Vesiculair transport Flashcards

1
Q

Define the concept of vesicular transport and its significance in eukaryotic cells.

A

Vesicular transport is a cellular process where membrane-bound vesicles shuttle materials between different membrane compartments within eukaryotic cells. It plays a crucial role in maintaining the organization and functionality of various cellular organelles.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
2
Q

Describe the secretory pathway in eukaryotic cells and its key components.

A

The secretory pathway involves the transport of materials from the endoplasmic reticulum (ER) to the Golgi apparatus and eventually to their final destinations, such as lysosomes, endosomes, or the plasma membrane. It is often referred to as the secretory pathway due to its role in protein secretion.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
3
Q

Differentiate between endocytosis, exocytosis, and retrieval in the context of vesicular transport.

A

While endocytosis and exocytosis involve the uptake and release of materials at the cell membrane, retrieval focuses on the internal recycling of vesicle components to maintain cellular organization.

Endocytosis: The process of internalizing materials from the extracellular environment into the cell through the formation of vesicles.
- Uptake of nutrients, signaling molecules, and other substances.
- Regulation of cell surface receptors.

Exocytosis: The process of releasing materials from the cell by fusing vesicles with the plasma membrane.
- Secretion of cellular products such as hormones, enzymes, or neurotransmitters.
- Maintenance of cell membrane integrity and surface area.

Retrieval: The process of bringing vesicles or membrane components back to their originating compartment within the cell.
- Maintenance of organelle size and composition.
- Recycling of membrane proteins and cargo molecules.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
4
Q

Explain the role of coat proteins in the formation of vesicles.

A

Coat proteins are involved in vesicle formation by shaping and stabilizing the vesicle membrane. Clathrin, COPII, COPI, and Retromer are types of coat proteins that facilitate vesicle formation and transport between different membrane compartments.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
5
Q

Compare and contrast the functions of Clathrin, COPII, COPI, and Retromer coat proteins.

A

Clathrin, COPII, COPI, and Retromer are types of coat proteins that facilitate vesicle formation and transport between different membrane compartments.

Clathrin:
- Mediates the formation of clathrin-coated vesicles involved in endocytosis and vesicular transport from the trans-Golgi network.
- Essential for the transport of cargo molecules, such as receptors and other membrane proteins.

COPII:
- Facilitates the formation of COPII-coated vesicles responsible for transporting proteins from the endoplasmic reticulum (ER) to the Golgi apparatus.
- Ensures the selectivity and packaging of newly synthesized proteins.

COPI:
- Mediates the formation of COPI-coated vesicles involved in retrograde transport within the Golgi apparatus and from Golgi to ER.
- Responsible for maintaining the integrity and composition of membrane compartments.

Retromer:
- Involved in retrograde transport from endosomes to the trans-Golgi network.
- Maintains the proper localization of membrane proteins by recycling them to the Golgi.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
6
Q

Elaborate on the process of vesicle formation, including the role of coats and specific lipids such as phosphatidylinositol (PI) lipids.

A

Vesicle formation involves the initiation of coat proteins, like Clathrin or COPII, binding to specific cargo receptors and lipids on a membrane. Phosphatidylinositol (PI) lipids, with varying phosphorylation patterns, are crucial for coat recruitment. Adaptor proteins, sensitive to both lipids and cargo receptors, activate coats, inducing membrane bending. The subsequent GTPase-driven assembly of the coat, aided by additional proteins like BAR proteins, promotes vesicle curvature. This process, guided by molecular cues, ensures the selective concentration of cargo within the vesicle, facilitating its transport through the cell.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
7
Q

Describe the types of coats involved in vesicle formation and their respective functions.

A

Vesicle formation requires the assistance of coat proteins, such as Clathrin or COPII, which create a structure around a specific membrane region. Lipids like phosphatidylinositol (PI) play a crucial role in recruiting coat proteins. The coat proteins help select cargo and induce membrane bending.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
8
Q

Discuss the role of small GTPases, such as Sar1 and Rab GTPases, in vesicular transport.

