A két előadás célja. Mi az endomembrán rendszer egyes tagjainak funkciója? Hogyan kommunikálnak egymással molekuláris szinten?

Átírás

1 A két előadás célja Mi az endomembrán rendszer egyes tagjainak funkciója? Hogyan kommunikálnak egymással molekuláris szinten? Mi az orvosi jelentőségük? Hibás működés Gyógyszer célpontok 1/49

2 2/49

3 Simafelszínű Durva ER felszínű ER Glikogén 3/49

4 A sima felszínű ER funkciói: Ca 2+ tárolás és felszabadítás biokémiai reakciók (lipidek, koleszterin, szteroid hormonok bioszintézise, glükoneogenezis (glükóz-6-foszfát glükóz)) detoxifikáció Detoxifikáció: Sok toxikus molekula hidrofób, és a vérben szérumfehérjékhez kötődik. Fehérjéhez kötött vegyületek nem képesek a keringést elhagyni a veséken keresztül. A máj sok ilyen hidrofób toxikus vegyületet hidrofil, vízben oldható vegyületté alakít azáltal, hogy mono-oxigenálja (hidroxilálja) azokat (I. fázis) majd hidrofil csoportot (pl. glükuronsav) kapcsol hozzájuk (II. fázis). Ezek a konjugált molekulák a májon és az epeutakon keresztül hagyják el a szervezetet. a fehérjéhez kötött toxin nem tudja elhagyni a keringést hidrofób toxin fenesztrák szérumfehérje 4/49

5 ph~ mm SAVAS HIDROLÁZOK nukleázok proteázok glikozidázok ph~5 lipázok foszfatázok szulfatázok foszfolipázok H + H + Lizoszómák Funkció: különböző anyagok hidrolitikus lebontása A savas ph szerepe: denaturálja a lebontandó anyagokat a savas hidrolázok savas ph-n működnek optimálisan Tárolási betegségek: egy lizoszómális hidroláz veleszületett hiánya miatt azok az anyagok felhalmozódnak, amiket a hiányzó enzim bontana le. Ez súlyos idegrendszeri és hematológiai tüneteket eredményez. példa: Tay-Sachs betegség, amelyet a hexózaminidáz A, egy gangliozid bontó enzim hiánya okoz. megnagyobbodott, lipidet tároló mentális retardáció neuronok V-típusú ATPáz ATP ADP+P i 5/49

6 H lizoszómális enzimek transzportja a lizoszómákban lebontásra kerülő anyagok transzportja extracelluláris tér hidroláz lizoszóma: primer ~: csak enzimeket tartalmaz szekunder ~: enzimet és bontandó anyagot tartalmaz tercier ~ (reziduális test): a megemészthetetlen anyagokat raktározó lizoszóma Anyagok transzportja a lizoszómákba egy organellum (pl. mitokondrium) membrán hsc70 fehérje transzlokációs pórus citoszólikus fehérje CITOSZÓLIKUS FEHÉRJÉK FELVÉTELE FAGOCITÓZIS baktérium (MAKRO-) AUTOFÁGIA szekunder lizoszóma H H H H citoszól Golgi komplexum H H primer lizoszóma lizoszómális enzimek transzportja RECEPTOR-MEDIÁLT ENDOCITÓZIS 6/49

7 Az autofágia különböző mechanizmusai Autofágia orgenellumok és a sejt saját fehérjéinek lebontása a lizoszómákban Szerep: 1. tápanyag raktár feltöltése éhezés során 2. elhasználódott organellumok eliminációja 1. Makroautofágia (ált. egyszerűen autofágia) info lizoszómális hsc70 LAMP-2A hsc70 és ko-chaperonok citoszólikus fehérje 3. Chaperon függő autofágia 2. Mikroautofágia a lizoszómák közvetlenül bekebelezik a citoplazma egy darabját Proteaszómális útvonal fehérjék lebontása a proteaszóma által. Proteaszóma: nagy citoszólikus enzim komplex (tehát nem membránnal határolt orgenallum) ubikvitinált fehérjék degradációja 7/49

8 A peroxiszóma szerkezete Peroxiszóma Simafelszínű Durva ER felszínű ER Membrán Lipid kettősréteg Kristályos mag Glikogén 8/49

