Golgi-Apparat Flashcards
Was leitet ein bestimmtes Protein zum Ziel?
Signale an den Molekülen, die durch Rezeptoren erkannt werden
Wie können die Proteine ihren Zielort erreichen?
Durch Transportmechanismen: Kernpore- Transport, Transmembrantransport, vezikulärer Transport
Modifizierung der Oligosachariden-Seitenketten
Entfernung der Glukose und von 4 Mannose der Oligosaccharidketten
Mannose-reiche
Oligosacharid-Kette
↓
Mannose-arme
Oligosacharid-Kette
Sortierung der Proteine im Trans-Golgi-Netzwerk
Alle Proteine kommen an dem Golgi mit N-Oligosaccharidketten an
↓
Diese Oligosaccharidketten werden im Golgi modifiziert
↓
Dadurch werden die Proteine im Trans-Golgi-Netzwerk sortiert
DER GOLGI - APPARAT
Der Golgi-Apparat ist ein Membransystem, das aus teller- oder schüsselförmigen Zisternenstapeln besteht, die von Vesikeln verschiedener Größe umgeben sind.
Die Zisternenstapel liegen meist in der Nähe des Nucleus oder am Zellrand.
Der Golgi-Apparat dient der Modifikation und Sortierung von Proteinen für bestimmte Zielstrukturen.
Die Struktur des Golgi
Die Struktur des Golgi ist polariziert
Die Zisternen sind nicht miteinander verbunden, die bilden voneinander getrennte Kompartimente, mit unterschidlichen Enzymgehalt (Funktionen). Ein Dictyosom ist strukturell und funktionell polarisiert
(cis- und trans-Seite).
KOMPARTIMENTEN DES GOLGIs
Cis-Golgi Netz - Transport-Vesikel
Cis-Zisternen
Mediale-Zisternen
Trans-Zisternen
Trans-Golgi Netz - Sekret-Vesikel
- Cis-Seite - Trans Seite*
- alles: Diktiosom*
GEGENSEITIGER TRANSPORT ZWISCHEN ER UND GOLGI
ANTEROGRADER TRANSPORT
- „Export”-Protein
- Rezeptor für ER-ständiges Protein
- ER-ständiges Protein
RETROGRADER TRANSPORT
GEGENSEITIGER TRANSPORT ZWISCHEN ER UND GOLGI
Im ER werden alle Proteine, ohne Selektierung, im COP-II Vesikel verpackt und zum cis-Golgi Netz geschickt (sog. anterograder Transport).
Im cis-Golgi Netz werden die ER-ständige Proteine durch deren kurzes, 4-Aminosäuren langes KDEL (Lys-Asp-Glu-Leu) Sortierungssignal erkannt, ins COP-I Vesikel verpackt, und zurück zum ER transportiert (sog. retrograder Transport).
AUFGABEN
- Aufnahme
- Beförderung
- Modifizierung
- Synthese der Membranglykolipide
- Sortierung
- Verpackung
Modifikationszentrum
- Glykosylierung der Proteine und Lipide
- Proteolytische Spaltung
- Lipidsynthese
- Phosphorylierung
- Sulfatierung
Sortierzentrum
- Plasmamembran
- Sekretvesikel
- Endosomen/Lysosomen
- Golgi-Proteine
- Zurück zum ER
Funktionelle Kompartimentierung des Golgis
Die Aufgaben der einzelnen Zisternen werden durch die Enzyme bestimmt, die in ihnen enthalten sind.
Synthese komplexer Glycosylierungsmuster wird nicht
durch Matritze (Templat) gesteuert, wie bei DNA-, RNA- oder Proteinsynthese.
Jeder Syntheseschritt erfordert eigenes Enzym – jedes Reaktionsprodukt ist alleiniges Substrat für das nächste Enzym in der Reihe.
N-Glycosylierung nur bei Eukaryonten, nicht bei Prokaryonten.
Die ER-ständige Proteinewerden rücktransportiert
- CIS-GOLGI NETZWERK (CGN):* Phosphorylierung der Mannose-Resten in der Seitenketten der lysosomalen Proteinen.