A

GTPases, such as Sar1 and Rab GTPases, play key roles in vesicular transport. Sar1 is involved in COPII vesicle formation, while Rab GTPases regulate vesicle targeting and fusion by interacting with motor proteins and tethering factors.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
9
Q

Explain how GTPases regulate the formation, targeting, and fusion of vesicles.

A

by interacting with motor proteins and tethering factors.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
10
Q

Outline the process of uncoating in vesicular transport and its importance.

A

Uncoating is the process of removing coat proteins from vesicles after their formation. Rab GTPases are crucial for targeting vesicles to specific membrane compartments by interacting with motor proteins and tethering factors.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
11
Q

Discuss how Rab GTPases are involved in targeting vesicles to their destinations.

A

Rab GTPases are crucial for targeting vesicles to specific membrane compartments by interacting with motor proteins and tethering factors.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
12
Q

Explain the role of SNARE proteins in vesicle fusion. Describe the mechanisms and regulation of vesicle fusion, particularly in the context of neurotransmitter release.

A

SNARE proteins facilitate vesicle fusion by forming a complex between vesicle (V-snare) and target (T-snare) membranes. This interaction brings the membranes in close proximity, allowing fusion to occur. The process is regulated by factors like synaptotagmin and complexin in the case of neurotransmitter release.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
13
Q

Explain the sorting and modification processes that occur in the Golgi apparatus.

A
How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
14
Q

Describe the formation of lysosomes and their role in cellular degradation.

A

Lysosomes are cellular organelles responsible for degradation. They form through the fusion of vesicles derived from the Golgi and endosomes.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
15
Q

Explain how endocytosis contributes to the internalization of materials, using examples like receptor-mediated endocytosis.

A

Endocytosis involves the internalization of materials into the cell, with receptor-mediated endocytosis being an example where specific receptors recognize and internalize ligands.

How well did you know this?
1
Not at all
2
3
4
5
Perfectly
16
Q

Discuss the formation of intraluminale vesicles and their significance.

A

Intraluminale vesicles form within endosomes through the invagination of the endosomal membrane. They can be secreted as exosomes when the endosome fuses with the plasma membrane.

17
Q

Explain the process of exocytosis and its different forms (constitutive and regulated).

A

Exocytosis is the process of vesicle fusion with the plasma membrane, releasing contents outside the cell, and it can occur constitutively or be tightly regulated.

18
Q

Which coat protein is primarily involved in retrograde transport within the Golgi apparatus?

a. Clathrin
b. COPII
c. COPI
d. Retromer

A

A

19
Q

What is the main function of COPII-coated vesicles?

a. Transport from Golgi to ER
b. Endocytosis
c. Transport from ER to Golgi
d. Retrograde transport within the Golgi

A

C

20
Q

(True/False) Clathrin-coated vesicles are mainly responsible for transporting proteins from the endoplasmic reticulum to the Golgi apparatus.

A

False

21
Q

(True/False) COPI-coated vesicles mediate the transport of proteins from the Golgi apparatus to the endoplasmic reticulum.

A

True

22
Q

The process of vesicle formation involves the initiation of coat proteins, such as _______ or COPII, binding to specific cargo receptors and lipids on a membrane.

A

Clathrin

23
Q

Phosphatidylinositol (PI) lipids, with varying _______ patterns, play a crucial role in coat recruitment during vesicle formation.

A

phosphorylation

24
Q

Explain the role of GTPases in the formation of COPII-coated vesicles.

A

GTPases play a crucial role in COPII vesicle formation by facilitating the binding and recognition of cargo molecules, promoting membrane curvature, and initiating vesicle budding.

25
Q

How does the specificity of cargo selection occur during vesicle formation?

A

Cargo selection specificity is achieved through the interaction of cargo receptors with coat proteins. Adaptor proteins, sensitive to specific lipids and cargo receptors, ensure the selective concentration of cargo within the vesicle.

