Аппарат Гольджи

гликопротеина. Образовавшиеся комплексы, по-видимому, индуцируют

сборку окаймляющих белков на цитоплазматической поверхности мембраны

транс-Гольджи сети и затем переносятся в эндосомы в составе

окаймленных пузырьков . По мере дифференцировки эндосомы в лизосому , pH

внутри компартмента падает, и это приводит к диссоциации комплекса

лизосомного белка с маннозо-6-фосфатным рецептором, который затем

возвращается в транс-Гольджи сеть , по-видимому, также посредством

окаймленных пузырьков (см. рис 8-76 )

Транспорт мембранный: теория мембранного потока

 

Мембранный транспорт, или мембранный поток ("membrane flow"),

является необходимым для обмена веществ между различными клеточными

органеллами. В настоящее время для описания этого процесса принята

следующая модель:

1) Внутриклеточный транспорт  является направленным; транспорт  от

эндоплазматического ретикулума через аппарат Гольджи к лизосомам,

эндосомам или клеточной поверхности называется антероградным ;

транспорт в обратном направлении - ретроградным .

2) Транспортный путь проходит  через ряд отдельных компартментов,

перенос вещества между которыми осуществляется преимущественно с

помощью окаймленных мембранных пузырьков . В клетке существует

несколько типов окаймляющих белков и, соответственно, несколько типов

окаймленных пузырьков , курсирующих между определенными компартментами.

3) Не все органеллы способны  к прямому обмену пузырьками,

например, транспорт между эндоплазматическим ретикулумом и эндосомами ,

лизосомами и плазматической мембраной может быть осуществлен только

через аппарат Гольджи .

4) Процесс, в результате  которого нужные вещества направляются  в

соответствующие компартменты, называют сортингом ("sorting").

Аппарат Гольджи и механизм передачи сигнала

Обратные 
ссылки

 

Открытия, говорящие о том, что коатомер и Cdc42 взаимодействуют в , PI(3)-киназу , еNOS иCdc42 [ Stow, Heimann, 1998 ; Godi ea., 1999 ; Sowa ea., 1999 , Wu ea., 2000 ].

Мембраны Гольджи взаимодействуют также со множеством двигательных белков и белков , включая , спектрин , а также анкирин , облегчающий пространственное управление Гольджи мембранным транспортом, а также, вероятно, способный координировать сигнальные механизмы [De Matteis, Morrow, 1998 ].

Каким образом могла бы быть организована и регулируема такая база? В течение нескольких лет было известно, что мембранный скелет , чьи компоненты включают актинсвязывающие белки спектрин и анкирин, ассоциирован с цитоплазматической поверхностью Гольджи. Структура этих "лесов" в совокупности с другими ассоциированными с Гольджи периферическими белками (включая многие из вышеупомянутых сигнальных молекул) сильно нарушается при обработкеBFA . Это позволяет предположить, что их ассоциация с Гольджи либо непосредственно зависит от ARF1-ГТФ, либо находится в зависимости от комплексов, чья сборка инициируется активностьюARF-1 . Недавно было показано, что активность ARF1 вызывает возрастание уровня содержанияPIP2 в Гольджи посредством встраивания PI4K бета в мембраны Гольджи [ Godi ea., 1999 ]. Поскольку генерирование PIP2 приводит к сборке актина и спектрина на мембране Гольджи [ De Matteis, Morrow, 1998 ], другие белки могут ассоциироваться и стабилизироваться в этой области, вероятно, ввиду возрастания эффективности сообщения между другими сигнальными молекулами и микротрубочками (см. Рис 2 ).

Таким образом, произведенный с помощью ARF1 PIP2 мог бы исполнять множество сходных сигнальных функций посредством встраивания молекул в мембрану, модулирования активности регуляторных молекул ARF, а также в качестве кофактора PLD [ Godi ea., 1999 ].

Усилия исследователей в области мембранного транспорта, цитоскелета и преобразования сигнала необходимо объединить для детальной разработки роли регуляторных молекул и Cdc42 и COPI, в процессах сортировки и сигнального механизма комплекса Гольджи.

 

 

 

 

 

 

Модификация белков в аппарате Гольджи[править | править вики-текст]

В цистернах аппарата Гольджи созревают белки предназначенные для секреции, трансмембранные белки плазматической мембраны, белки лизосом и т. д. Созревающие белки последовательно перемещаются по цистернам в органеллы, в которых происходят их модификации — гликозилирование и фосфорилирование. При О-гликозилировании к белкам присоединяются сложные сахара через атом кислорода. При фосфорилировании происходит присоединение к белкам остатка ортофосфорной кислоты .