- CIS-GOLGI ZISTERNEN:* Modifizierng der N-glykosydischen Seitenketten: Abspaltung weiteren Mannose-Einheiten
- MEDIALE-GOLGI ZISTERNEN:* Modifizierung der N-glykosydischen Seitenketten;
Sulphatierung,Phophorylierung, Synthese von Sphingolipiden
- TRANS-GOLGI ZISTERNEN:* O-Glykosylierung, Zugabe von Sialinsäuren
- TRANS-GOLGI NETZWERK (TGN):* Sortierung der lysosomalen
und der Export-Proteinen
→ Lysosomen / Sekretvesikel / Plasmamembran
Was geschieht mit den späteren lysosomalen Enzymen?
*Cis-Golgi Netz: *
Die lysosomale Enzymen werden im cis-Golgi Netz durch Phosphorylierung mit Mannose-6-Phosphat (M6P Signal) markiert.
Cis, Medial, Trans Golgi:
Durch die Phosphorylierung werden die N-glykosydischen Oligisacharid-Seitenketten (der lysosomalen Enzymen) von der Modifizierung in der nächsten Kompartimenten des Golgi geschützt.
Trans-Golgi Netz:
Die Mannose-6-Phosphat-Resten ermöglichen im Trans-Golgi-Netz die Trennung der lysosomalen Proteinen von dem Export-Proteinen – durch die M6P Rezeptoren
MEDIALE-GOLGI ZISTERNEN:
Modifizierung der N-glykosydischen Oligosacharid-Ketten
Die N-glykosydischen Oligosacharid-Seitenketten der nicht-lysosomalen Proteinen werden im Cis-Golgi-Zisternen weiter modifiziert: weitere Mannose-Einheiten werden abgeschnitten.
N- und O-Glykolisierung (Schema)
MEDIALE-GOLGI ZISTERNEN:
Modifizierung der N-glykosydischen Oligosacharid-Ketten
Im Medialen Golgi-Zisternen werden neue Monosacharid Einheiten an den gebliebenen N-glykosydischen Oligisaccharid-Seitenketten angebunden
Zufügen von N-Acetyl-Glukosamin, Galaktose und Sialinsäure (NANA)
TRANS-GOLGI ZISTERNEN:
O-Glykosylierung
Im Trans-Golgi-Zisternen findet eine neue Art der Glykosylierung statt:
die sog. O-Glykosylierung.
An der OH-Gruppe im Seitenketten von Serin- oder Threonin-Aminosäuren werden einzeln Monosacharid-Einheiten verknüpft.
TRANS-GOLGI NETZ:
Sortierung der Proteine (Schema)
Konstitutive und regulierte Sekretion (Schema)
Haupttransportwege aus dem TGN
Konstitutive Sekretion – Zelloberflächeproteine und die Lipide und Proteine der Extrazellulären Matrix
Regulierte Sekretion
Aber !!!!
Ausnahmen:
Es gibt Ausnahmen:
der Alternative Weg der Sekretion von einigen Proteinen
Durch sogenannte „ABC Transporter” Proteine
- Interleukin 1 , bFGF
- Toxische Proteine werden dadurch entfernt
Fehler in den Sortierungsmechanismen
Die lysosomalen Enzyme gelangen nicht in die Lysosomen,
aber
Gelangen sie in die Vesikel des konstitutiven Sekretionsweg und werden abgegeben
I - Zellkrankheit
Ein Defekt in der Phosphotransferase führt zu einer so genannten lysosomalen Speicherkrankheit. Da keine Markierung mit M6P stattfinden kann, werden die lysosomalen Enzyme nicht sortiert und gelangen unkontrolliert in die extrazelluläre Matrix. Folge: Kein Abbau in den Lysosomen, „Inclusionen” bleiben im Cytosol
Andere lysosomale Speicherkrankheiten werden bei Defekten von lysosomalen Hydrolasen ausgelöst. Dadurch kommt es zur Vermehrung von nicht-abgebauten Material in den Lysosomen.
