

  • Perinukleární prostorje kontinuální s lumenem ER.

  • Přes komplex jaderného póru probíhá obousměrný transport.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Jaderný pór

Komplex jaderného póru je vodní kanál, který umožňuje difuzi malých molekul a proteinů do 60kD. Transport těchto malých molekul je pasivní.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Molekuly větší než 9 nm nebo 60 kDa musí mítjaderný lokalizační signál (NLS) a jsou aktivně transportovány do jádra.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

  • Transport velkých proteinů do jádra vyžaduje signální sekvenci nazývanoujaderný lokalizační signál(NLS).

  • NLS může být umístěn kdekoliv v primární sekvenci proteinu.

  • Obvykle je bohatý na arginin a lysina je poměrně krátký.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Mechanismus jaderného transportu


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

NLS směruje proteiny k transportupřes komplex jaderného póru.Proteiny si během transportu přes jaderný pór zachovávají svou terciální a kvarterní strukturu.

Jsou-li částice koloidního zlata potaženy NLS, můžeme vidět částice procházet jadernými póry. Maximální velikost částice zlata, která může být transportována je 26 nm. Jelikož zlaté částice nemohou být stlačeny,otvor jaderného póru musí být schopen se rozšířit.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Protein Ran (monomerická GTPáza) je hnací silou transportu přes komplex jaderného póru

Ran-GAPse nachází výhradně v cytoplasmě =Ran-GDPse hromadí vně jádra.

Ran-GEFse nachází uvnitř jádra =Ran-GTPse hromadí uvnitř jádra.

Ran: Monomerická GTPáza

Ran-GAP: GTPázu-aktivující protein

Ran-GEF: Guaninovývýměnný faktor


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Receptory jaderného importu (Nuclear Import Receptors) rozpoznávají NLS.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Transport proteinů do mitochondrií a chloroplastů

  • Organely specializované na syntézu ATP.

  • Většina proteinů je kódovaná jaderným genomem a

  • syntetizovaná v cytoplasmě.

  • Proteiny musí býttransportovány do jednoho z kompartmentů

  • nebo membrán těchto organel.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Mitochondriální (chloroplastové) proteiny


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Mitochondriální signální sekvence:

amfipatický alpha-helix,

pozitivně nabitý

Proteinové transportéty mitochondriálních membrán


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

  • Import proteinů do mitochondriální matrix je řízen N-terminální signální sekvencí.

  • Signální sekvence na N-koncinaváže protein na TOM komplex na vnější mitochondriální membráně. TOM komplex je současně receptor pro signální sekvenci a translokátor.

  • TOM komplex s navázaným proteinem se přemístí do tzv. membránového kontaktního místa.

  • Proteinprochází přes TOM transportér do transportéru komplexu TIM na vnitřní mitochondriální membráně.

  • Protein je transportován do mitochondriální matrix a signální sekvence (=signální peptid) je enzymaticky odštěpena tzv. signální peptidázou.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

  • Energetika mitochondriálního transportu:hydrolýza ATP aelektrochemický protonový gradient.

  • Hydrolýza ATP – chaperonové proteiny v cytoplasmě

  • Elektrochemický protonový gradient na vnitřnímitochondriální membráně

  • Hydrolýza ATP – chaperonové proteiny v mitochondriální matrix


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Transport do chloroplastů je podobný transportu do mitochondrií.Vyjímka – tylakoidy (třetí membrána), potřeba druhé signální sekvence

U chloroplastů je protonový gradient na tylakoidní membráně a podílí se zde na transportu do tylakoidů. Transport přes chloroplastovou vnitřní membránu (nemá elektrochemický gradient) využívá energii z hydrolýzy GTP a ATP.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Srovnání jaderného a mitochondriálního importu


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Peroxisomyobsahují oxidativní enzymy, odbourávání toxických molekul, beta oxidace mastných kyselin, syntéza prekursoru myelinu, krátká signální sekvence


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Endoplasmatické retikulum


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

drsné ER

Drsné ER -ribosomy

Lumen ER tvoří kontinuální prostor s perinukleárním prostorem.

hladké ER


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

  • Funkceendoplasmatického retikula

  • Počátek nově syntetizovaných proteinů určených pro Golgi, Endosomy, Lyzosomy, Sekreční vesikuly a Plasmatickou membránu

  • Vytváří orientaciproteinů v membráně

  • Místo syntézy fosfolipidů a cholesterolu

  • Počáteční místo pro N-glykosylaci proteinů

  • Hromadění Ca++ - sarkoplasmatické retikulum ve svalech


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Volné a vázané ribosomy


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

  • Signální sekvence ~20 aminokyselin,bohatá na hydrofobní aminokyseliny, nejčastěji na N-konci

  • SRP-signál rozpoznávající protein (signal recognition particle)

  • SRP receptor

  • Proteinový translokátor

  • Translace a translokaceprobíhá současně - ko-translační transport

  • Energie pro transport je získána zvlastního procesu translace – jak polypeptid roste, je protlačován přes proteinový translokátor


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Signální sekvence (signální peptid) sekrečních proteinů je odštěpena signální peptidázou.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Translokace proteinů přes membránu ER


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Transmembránový protein


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Ko-translační transport musí být schopen vytvářet řadu různých konfigurací.

