Das endoplasmatische Retikulum. Flashcards
Proteintransport zwischen Kompartimenten
Der Ort der eukaryontischen Proteinsynthese ist das Zytoplasma.
Jedes neusynthetisiertes Protein muss spezifisch zu dem Kompartiment transportiert werden, das dieses Protein benötigt.
Proteine, die nicht im Zytosol verbleiben, enthalten in ihrer Proteinsequenz topogene („targeting” oder Sortier) Signale.
Sortiersignale werden von den jeweiligen Rezeptoren erkannt.
Proteintransport zwischen Kompartimenten
Sortiersignale
Man unterscheidet nun mehrere Arten solcher Sortiermerkmale: Signalpeptide und Signalbereiche.
- Signalpeptide* sind kurze Aminosäuresequenzen im neu synthetisierten Peptid am Amino- oder C-terminalen Enden sogar innerhalb des Peptids. Diese Signalsequenzen lenken ein Protein zu seinem Bestimmungsort und werden oft später aus dem Molekül entfernt.
- Signalbereiche* sind Oberflächenstrukturen, die sich durch die Faltung des Proteins ausbilden und für das entsprechende Protein charakteristisch sind. Signalbereiche bleiben am fertigen Protein erhalten.
Proteintransport zwischen Kompartimenten
Ribosom → Protein
Die Synthese von jedem Protein beginnt am freien Ribosom.
Ein Teil der Ribosomen werden über die mRNA bis Ende geführt.
Andere Teil der Ribosomen werden von einem speziellen Transportmechanismus zum ER geliefert, wobei das Ribosom sich an einen Membranrezeptor bindet.
Ein Ribosom bleibt frei im Zytosol, wenn es nicht von einer Signalsequenz am N-Terminus des synthetisierten Proteins zum endoplasmatischen Retikulum (ER) dirigiert wird. Auf diesem Weg werden die Proteine nach der Synthese von freien Ribosomen ins Zytosol entlassen.
Manche dieser Proteinen besitzen Sortiermerkmale, die für den Weitertransport aus dem Zytosol in die Mitochondrien, Peroxisomen oder in den Zellkern sorgen.
Die meisten Proteine haben überhaupt kein spezielles Sortierungssignal und bleiben daher ständig im Zytosol.
Proteine, die an membrangebundenen Ribosomen gebildet werden, werden durch die ER-Membran geschleust.
Ein Teil der synthetisierten Proteinen, die auch ein zweites Signal enthalten, werden in die Membran des ER eingebaut, die andere Proteine sind in Hohlraum des ER transportiert.
Im Lumen des ER werden dann viele glycosyliert bzw. anderweitig modifiziert.
Nach dem Transport zum Golgi-Komplex, wo sie weitere Veränderungen erfahren, werden sie zur Auslieferung an die Lysosomen, sekretorische Vesikel, und an die Plasmamembran sortiert. Diese Prozesse benötigen Signalsequenzen und bestimmte Strategien.
Proteintransport zwischen Kompartimenten
Sortiersignale für die jeweiligen Kompartimenten sind unterschiedlich, z.B:
- Zellkern: basische Sequenz
- ER: hydrophobe zentrale Region
- Können N-terminal (ER), C-terminal (Peroxisom) aber auch innerhalb des Proteins (Zellkern) liegen.
Die Zielsteuerung der Proteine
Cytosol:
→ Cysosol
→ Zellkern
→ Peroxisomen
→ Mitochondrien
→ endoplasmatisches Retikulum
↨
Golgi-Apparat
→ Lysosomen
→ sekretorische Vesikel
→ Plasmamembran
Wovon hängt es ab, ob ein freies Ribosom an die Membran des ERs bindet oder im Cytosol verbleibt?
- Von der sogenannten Signal Sequenz, die 9 Aminosäuren am N- Ende der Polypeptidkette besitzt.
- Von dem Signalerkennungspartikel.
Ein N-terminales Signalpeptid (Signalsequenz) des bildendes Proteins kann die Bindung des Ribosoms an die ER-Membran vermitteln und noch während der Translation die Translokation des bildendes Proteins durch die Membran initiieren (sog. kotranslationale Translokation).
Signalerkennungspartikel (SRP) und sein Rezeptor in der ER-Membran vermitteln Anlagerung des Ribosoms an die Membran.
Signalerkennungspartikel
(Signal Recognition Particle = SRP)
Besteht aus RNA und Protein:
- Signalerkennungsort
- Ribosombindender Ort
- SRP- Rezeptorbindender Ort
Transport der Ribosomen aus dem Cytosol zur ER Membran (Schema)
Die im RER synthetisierten Proteine
•Bleiben in der Membran des RERs
•Fallen ins Lumen des RERs – nach der N- Glykolisierung, wenn sie von Signal-Peptidasen gespalten werden
→ gehen zum Golgi
→ bleiben im RER Lumen
Transmembranproteine (Schema)
- „One – pass” Membranproteine
- Multipass Membranproteine
Die Abspaltung der Signalsequenz (Schema)
- Signalpeptid (rote Stücke)
- Signal Peptidase (gelbes Dreieck)
N-Glykozilierung im RER
„N” :
ein 14 Monomer enthaltendes Oligosaccharid bindet an die N – Gruppe der Seitekette der Aminosäure Asparagin (Asn)a
Posttranslationelle Modifikationen der ins RER Lumen fallenden Proteine
- Verknüpfung der Kohlenhydratkette (= N-Glykozilierung )
- „Faltung„ durch „chaperon Proteine”
- Im Fall wäre die Faltung falsch, verlassen die Proteine das Lumen und gehen zum Cytosol, wo sie in Proteasomen abgebaut werden.
- Einige Proteine bekommen Lipidkette
- Die Aminosäuren der Proteine können methiliert, acetiliert, usw. Werden.
TRANSLATION im Cytoplasma
Nur an freien Ribosomen:
- Cytosol Proteine
- Kernproteine
- Mitochondriale Proteine
- Peroxisomale Proteine
Beginnt an freien Ribosomen, folgt am RER:
• ER Proteine
• Golgi Proteine
• Lysosomale Proteine
• Zellmembranproteine
• Sekretorische Proteine
Was leitet ein bestimmtes Protein zum Ziel ?
Signale an den Molekülen, die durch Rezeptoren erkannt werden
raues ER (EM)
glattes ER (EM)
Das glatte ER
Struktur:
- von Membran umgeben, dreidimensionales Höhlensystem im CP
- besteht aus Tubuli
- es gibt Kontakte zwischen den Tubuli
- Kontakt zwischen dem gER und rER
- keine Ribosomen auf dem gER
Phospholipidtransport
Vom gER:
- Membrankontinuität (RER, Kernmembran)
- vesikulärer Transport (Golgi, Lysosomen, Zellmembran)
- Translokator (Mitochondrien, Peroxisomen)
