9. A sejten belüli protein transzport típusai; a kapu transzport és a transzmembrán transzport jellemzése Flashcards
Különböző eukarióta sejtorganellumok a citoplazma hány %-át teszik ki?
- citoszol kb. 50 %
- nukleusz 5-10 %
- ER lumen 10 %
- Mitokondrium 20 % (számuktól függően)
- Golgi-készülék és vezikulumok (endoszóma, lizoszóma, peroxiszóma) 1-3 %
Mik az eukarióta sejt topológiai terei?
Az organellumok topológiája tükrözi az evolúciós fejlődésüket, azonos topológiájú organellumok könnyebben kommunikálnak egymással
- Citoszol/nukleoplazma:
DNS membránhoz való kitapadásával, invaginációval keletkezhetett, belső tere azonos a citoszollal. Mitózis alatt is szétesik a sejtmag és keveredik a citoszollal a nukleusz belső tere - Endomembrán rendszer (ER, Golgi, endoszóma, lizoszóma, transzport vezikulumok, peroxiszóma?):
A sejtmag körüli membrán magával húzott több plazmamembránt, a belső teret a külső környezet alkotja. Így jól kommunikálnak egymással és a külvilággal (endo- és exocitózis) - Mitokondrium:
- Kloroplasztisz:
Mitokondriummal két különböző, a törzsfejlődés során bekebelezett prokariótából jöhettek létre, erre utal genomjuk és a dupla membránrétegük is. Sztróma és mátrix az egykor bekebelezett baktériumok citoplazmája - Peroxiszóma:
Eredetük ma sem tisztázott teljesen
Milyen módon kerülhetnek a fehérjék a rendeltetési helyükre?
A citoszolban képződő fehérjék közül számos a citoszolban marad (pl.: glikolitikus enzimek vagy sejtváz fehérjék)
A többi 3 különböző transzporttal jut a megfelelő helyre:
- Kapu transzport
- Transzmembrán transzport
- Vezikuláris transzport
Kapu transzport
- A sejtmag és citoszol ekvivalens terei között
- A sejtmagmembránon pórusok, ezeken a fehérje végleges szerkezetét felvéve is átfér
- Poszt-transzlációs transzport (fehérjeszintézis befejezése utáni)
Transzmembrán transzport
- Szűk nyílásokon keresztül, két különböző topológiájú egység között (pl.: citoszol és mitokondrium között)
- Protein transzlokátorok segítségével (speciális membránfehérjék), ami szelektál, csak a megfelelő fehérjét engedi a sejtalkotóba
- Többnyire poszt-transzlációs transzport, de a szűk nyílás miatt –> elsődleges szerkezetű prekurzor proteinek juthatnak be (organellumban alakul ki teljesen a végső alak)
- DER –> egyszerre folyik a fehérje szintézis és a transzportja: ko-transzlációs transzport
Vezikuláris transzport
- Az endomembrán hálózat kommunikációja
- A citoszoltól elzártan, lefűződő hólyagocskákban szállítódik a fehérje (pl.: ER-ből Golgi-ba vagy exocitózis), a fehérjék nem haladnak keresztül membránon
- Poszt-transzlációs transzport és végső térszerkezetükben szállítódnak a fehérjék
Milyen jelölés segíti a fehérjék megfelelő sejtorganellumba kerülését?
Szignál peptid vagy szignál folt
1. A szignál peptid 3-80 aminosavat jelent, valamelyik terminálison, a fehérje génjének a része
2. Felismerik a sejtalkotón lévő receptorok
3. A célhely elérése után gyakran a szignál peptid szignál peptidáz segítségével lehasítódik, hogy ne tudjon kikerülni az organellumból
4. Specifikus szignál peptidek felelősek a citoplazmából a sejtmagba, mitokondrium, kloroplasztisz, peroxiszóma, ER-be szállításért és a nukleusz elhagyásáért és az ER-ben történő visszatartásért
Szignál folt: Golgiból lizoszómába való transzport
Milyen anyagok/elemek áramolnak a sejtmagba és a sejtmagból a citoszolba?
például:
import (sejtmagba): hisztonok és transzkripciós regulátorok
export (sejtmagból kifelé): citoplazmás fehérjék, riboszóma alegységek, mRNS
- Nukleáris pórus szerkezet
- Mik jutnak be könnyedén?