For both single-pass and multipass transmembrane proteins, some types will have the N-terminus projecting into the cytosol and others will have the C-terminus projecting into the cytosol.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Membránové proteiny s více transmembránovými doménami


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Things can get pretty complicated!


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Membránové proteiny ukotvené přes glykolipidy - ER


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

N-glykosylace proteinů (N-linked glycosylation)

Dolichol

N-linked glycosylation.

Glykosylace– signál pro rozlišení správně složených proteinů


Krevn skupiny abo jsou ur eny dv mi gly k osyltransfer zami

Krevní skupiny ABO jsou určeny dvěmi glykosyltransferázami


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Skládání proteinů v ER


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Nesprávně složené proteiny jsou exportovány z ER do cytoplasmy a degradovány v proteasomu.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Fosfolipidy jsou syntetizovány na cytoplasmatické straně membrány ER


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Fosfolipidové translokátory


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

  • Transfer lipidů do jiných organel

  • Jaderná membrána – laterální difuze

  • Organely sekreční dráhy – vesikulární transport

  • Mitochondrie, chloroplasty a peroxisomy –proteinový transport

  • (Phospholipid exchange proteins)


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Intracelulární vezikulární transport


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Golgiho aparát hraje centrální roli ve vnitrobuněčném vesikulárním transportu


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Vesikulární transport přepravuje proteiny a membrány mezi jednotlivými buněčnými kompartmenty

Vesikulární transport zachovává membránovou orientaci


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Proteiny jsou předávány z ER do Golgiho aparátu.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

TEM Golgiho

komplexu


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Golgiho aparát – trojrozměrná rekonstrukce

Proteiny z ER vstupují do Golgiho aparátu na cis straně


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Golgihoaparát má dvě hlavní funkce:

1. Modifikuje N-vázané oligosacharidy a přidává O-vázané oligosacharidy.

2. Třídí proteiny– po odchodu z trans Golgi komplexu jsou doručeny do správných buněčných kompartmentů v transportních vesikulech.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Modifikace N-vázaných oligosacharidůje prováděna řadou enzymů Golgiho aparátu.

1. Třídění proteinů

2. Ochrana proteinů před proteázami

3. Buněčná adheze (selectiny)

4. Imunitní systém


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Na tvorbě (pučení) vesikulů se podílejí tři typu plášťových proteinů (coat proteins)


K lathrin ov v ky

Klathrinové váčky


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Klathrinse navazuje přes adaptinynareceptoryv donorové membráně. Receptoryvážou specifický náklad. Klathrin se sestavuje do kulovitého útvaru a vtahuje s sebou část donorové membrány. Dynaminodškrtí váček od membrány.

  • Požadovaná energie:

  • Dynamin – hydrolýza GTP

  • Chaperonové proteiny - hydrolýza ATP


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Cílení transportních vesikulů: komplementární sady SNARE proteinů (v-SNARE a t-SNARE).


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Správně složené proteiny jsou transportovány v COPII vesikulechdo cis-Golgihokomplexu.

  • COPII plášť je odstraněn a vesikulyvzájemně fúzují – vesikulární tubulární cluster.

  • VTCje transportován podél mikrotubulů za účasti motorových proteinů.

  • VTC fúzuje s cis-Golgi komplexem.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Není zcela jasné, jak proteiny postupují přes Golgiho komplex.

1. Model:

Stacionární kompartmentya vesikulární transport mezi nimi.

2. Model

Velké pohybující se kompartmenty, které postupně dozrávají do TGN, zpětný návrat enzymů pomocí vesikulárního transportu.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Konečnou destinací pro některé proteiny z TGN je lyzosom. Mezi ně patří především kyselé hydrolázy.

  • Lyzosomy představují „žaludek“ buňky.

  • jedna membrána

  • kyselé hydrolázy

  • degradace makromolekul

  • H+ ATPázová pumpa

  • pH ~5


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Makromolekuly degradované v lyzosomech: endocytoza, fagocytozanebo autofagie.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Endocytoza vs. Exocytoza

  • Základní typy endocytozy:

    • Fagocytoza – velké částice a buňky

    • Pinocytoza– malá množsví extracelulární tekutiny

    • Receptorová endocytoza –seletivní transport membránových receptorů a jejich navázaných ligandů

Endocytoza odebírá značné množství plasmatické membrány. Odebrané složky plasmatické membrány jsou nahrazovány procesem nazývaným exocytoza.


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Fagocytoza – bílé krvinky: Makrofágy, Neutrofily a Dendritickébuňky

Receptory v plasmatické membráně (fosfatidylserin)


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Pinocytoza – klathrinové váčky


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

  • Endocytická dráha- od plasmatické membrány po lyzosom

  • časný endosom

  • multivesikulární tělísko

  • pozdní endosom

  • lyzosom


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Transcytosa –transport proteinů přes epitel

Transport protilátek z mateřského mléka přes střevní epitel.

Kyselé pH ve střevě – vazba protilátky na Fc receptor

Neutrální pH extracelulární tekutiny – disociace protilátky z receptoru


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

Exocytoza


Vnitrobun n odd ly t d n a transport protein

The End


  • Login