26
Q

Match the following coat proteins with their respective functions:

  • Clathrin
  • COPII
  • COPI
  • Retromer

Functions:
a. Retrograde transport within the Golgi apparatus
b. Transport from Golgi to ER
c. Transport from ER to Golgi
d. Endocytosis

A

Clathrin: d. Endocytosis
COPII: c. Transport from ER to Golgi
COPI: b. Transport from Golgi to ER
Retromer: a. Retrograde transport within the Golgi apparatus

27
Q

Provide a detailed explanation of the role of phosphatidylinositol (PI) lipids in vesicle formation, including their phosphorylation patterns and interactions with adaptor proteins.

A

Phosphatidylinositol (PI) lipids are crucial for vesicle formation as they serve as binding sites for adaptor proteins. Their phosphorylation patterns, regulated by specific kinases and phosphatases, create unique molecular signatures on membranes, allowing selective recognition by coat proteins. Adaptor proteins, sensitive to both PI lipids and cargo receptors, initiate coat assembly, inducing membrane curvature and facilitating vesicle budding. This dynamic interplay ensures the specificity and efficiency of vesicular transport within the cell.

28
Q

T/F: Vanuit het ER lumen kunnen moleculen via vesicles naar de extracellulaire ruimte getransporteerd worden zonder een membraan te hoeven doorkruisen (dus zonder membraan translocatie).

A

True

De extracellulaire ruimte is topologisch identiek aan het lumen van de membraancompartimenten (vesicles en organellen) in de secretie en endocytose routes. Vanuit het ER kan een molecuul dus via alle membraancompartimenten naar de extracellulaire ruimte reizen zonder een membraan te hoeven oversteken.

29
Q

T/F: Er vindt geen vesiculair transport plaats tussen het ER en de mitochondriën.

A

False

De mitochondriën zijn een apart membraancompartiment met een dubbele membraan en zijn daarom niet verbonden via vesiculair transport met andere organellen (HC Vesiculair transport).

30
Q

Wat zijn de verschillen tussen v-SNARE en t-SNARE?

A

Een v-SNARE is gewoonlijk gelokaliseerd op het vesicle membraan en bestaat uit één enkele polypeptide keten, terwijl t-SNAREs gewoonlijk gelokaliseerd zijn op het target membraan en opgebouwd zijn uit drie eiwitten. De t-SNAREs in het target membraan gaan vaak interactie aan met inhiberende eiwitten die eerst moeten loslaten voordat de t-SNARE zijn functie kan uitoefenen en membraanfusie kan plaatsvinden, dit wordt gereguleerd door Rab eiwitten. Onder andere de SNARE eiwitten zorgen voor specificiteit in het transportproces van vesicles naar het juiste target membraan .

31
Q

T/F:
- De glycosylerings-staat van een eiwit kan bepalen wat er verder met dat eiwit gebeurd in de secretieroute.
- Glycosylering kan eiwitvouwing bevorderen o.a. door het eiwit beter oplosbaar te maken in water.

A

Beide true

Omdat de suikergroepen hydrofiel zijn maakt de glycosylering de eiwitten beter oplosbaar, hierdoor zullen ze minder snel aggregeren en wordt de vouwing van het eiwit bevorderd. De verschillende modificaties van de suikerketens aan het eiwit laten zien hoe goed het eiwit gevouwen is en mediëren de binding aan chaperones en lectines, hierdoor kan het eiwit langs een specifieke route gestuurd worden.

32
Q

Waar zijn O- en N-linked glycosylering?

A

O-linked glycosylering van een eiwit vindt alleen plaats in het Golgi, terwijl N-linked glycosylering al in het ER begint. In het Golgi kunnen ook nog verdere modificaties aan de N-linked glycosylering plaatsvinden.

33
Q

Waarom glycolysering van eiwitten?

