Endocytos och nedbrytning av molekyler och organeller i lysosomer

Question 1

Vilka typer av endocytos finns det?

Answer 1

• Klatrinmedierad
• Kaveolae
• Makropinocytos
• Fagocytos

Question 2

Hur sker klatrinmedierad endocytos (översikligt)?

Answer 2

Klatrinenheter kopplas ihop med hjälp av adaptorproteiner och cargoreceptorer och bildar en “bur” sunt vesikeln. Vesikeln kommer slutligen att knoppas av med hjälp av dynamin.

Detta är en viktig mekanism för endocytos vid cellmembranet samt för mognad av sekretoriska vesiklar och transport till lysosom från Golgi.

Question 3

Hur är klatrin uppbyggt?

Answer 3

I en triskelion bestående av tre tunga längre kedjor och tre lätta kortare. Dessa kan sedan bindas samman till en boll genom att flera triskelion kommer samman.

Question 4

Hur sker bildande och avknoppning av en klatrinklädd vesikel?

Answer 4

1. Invagination av plasmamembranet
2. Adaptin binder till cargo membrane receptorer
3. Globulära domäner längst ut på klatrins heavy chain binder till adaptin
4. En coat kan bildas spontant genom att flera klatrinmolekyler interagerar med varandra.
5. Membrane-bending and fission proteins - blad annat dynamin - bryter den sista stjälken som vesikeln sitter fast med.

Question 5

Hur fångar adaptorprotein in last som ska vidare i klatrinklädda vesiklar?

Answer 5

Adaptorproteinet AP2 är inaktivt få det inte är bundet till PI(4,5)P2. När AP2 binder in till PIP2 förändras dess struktur så att det kan binda in till cargoreceptorer.

Question 6

Hur kan dynamin genomföra vesikelavknoppning?

Answer 6

GTP-hydrolys kommer att ge den energin som krävs för processen. Molekylen ligger i en helix runt stjälken och kniper av den.

Question 7

Hur kan fosfoinositider fungera som adresslappar för molekyler?

Answer 7

Olika varianter av fosforylering kommer att kännas igen av proteinligander som kan binda in till dem med specifika bindningsfickor. Detta ger en identitet till olika membrandomäner.

Olika organeller kommer att koda för olika PIP.

Question 8

Vilka är enzymerna som kan modifiera fosfoinositider?

Answer 8

PI/PIP kinaser och PIP fosfataser

Question 9

Hur hjälper Rabproteiner endocytiska vesiklar att docka till rätt ställe?

Answer 9

1. Rab5-GDP aktiveras av Rab5-GEF
2. Det aktiva Rab5-GTP fäller ut en mafipatisk helix som gör att Rab5 binder och sätter sig i membranet
3. Väl i endosommembranet aktiverar det PI3-kinas som fosforylerar en fosfatidylinositol till PI(3)P
4. Rab5 och PI(3)P kommer binda och aggregera Rabeffektorprotein som har en del som långa fångstarmar som kan fånga in vesiklar.

Question 10

Hur sker receptormedierad endocytos av LDL?

Answer 10

LDL består på ytan av apolipoprotein II som kan binda till receptorer på cellmembranets utsida. De tas upp i klatrincoatade vesiklar som kort efter att vesikeln bildats uncoatas. Vesikeln fuserar sedan med tidiga endosomer där pH:t är lägre och LDL släpper receptorn som kan gå tillbaka till cellmembranet. LDL går därefter via sena endosomer till lysosomen - som fuserade kallas endolysosomer - där de bryts ner av hydrolytiska enzym.

Question 11

Via vilka vägar kan ämnen nå lysosomen?

Answer 11

• Endocytos
• Fagocytos - större saker tas upp, exempelvis en bakterie, och bildar en fagosom som kan gå till lysosomen
• Autofagi - membran bildas runt gamla/dysfunktionella organeller så autofagosomer bildas som kan gå till lysosomen.

Question 12

Vilka är de sura hydrolaserna som finns i lysosomen?

Answer 12

• Nukleaser
• Protease
• Glykosidaser
• Lipaser
• Fosfataser
• Sulfataser
• Fosfolipaser

Question 13

Varför har lysosomen en sådan sur miljö i lumen?

Answer 13

I membranet sitter protonpumpar.

Question 14

Vilket pH finns i cytoplasman och vilket är det i lysosomen?

Answer 14

7,2 vs 5,0

Question 15

Hur transporteras nedbrytningsprodukter i lysosomen till cytoplasman?

Answer 15

Genom särskilda transportörer. Exempelvis pumpas aminosyror ut genom att använda protongradienten då en Na+ tas in och kan sen gå ut.

Question 16

Hur hamnar ett receptor-ligandkomplex i endolysosomen - om den går via en multivesikulär kropp?

Answer 16

1. Ligand bunden till signalreceptor tas upp i en tidig endosom och märks med ubiquitin tag på utsidan. Större delen av receptor-ligandkomplexet kommer att vara lokaliserad i vesikeln.
2. En mognande endosom får invagineringar runt receptorn som går djupare tills…
3. …intralumenala vesiklar uppkommer och polyubiquitinyleringen frisätts. En multivesikulär kropp har uppstått.
4. Fusion med lysosom till en endolysosom.

Question 17

Vad gör ESCRT komplexet?

Answer 17

Det behövs för att bilda multivesikulära kroppar. Komplexet kan kan binda till särskilda PIP (PI(3)P) på den cytoplasmatiska sidan av endosommembranet. Kan också binda till proteiner som har en särskild ubiquitinylering. Via olika processer kan en intralumenal vesikel initieras.

Question 18

Hur sker autofagi?

Answer 18

1. Nucleation and extension. De utsedda organellerna börjar få dubbelt cellmembran runt sig.
2. Closure. Dubbelt cellmembran har bildats
3. Fusion med lysosomer innehållande sura hydrolaser.
4. Nedbrytning. Nedbrytningsprodukter kan sedan gå ut ur lysosomen.

Question 19

Vad är mitofagi?

Answer 19

Nedbrytning av mitokondrien?

Question 20

Hur sker mitofagi?

Answer 20

I normala fall går proteinet PINK1 in till det inre membranet via TOM och TIM, fäster sin “svans” i membranet och möter något proteas som bryter ner det. Intransporten kan bara ske om det finns en membranpotential.

Om mitokondrien är dysfunktionell finns vanligen inte den normala membranpotentialen. Då kommer inte det sista intransportsteget av PINK1 att fungera då det behöver dras in med membranpotentialen då proteinets svans är positivt laddad. Istället fäster den i yttre mitokondriemembranet och binder sedan till parkin som hjälper till att polyubiquitinylera proteiner på mitokondriens yta. Detta ger en signal för bildande av autofagosom.

Question 21

Vad är transcytos?

Answer 21

Transport över cellen.

Question 22

Hur sker transcytos av antikroppar över tarmmucosan?

Answer 22

1. Antikroppen binder till Fc-receptorn på cellmembranets insida.
2. Vesikel bildas och går till en tidig endosom.
3. Går via transportvesiklar till recicling endosom
4. Slutlig transport till och ut ur cellmembranet i en transcytosis transport vesicle.

Från både den tidiga endosomen och recycling endosome kan recycling transport vesicles gå tillbaka till membranet där endocytosen skedde.