2015-10-22

INTRALĄSTELINIS BALTYMŲ TRANSPORTAS

Baltymų atrinkimas

Susintetintas baltymas turi specialią aminorūgščių sekąvadinama - rūšiavimo signalu, kuri apsprendžia baltymopaskirties tikslą ir kontroliuoja jo judėjimą.Naudojami dvejopi rūšiavimo signalai:₋ ištisinė aminorūgščių seka₋ signalinės aminorūgštys gali būti nutolusios viena nuo kitos irspecifinis baltymo susilankstymas suformuoja signalinį plotelįbaltymo paviršiuje.Baltymai skirti branduoliui, mitochondrijoms,peroksisomoms ar endoplazminiam tinklui, turi skirtingusrūšiavimo signalus.Neturintys rūšiavimo signalo, baltymai užstringa citozolyje irpo kiek laiko, degraduojami

Baltymų atrinkimas

Medžiagos patenka į branduoli ar jį palieka tik probranduolio poros kompleksą (BPK)BPK sudaro trys koncentriniai žiedai: citoplazminis žiedas,vidurinis stipinų žiedas, branduolinis žiedas.₋ iš citoplazminės pusės matomas žiedas iš 8 subvientų ir ilgomisskaidulomis₋ iš nukleoplazmos pusės – krepšio pavidalo darinys.Kiekvienos poros viduryje susidaro vandeningas kanalas, prokurį nedidelės, vandenyje tirpios molekulės gali laisvai irneselektyviai judėti tarp branduolio ir citozolio.Didesnės molekulės (RNR, baltymai) ir makromolekuliųkompleksai, negali laisvai praeiti pro poras, jei neturiatitinkamo praleidžiamojo signalo.

Baltymų patekimas į branduolį (I)

Baltymo patekimui į branduolį reikalingi pagalbiniai citozolyjeesantys baltymai – karioferinai, arba branduolio importoreceptoriaiBūna dviejų tipų pernašos receptorių:importinai perneša makromolekules iš citoplazmos į branduolį, oeksportinai – iš branduolio į citoplazmą.Baltymas aktyviai transportuojamas, naudojant GTPhidrolizės energiją.Branduolio poros komplekso centre esantys baltyminiaižiedai veikia kaip prisitaikanti diafragma:ji atsidaro tiek, kad praeitų baltyminis kompleksas.

2015-10-22

Medžiagų eksportas iš branduolio

Iš branduolio dažniausiai nešamos įvairios RNR: iRNR, rRNR,tRNR, kurios gaminamos branduolyje, o veikia citoplazmoje.RNR dažniausiai nešamos per branduolio poros kompleksąkartu su baltymais – ribonukleoproteinais.Eksportas iš branduolio kontroliuojamas panašiu būdu:• jis irgi reikalauja specialaus praleidžiamojo signalo• jungiasi su ribonuleoproteinais• naudojama GTP energija

Baltymų patekimas į mitochondrijas

Mitochondrijoms skirtas baltymas turi turėti signalinę seką• mitochondrijų baltymai yra sintetinami laisvosiose ribosomoseĮ mitochondrijas baltymai pernešami nesulankstyti.Šaperonai atpažįsta reikiamą baltymą ir orientuoja priemembranoje esančių receptorių.Prisijungus prie receptoriaus baltymas jungiams prietransmembraninių baltymų – translokazių• Išorinėje membranoje TOM (angl. – Translocase of the OuterMembrane)• Vidinėje membranoje TIM (angl. – Translocase of the InnerMembrane).Translokazės būna vidinės ir išorinės mitochondrijos membranossąlyčio vietojeTOM ir TIM baltymai išsidėsto tiksliai vienas priešais kitąBaltymų transportavimui per mitochondrijų membranąnaudojama ATP energija

Baltymų patekimas į chloroplastus

Baltymų transportas į chloroplastų stromą vyksta panašiai• Translokacijai reikalingi pagalbiniai baltymai-šaperonai irnaudojama ATP hidrolizės energija.• Baltymai iš citozolio į tilakoidus transportuojami dviejomispakopomis:− pirmiausia chloroplasto signalinės sekos dėka jie pereina dvigubąmembraną kontakto vietose ir patenka į stromą, o paskui− transportuojami į tilakoido membraną ar į jo vidų.• Kai stromoje signalo peptidazė nukerpa pirmąją seką,pradeda funkcijonuoti tilakoidinė signalinė seka, kuriinicijuoja baltymo transportą per/į tilakoido membraną.