A

De verschillende modificaties van de suikerketens aan het eiwit laten zien hoe goed het eiwit gevouwen is en mediëren de binding aan chaperones en lectines, hierdoor kan het eiwit langs een specifieke route gestuurd worden.

Omdat de suikergroepen hydrofiel zijn maakt de glycosylering de eiwitten beter oplosbaar, hierdoor zullen ze minder snel aggregeren en wordt de vouwing van het eiwit bevorderd.

Suikerketens hebben een beperkte flexibiliteit, hierdoor kan een gebonden suikerketen aan een eiwit ervoor zorgen dat het eiwit minder toegankelijk wordt voor andere macromoleculen.

De glycosylering dient dus ook als een beschermlaag, zodat het eiwit minder snel worden afgebroken door proteases.

Hiernaast kan glycosylering dienen als herkenningspunt voor verschillende receptoren in cel-cel signaling

34
Q

Welke bewering(en) over Rab GTPase is/zijn juist?
- Rab eiwitten binden aan Rab effectoren, dit kunnen zowel motoreiwitten zijn als tethering eiwitten op een target membraan.
- Elk organel betrokken bij de secretie- en endocytose routes bevat ongeveer dezelfde Rab eiwitten.
- Een Rab5 domein ontstaat via positieve feedback waarbij Rab5-eiwitten, Rab-GEFs, specifieke lipiden en tethering eiwitten bij elkaar gebracht worden op het endosomaal membraan.
- Rab-GTP bevindt zich in het cytosol en is inactief doordat het gebonden is aan Rab-GDP dissociation inhibitor.
- De identiteit van een organel gaat gepaard met de verwisseling van een specifiek Rab domein door een ander Rab domein.
- Rab eiwitten spelen een grote rol in de specificiteit van vesiculair transport.

A
  • Rab eiwitten binden aan Rab effectoren, dit kunnen zowel motoreiwitten zijn als tethering eiwitten op een target membraan.
  • Een Rab5 domein ontstaat via positieve feedback waarbij Rab5-eiwitten, Rab-GEFs, specifieke lipiden en tethering eiwitten bij elkaar gebracht worden op het endosomaal membraan.
  • De identiteit van een organel gaat gepaard met de verwisseling van een specifiek Rab domein door een ander Rab domein.
  • Rab eiwitten spelen een grote rol in de specificiteit van vesiculair transport.
35
Q

Welke stelling over receptor-gemedieerde endocytose van LDL-partikels is JUIST?

A) Een mutatie die de binding van een LDL-receptor aan clathrine-coated pit verstoord zal zorgen voor verlaagde LDL levels in het bloed.
B) LDL-receptoren die geen extra LDL hebben gebonden worden niet geïnternaliseerd in clathrine-coated vesicles.
C) LDL-receptoren die geen extra LDL hebben gebonden worden niet geïnternaliseerd in clathrine-coated vesicles.
D) LDL-receptoren op het plasmamembraan worden gewoonlijk geconcentreerd in clathrin-coated pits

A

D) LDL-receptoren op het plasmamembraan worden gewoonlijk geconcentreerd in clathrin-coated pits.

Het meeste cholesterol wordt door het bloed getransporteerd in de vorm van LDL-partikels (figuur 13-51). De LDL-receptoren in het plasmamembraan associëren met clathrine-coated pits tijdens receptor-gemedieerde endocytose. De LDL-receptoren worden geïnternaliseerd ongeacht de binding aan hun ligand. Als LDL wel gebonden is aan de receptor bij internalisatie dan zal LDL loslaten van de receptor in het vroeg endosoom (vanwege de zure omgeving), de LDL-receptor wordt dan teruggebracht naar het plasmamembraan voor hergebruik. LDL zal vervolgens afgebroken worden in de endolysosomen en lysosomen waarbij cholesterol vrijkomt (figuur 13-52). Als de receptor-gemedieerde endocytose van LDL wordt geblokkeerd bijvoorbeeld door een mutatie, dan zal LDL (en dus cholesterol) zich ophopen in het bloed. Dit kan leiden tot atherosclerose.

