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

Vnitrobuněčné oddíly Třídění a transport proteinů PowerPoint PPT Presentation


  • 58 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


Vnitrobuněčné oddíly

Třídění a transport proteinů


Kompartmenty živočišné buňky


Kompartmenty živočišné buňky - TEM


Prokaryotickábuňka

Eukaryotickábuňka


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


Rostlinná buňka

Živočišná buňka


  • 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


  • Tři základní typy vnitrobuněčného transportu proteinů

  • Transport jaderným pórem

  • (Gated transport)

  • Transmembránový transport

  • Vesikulární transport


Mapa transportu proteinů

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


Třídění proteinů – signální sekvence


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


GFP


Cytoplasmatický Jaderný


Actin-GFP

PAX-GFP


Signální sekvence


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.


Jaderný pór

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


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


  • 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.


Mechanismus jaderného transportu


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.


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


Receptory jaderného importu (Nuclear Import Receptors) rozpoznávají NLS.


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.


Mitochondriální (chloroplastové) proteiny


Mitochondriální signální sekvence:

amfipatický alpha-helix,

pozitivně nabitý

Proteinové transportéty mitochondriálních membrán


  • 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.


  • 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


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.


Srovnání jaderného a mitochondriálního importu


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


Endoplasmatické retikulum


drsné ER

Drsné ER -ribosomy

Lumen ER tvoří kontinuální prostor s perinukleárním prostorem.

hladké ER


  • 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


Volné a vázané ribosomy


  • 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


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


Translokace proteinů přes membránu ER


Transmembránový 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.


Membránové proteiny s více transmembránovými doménami


Things can get pretty complicated!


Membránové proteiny ukotvené přes glykolipidy - ER


N-glykosylace proteinů (N-linked glycosylation)

Dolichol

N-linked glycosylation.

Glykosylace– signál pro rozlišení správně složených proteinů


Krevní skupiny ABO jsou určeny dvěmi glykosyltransferázami


Skládání proteinů v ER


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


Fosfolipidy jsou syntetizovány na cytoplasmatické straně membrány ER


Fosfolipidové translokátory


  • Transfer lipidů do jiných organel

  • Jaderná membrána – laterální difuze

  • Organely sekreční dráhy – vesikulární transport

  • Mitochondrie, chloroplasty a peroxisomy –proteinový transport

  • (Phospholipid exchange proteins)


Intracelulární vezikulární transport


Golgiho aparát hraje centrální roli ve vnitrobuněčném vesikulárním transportu


Vesikulární transport přepravuje proteiny a membrány mezi jednotlivými buněčnými kompartmenty

Vesikulární transport zachovává membránovou orientaci


Proteiny jsou předávány z ER do Golgiho aparátu.


TEM Golgiho

komplexu


Golgiho aparát – trojrozměrná rekonstrukce

Proteiny z ER vstupují do Golgiho aparátu na cis straně


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.


Modifikace N-vázaných oligosacharidůje prováděna řadou enzymů Golgiho aparátu.

1. Třídění proteinů

2. Ochrana proteinů před proteázami

3. Buněčná adheze (selectiny)

4. Imunitní systém


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


Klathrinové váčky


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


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


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.


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.


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


Makromolekuly degradované v lyzosomech: endocytoza, fagocytozanebo autofagie.


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.


Fagocytoza – bílé krvinky: Makrofágy, Neutrofily a Dendritickébuňky

Receptory v plasmatické membráně (fosfatidylserin)


Pinocytoza – klathrinové váčky


  • Endocytická dráha- od plasmatické membrány po lyzosom

  • časný endosom

  • multivesikulární tělísko

  • pozdní endosom

  • lyzosom


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


Exocytoza


The End


  • Login