9 KÉMIAI REAKCIÓK A PEROXISZÓMÁKBAN RH 2 + O 2 R + H 2 O 2 peroxiszómális oxidáz (a D-aminosavak és nagyon hosszú szénláncú (>22 C atom) zsírsavak lebontása csak a peroxiszómákban történik) R H 2 + H 2 O 2 R + 2 H 2 O (pl. CH 3 -CH 2 -OH + H 2 O 2 CH 3 -CHO+2 H 2 O) kataláz amikor sok H 2 O 2 halmozódik fel, azt a kataláz közvetlenül vízzé alakítja: 2 H 2 O 2 2 H 2 O + O 2 Organellum Funkció Magyarázat, az organellumok közti különbségek mitokondrium lizoszóma peroxiszóma oxidatív lebontás, ATP szintézis hidrolítikus reakciók oxidatív lebontás, nincs ATP szintézis 1. az oxidáció több lépésben zajlik (elektrontranszport), az energia kontrollált körülmények között szabadul fel, mint pl. egy atomerőműben energiát lehet tárolni (pl. elektromosság az atomerőműben, ATP a mitokondriumban) 2. a végső elektron akceptor (O 2 ) vízzé alakul 1. a peroxiszómális oxidáció egy lépésben játszódik le az energia hő formájában szabadul fel az energia nem tárolódik hasonlóan az atombombához 2. a végső elektron akceptor (O 2 ) hidrogén-peroxiddá alakul 9/49

10 exocitózissal szekretált fehérje Szekréciót végző sejt általános felépítése szekréciós vezikulum Golgi komplexum durva felszínű ER 10/49

11 Az ER szignálszekvencia az ER-be való transzport szükséges és elégséges feltétele citoszólikus fehérje (nincs cytosolic rajta protein ER (no szignálszekvencia) signal sequence) ER fehérje, ER protein amelyről with az ER szignálszekvenciát signal sequence eltávolították removed ER ER ER protein ER signal ER fehérje ER szignál cytosolic protein sequence citoszólikus fehérje, ami ER szekvencia with ER signal szignálszekvenciát sequence tartalmaz a fehérjéket kódoló gének 5 (N-terminálist kódoló) 3 (C-terminálist kódoló) 5 (N-terminálist kódoló) 3 (C-terminálist kódoló) S.S. ER fehérje citoszólikus fehérje ER fehérje, most már citoszólikus S.S. citoszólikus fehérje, most már ER S.S. szignál szekvencia molekuláris biológiai technikák segítségével a szignálszekvenciát az eredetileg citoszólikus fehérjére viszik át 11/49

12 Sejtmentes fehérjeszintézis, mikroszóma frakció nincs jelen A mikroszómák hozzáadása info N terminális szignálszekvencia A teljesen megszintetizált fehérje a szignálszekvenciával A fehérje nem kerül a mikroszóma belsejébe, a szignálszekvencia nem hasítódik le. Sejtmentes fehérjeszintézis, mikroszóma frakció jelen van A fehérje a transzlációval egyidőben a mikroszóma belsejébe kerül. A szignálszekvencia eltávolítása 12/49

13 Az N-terminális ER szignálszekvenciával rendelkező fehérjék átjutása az ER membránon (sec61) 13/49

14 A transzmembrán fehérjék beépülnek az ER membránjába 14/49

15 Fehérjék átjutásának mechanizmusa a Sec61 póruson oldalnézet citoplazma felülnézet DER membrán Sec61 komplex dugó ER lumen riboszóma szintetizálódó fehérje 15/49

16 DER: a fehérjék poszt-transzlációs módosítása minőségellenőrzés: csak a megfelelően feltekeredett fehérjék hagyhatják el az ER-t a Golgi felé proteaszómális degradáció Minőségellenőrés az ER-ben Hsp70 (Bip) a fehérjék hidrofób részeihez kötődik, hogy aggregációjukat meggátolja Golgi: a fehérjék további poszttranszlációs módosítása szortírozás szabálytalan feltekeredés szabályos feltekeredés plazmamembrán és extracelluláris tér lizoszóma transzport a Golgi komplexumba 16/49

17 ER rezidens fehérjék visszatérése a Golgiból A kétirányú transzport célja: 1. Membránok közötti egyensúly fenntartása 2. Véletlenül / aspecifikusan transzportált molekulák retrográd transzportja 17/49

18 A COP burok membránhoz kapcsolódása A fehérjeburok funkciója: 1. A membrán kidudorodás elősegítése 2. Hozzájárul a transzportálandó molekulák kiválasztásához 18/49