Oktagonális szerkezetűek, átérik az egész magburkot (perinukleáris tér és membránok)
- Kifelé kiálló fonalas fehérjék, befelé kosárszerű rész néz
Kis molekulák (max. 9 nm vagy 60 kDa) a pórus zárt állapotában is bejuthatnak
Nagyobb fehérjék sejtmagba jutása és az importin kijutása
A sejt rendrakása
Nukleáris lokalizációs szignállal kell rendelkezniük a nagyobb méretű fehérjéknek (NLS), amit az importin nevű receptor fehérje ismer fel a citoszolban
–> az importin a fehérjéhez kötődik, és komplexként a 9 nm-es rés kitágításával beviszi azt a sejtmagba
–> A nukleoplazmában az importinnak nagyobb az aktivitása a GTP-t kötő Ran fehérjéhez –> a bevitt fehérje szabaddá válik és az importin kijut egy póruson keresztül –> A citoszolban egy enzim a GTP-t GDP-vé hidrolizálja és az importin leválik, egy újabb NLS-el jelölt fehérjét képes a nukleuszba vinni. (Aktív transzport kifelé, GTP kell hozzá)
–> Az NLS nem válik le a fehérjéről, mivel a mitózis során a sejtmag szétesik, a citoszolba kerülhet, esetleg vissza kell jutnia a sejtmagba újból
–> a sejtmagból kifelé történő transzporthoz NES-re (nukleáris export szignál) és exportin fehérjére van szükség, a módszer hasonló az importáláshoz
–> a korai G1 fázisban rendet rak a sejt –> a nukleusz képződése során véletlenszerűen rossz helyre került fehérjéket szignáljaik (NLS, NES) alapján pakolja a helyükre.
Citoplazmából a mitokondriumba
- Csak prekurzor fehérjék juthatnak át –> a citoszolban egyes chaperone (dajka) fehérjék meggátolják a feltekeredésüket
- A mitokondriális szignállal rendelkező fehérje két, kapcsoltan működő transzlokátor segítségével jut át mindkét membránon, a mátrixba jut
- A bejutott fehérjékről a szignál peptidáz lehasítja a szingált, így azok irreverzibilisen ott maradnak. A belső membrán fehérjéi pedig egy második szignált tartalmaznak, amik a mitokondriális szignál levágódása után a belső membránba irányítja a fehérjéket
Citoplazmából a kloroplasztiszba
- Hasonló a mitokondriumba jutáshoz
- 2 szignállal rendelkezhet a fehérje: sztróma szignállal a sztrómába jut a két membránon keresztül (kapcsoltan működő transzlokátorokon keresztül)
A sztróma szignál peptidáz levágja ezt a szignált, és ha nincs rajta még egy szignál, akkor itt is marad.
–> Ha van még egy szignál a fehérjén: továbbmehet a tilakoid térbe vagy tilakoid membránba
Fehérjék transzportja a citoplazmából a peroxiszómába
A peroxiszómát egy membrán határolja –> könnyebb bejutás
Szelektív transzporttal bejutnak: oxidatív enzimek (oxidázok, kataláz) –> Ezek szerves vegyületeket oxidálnak a légzési O2 segítségével, ami közben hidrogén-peroxiddá redukálódik –> ezt (ha nincs szerves szubsztrátja) a kataláz enzim bont vízzé és oxigénné
A peroxiszómában oxidált szerves vegyületek
fenolok, alkoholok, húgysav, hangyasav, hidroxisavak, aminosavak, zsírsavak
A peroxiszómák ősi és modern funkciói
- Ősi funkciók: az O2 sejtből történő eltávolítása lehetett, ezt a mitokondrium megjelenésével elveszítette
- Modern funkciók: Olyan, amire a mitokondrium nem képes (pl.: detoxikálás).
a. ) O2-ből H2O2-t termel, ezzel szerves szubsztrátok oxidálhatóak
b. ) májban és vesében: az etil-alkohol egy része itt oxidálódik acetaldehiddé
c. ) zsírsavak β-oxidációja
d. ) kataláz enzimmel az oxidatív stressz ellen a mai napig védik a sejteket