Разные цистерны аппарата Гольджи содержат разные резидентные каталитические ферменты и, следовательно, с созревающими белками в них последовательно происходят разные процессы. Понятно, что такой ступенчатый процесс должен как-то контролироваться. Действительно, созревающие белки «маркируются» специальными полисахаридными остатками (преимущественно маннозными), по-видимому, играющими роль своеобразного «знака качества».

Не до конца понятно, каким образом созревающие белки перемещаются по цистернам аппарата Гольджи, в то время как резидентные белки остаются в большей или меньшей степени ассоциированы с одной цистерной. Существуют две взаимонеисключающие гипотезы, объясняющие этот механизм:

• согласно первой, транспорт белков осуществляется при помощи таких же механизмов везикулярного транспорта, как и путь транспорта из ЭПР, причём резидентные белки не включаются в отпочковывающуюся везикулу;

• согласно второй, происходит непрерывное передвижение (созревание) самих цистерн, их сборка из пузырьков с одного конца и разборка с другого конца органеллы, а резидентные белки перемещаются ретроградно (в обратном направлении) при помощи везикулярного транспорта.

Транспорт веществ из эндоплазматической сети[править | править вики-текст]

Аппарат Гольджи асимметричен — цистерны, располагающиеся ближе к ядру клетки (цис-Гольджи) содержат наименее зрелые белки, к этим цистернам непрерывно присоединяются мембранные пузырьки — везикулы, отпочковывающиеся от гранулярного эндоплазматического ретикулума (ЭПР), на мембранах которого и происходит синтез белков рибосомами. Перемещение белков из эндоплазматической сети (ЭПС) в аппарат Гольджи происходит неизбирательно, однако не полностью или неправильно свернутые белки остаются при этом в ЭПС. Возвращение белков из аппарата Гольджи в ЭПС требует наличия специфической сигнальной последовательности (лизин-аспарагин-глутамин-лейцин) и происходит благодаря связыванию этих белков с мембранными рецепторами в цис-Гольджи.

Транспорт белков из аппарата Гольджи[править | править вики-текст]

В конце концов от транс-Гольджи отпочковываются пузырьки, содержащие полностью зрелые белки. Главная функция аппарата Гольджи — сортировка проходящих через него белков. В аппарате Гольджи происходит формирование «трехнаправленного белкового потока»:

• созревание и транспорт белков плазматической мембраны;

• созревание и транспорт секретов;

• созревание и транспорт ферментов лизосом.

С помощью везикулярного транспорта прошедшие через аппарат Гольджи белки доставляются «по адресу» в зависимости от полученных ими в аппарате Гольджи «меток». Механизмы этого процесса также не до конца понятны. Известно, что транспорт белков из аппарата Гольджи требует участия специфических мембранных рецепторов, которые опознают «груз» и обеспечивают избирательную стыковку пузырька с той или иной органеллой.

 

Образование лизосом[править | править вики-текст]

Многие гидролитические ферменты лизосом проходят через аппарат Гольджи, где они получают «метку» в виде специфического сахара — маннозо-6-фосфата (М6Ф)- в составе присоединенного к аминокислотной цепочке олигосахарида. Добавление этой метки происходит при участии двух ферментов. Фермент N-ацетилглюкозаминфосфотрансфераза специфически опознает лизосомальные гидролазы по деталям их третичной структуры и присоединяет N-ацетилглюкозаминфосфат к шестому атому нескольких маннозных остатков олигосахарида гидролазы. Второй фермент — фосфогликозидаза — отщепляет N-ацетилглюкозамин, создавая М6Ф-метку. Затем эта метка опознается белком-рецептором М6Ф, с его помощью гидролазы упаковываются в везикулы и доставляются в лизосомы. Там, в кислой среде, фосфат отщепляется от зрелой гидролазы. При нарушении работы N-ацетилглюкозаминфосфотрансферазы из-за мутаций или при генетических дефектах рецептора М6Ф все ферменты лизосом «по умолчанию» доставляются к наружной мембране и секретируются во внеклеточную среду. Выяснилось, что в норме некоторое количество рецепторов М6Ф также попадают на наружную мембрану. Они возвращают случайно попавшие во внешнюю среду ферменты лизосом внутрь клетки в процессе эндоцитоза.

Транспорт белков на наружную мембрану[править | править вики-текст]

Как правило, ещё в ходе синтеза белки наружной мембраны встраиваются своими гидрофобными участками в мембрану эндоплазматической сети. Затем в составе мембраны везикул они доставляются в аппарат Гольджи, а оттуда — к поверхности клетки. При слиянии везикулы с плазмалеммой такие белки остаются в ее составе, а не выделяются во внешнюю среду, как те белки, что находились в полости везикулы.