Molekuláris Sejtbiológia Vezikuláris transzport Dr. habil KŐHIDAI László Semmelweis Egyetem, Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet 2005. november 3.
Intracelluláris vezikul uláris transzport Kommunikáció sejten belül; sejt-környezet Belső membránrendszer Anyagok felvétele és emésztés helyére (lizoszómák)) szállítása - endocitózis Proteinek szállítása az ER-Golgi útvonalon a felszíni membránhoz - exocitózis
Vezikuláris transzport fő útvonalai a sejtben
Intracelluláris vezikul uláris transzport A kétirányú, kompartmentek közti transzport egyensúlyban van Ezt a membránproteinek folyamatos visszaáramlása biztosítja
Bioszintetikus zintetikus-szekréciósszekréciós útvonal Endocitotikus útvonal Helyreállító-fenntartó útvonalak
Transzport vezikulum A membránnal határolt vezikulumok meghatározott anyagokat szállítanak Szekréció Lizoszómális enzimek Membrán és ECM összetevői A szállítás írányát a membrán összetevői határozzák meg ld. donor és target compartmentek
A vezikuláris transzport molekuláris alapjai A bioszintetikus-szekréciós szekréciós és az endocitotikus útvonalak 10 vagy több kompartment között teremtenek kapcsolatot Megfelelő molekuláris egyezés (receptor/ligand) határozza meg a transzport irányát, a membránok fúzióját.
Burkos vezikulumok A burok szerepe: Egyes membrán-komponenseket (pl. receptorok) meghatározott membrán-foltokba (patch( patch) koncentrál A burokkal fedett felszín lefűződésének elősegítése vezikulum képzés
Burkos vezikulumok típusai Clathrin-burkos vezikulum COPI-burkos vezikulum COPII-burkos vezikulum Mindegyik típusra eltérő traszport jellemző
A három burkos vezikulum morfológiailag is megkülönböztethető
Clathrin-burkos vezikulum: Golgi plazmamembrán transzport portokok COPI- és COPII-burkos vezikulumok zikulumok: der - Golgi közti transzportok
Clathrin-burok A triskelion zikk-zakk zakk és globuláris szerkezeti elemei
A clathrin-burok kialakulásában résztvevő protein-protein és protein-lipid kapcsolatok
Clathrin-burkos vezikulum leválása BUROK KÉPZK PZÉS ÉS CARGO KIVÁLASZT LASZTÁSS LEFŰZŐDÉS KEZDETE VEZIKULUM KÉPZŐDÉSE BUROK LEVÁLÁSA Alberts et al. Molecular Biology of the cell
Az adaptor fehérjék szerepe TGN GGA Receptor ARF1 GTP VHS GAT Kapocs Clathrin Fül Járulékos feh. Dileucin szignál Fül Kapocs Fej γ β1 σ1µ1 δ β3 σ3µ3 AP-1 AP-3 α β2 σ2µ2 ε β4 σ4µ4 AP-2 AP-4
Alberts et al. Molecular Biology of the cell Receptor-medi mediált endocitózis A dynamin szerepe a lefűződés folyamatában A Dinamin egy G-G fehérje, GTP-t t köt k és s bont.
Burkos vezikulum TEM képe
Receptor-medi mediált endocitózis Alberts et al. Molecular Biology of the cell
Aktiválódás (TGN) Clathrin-burok képződése Aktiválódás (plazma membr.) Szállítandó anyag kötése Burok összeépülés Vezikulum leválás Burok leválás ARF1GEF ARF1 - GTP Rec. Rec. SNARE Dokkoló YXX Φ LL komplex AP - 2 Dynamin ARF1 - GDP Amphiphysin Endophilin β - arrestin AP - 1 Clathrin
COP-I-burok képződése Aktiválódás Szállítandó mol. kötése Burok összeépülése Vezikulum leválása Burok leválasztás ARF1GEF ARF1 - GTP p24 Cargo Cargo rec. SNARE ARF1GAP ARF1 - GDP Solubl. cargo COPI - coatomer
Aktiválódás Szállítandó COP II-burok képződése mol. Burok összeépülése kötése Vezikulum leválasztása Burok eltávolítása Sec12p p24 Cargo SNARE Sec31p Sec24p Sar1p - GTP Sec13p Sec23p Sar1p - GDP
Vezikuláris transzport A vezikuláris transzport lépései: l felismerés SNARE-ek dokkolás Rab proteinek V - SNARE Rab T - SNARE SNARE-ek markerek és fúziós molekulák Rab proteinek G proteinek, GTP kötése után segítik a vezikulum dokkolását
Vezikuláris transzport: a rövid nevek jelentése NSF SNAP N-ethylmaleimide sensitive factor soluble NSF attachment protein SNAP-25 synaptosomal associated protein of 25 kda SNARE VAMP soluble N-ethylmaleimideN sensitive factor attachment protein vesicle-associated membrane protein
Fúzió lépésről lépésre (1)
Fúzió lépésről lépésre (2)
Molekulák szerkezet - funkció
Vesicularis transport budding
Vesicularis transport Docking
Kiss and run fúzió
syntaxin VAMP SNAP-25 egyéb CCP cl.-coated pit CCV cl-coated vesic. DCV dense core vesic. IC intermed. comp.
G-fehérjék szerepe a vezikuláris traszportban (1)
G-fehérjék szerepe a vezikuláris traszportban (2)
Rab effektorok hatásai (1)
Rab effektorok hatásai (2)
Rab effektorok hatásai (3)
A vezikuláris transzportban részt vevő proteinek filogenezise
A vezikuláris transzportért felelős fehérjék génjeinek feltételezett száma 30000 Feltételezett gének száma 25000 20000 15000 10000 5000 0 S. cerevisiae C. elegans D. melanogaster H. sapiens
Szinaptikus vezikulum szállítása és kiürülése PI 4 kinase PI 5 kinase dynamin endophilin PIP2 Synaptojanin - AP2 PIP