36
Q

Welke componenten (eiwitten, lipiden) spelen een rol bij de verschillende stappen van het maken van een vesicle?

  • Lokalisatie coateiwitten op het membraan.
  • Bouwen van de coats.
  • Verdere buiging van het membraan.
  • Afsnoeren vesicles van het membraan.
  • Loslaten van de coat om het vesicle.

A. Phosphoinositides (PIPs), adaptor eiwitten (zoals AP2)
B. ARF GTPase, Sar1 GTPase.
C. BAR domein dimeren, clathrine triskelions, Sec13/Sec31.
D. Dynamine GTPase.
E. PIP fosfatase, ARF GTPase (gehydrolyseerd door ARF-GAP), Sar1 GTPase (gehydrolyseerd door Sar1-GAP) , hsp70 chaperon (ATPase).

A
  • Lokalisatie coateiwitten op het membraan: Phosphoinositides (PIPs), adaptor eiwitten (zoals AP2)
  • Bouwen van de coats: ARF GTPase, Sar1 GTPase
  • Verdere buiging van het membraan: BAR domein dimeren, clathrine triskelions, Sec13/Sec31
  • Afsnoeren vesicles van het membraan: Dynamine GTPase
  • Loslaten van de coat om het vesicle: PIP fosfatase, ARF GTPase (gehydrolyseerd door ARF-GAP), Sar1 GTPase (gehydrolyseerd door Sar1-GAP) , hsp70 chaperon (ATPase).
37
Q

Lysosomale enzymen worden gesorteerd in het Golgi met behulp van mannose-6-fosfaat (M6P), waarna ze naar het lysosoom getarged worden.

Zet de verschillende stappen van deze sortering in de juiste volgorde.

  • De fosfaatgroep van de M6P wordt verwijderd.
  • De lysosomale enzymen laten los van de M6P receptor (vanwege de lagere pH), de receptor wordt weer terug getransporteerd naar het Golgi.
  • In het lumen van het cis-Golgi netwerk wordt M6P gekoppeld aan N-linked oligosachariden van lysosomale enzymen.
  • M6P wordt herkend door de M6P receptor in het trans-Golgi netwerk.
  • De lysosomale enzymen met M6P worden ingepakt in clathrine-coated vesicles.
  • De lysosomale enzymen met M6P worden getransporteerd naar het vroeg endosoom.
A
  1. In het lumen van het cis-Golgi netwerk wordt M6P gekoppeld aan N-linked oligosachariden van lysosomale enzymen.
  2. M6P wordt herkend door de M6P receptor in het trans-Golgi netwerk
  3. De lysosomale enzymen met M6P worden ingepakt in clathrine-coated vesicles
  4. De lysosomale enzymen met M6P worden getransporteerd naar het vroeg endosoom
  5. De lysosomale enzymen laten los van de M6P receptor (vanwege de lagere pH), de receptor wordt weer terug getransporteerd naar het Golgi
  6. De fosfaatgroep van de M6P wordt verwijderd
38
Q

Voor het maken en vervoeren van vesicles en hun coats zijn GTPases nodig, vind de juiste beschrijving bij de volgende GTPases.

  • ARF GTPase
  • Sar1 GTPase
  • Dynamine GTPase
  • Rab GTPase

A. coat-recruitment GTPase voor COPII
B. coat recruitment GTPase voor COPI en clathrine
C. reguleert het afsnoeren van een vesicle
D. betrokken bij het leiden van een vesicle naar specifieke aanhechtingsplekken op het target membraan

A

Rab GTPase: betrokken bij het leiden van een vesicle naar specifieke aanhechtingsplekken op het target membraan

Sar1 GTPase: coat-recruitment GTPase voor COPII

ARF GTPase: coat recruitment GTPase voor COPI en clathrine

Dynamine GTPase: reguleert het afsnoeren van een vesicle