Baltymų patekimas į peroksisomas

Peroksisomų baltymus sintezuoja laisvosioscitoplazmos ribosomos.• Baltymai turi savitas į peroksisomas nukreipiančiassekas• Peroksisomų baltymai pro membraną nešami jausulankstyti

2015-10-22

• Baltymų įnašai į peroksisomas reikalingi baltymai,vadinami peroksinais (Pex) ir ATP hidrolizės energija

Baltymų patekimas į endoplazminį tinklą

Endoplazminis tinklas yra įėjimo vieta baltymams, skirtiemstiek sau pačiam, tiek ir kitiems organoidams.Į endoplazminį tinklą perduodamos dvi baltymų rūšys:1. vandenyje tirpūs baltymai, kurie perduodami perendoplazminio tinklo membraną ir atpalaiduojami jo spindyje• baltymai skirti bet kurio kito organoido vidui, arba sekrecijai į ląstelėspaviršių2. transmembraniniai baltymai, kurie dalinai translokuojami perendoplazminio tinklo membraną ir pasilieka joje įsiterpę• baltymai skirti endoplazminio tinklo, ar kito organoido plazmineimembranai.Visi šie baltymai pradžioje turi endoplazminio tinklosignalinę seką.Baltymo pravedimui naudojama GTP hidrolizės energija.

Baltymų patekimas į endoplazminį tinklą (I)

Sintezuojamo baltymo endoplazminio tinklo signalinė sekanukreipia baltymą į endoplazminį tinklą:1. signalinės sekos atpažinimo dalelė (SRP), kuri yra citozolyjesusijungia su baltymo signaline seka, kai tik ji išeina iš ribosomos2. signalo atpažinimo dalelė kartu su sintezuojamo baltymo ribosomaprisitvirtina prie signalo atpažinimo dalelės receptoriaus (SRPR)įsiterpusio į endoplazminio tinklo membraną3. Ribosoma “užsodinama“ ant artimiausio baltyminio kanalo –translokatoriaus.

5. Ribosomos-iRNR-signalo atpažinimo dalelės kompleksui susijungussu endoplazminio tinklo membrana, signalinė seka atidarotranslokacinį kanalą, o signalo atpažinimo dalelė atsilaisvina6. Signalinė seka pasilieka prisitvirtinusi prie kanalo, o baltymaspradeda lįsti pro kanalą, kaip didelė kilpa7. Signalo peptidazė nukerpa signalinę seką, kuri suardoma iki aminorūgščių.8. Pasibaigus baltymo sintezei, visas baltymas atsipalaiduoja įendoplazminio tinklo spindį ir įgauna erdvinę struktūrą.

Baltymų patekimas į endoplazminio tinklo membraną (I)

Jei transmembraninis baltymas turi vieną membranąveriantį segmentą, amino-terminalinė signalinė seka įprastubūdu inicijuoja translokaciją:1. translokacijos procesas stabdomas toliau esančia papildomahidrofobine aminorūgščių signaline seka, vadinama stopperdavimo seka.2. ši seka įtvirtina baltymą lipidiniame bisluoksnyje.

2015-10-22

3. tolimesnė baltymo sintezė vyksta išorinėje endoplazminio tinklodalyje4. nukirpus pirmąją signalinę seką, baltymo amino galas patenka įendoplazminio tinklo spindį.• Baltymas tampa orientuotu transmembraniniu baltymu suamino galu lipidinio bisluoksnio endoplazminio tinklospindžio pusėje ir karboksiliniu galu – citozolinėje pusėje.

Baltymų patekimas į endoplazminio tinklo membraną (II)

Sudėtinguose daug kartų membraną veriančiuosebaltymuose, įsijungia dar tolimesnės start- ir stop-sekos. Signalinės sekos veikia pakaitomis:1. vidinė signalinė seka – start seka – pradeda translokaciją, kuritęsiasi, kol pasiekiama stop-seka.2. sekanti start-seka vėl pradeda translokaciją, o po kurio laiko stopseka ją sustabdo• Įterpimo būdą nustato paties baltymo struktūra• tai sąlygoja asimetrinę endoplazminio tinklo membraną

Baltymų modifikavimas endoplazminiame tinkle

Dauguma baltymų, po sintezės patekę į endoplazminį tinklą,čia dar chemiškai modifikuojami:1. Disulfidinių tiltelių (jungčių) formavimas.• jungtys stabilizuoja baltymą ir daro jį atsparesniu pH pokyčiamsbei degraduojančių fermentų veikimui ląstelės išorėje.2. Prolilizomeracija.• fermentai katalizuoja tam tikras baltymų struktūrą lemiančiasreakcijas (CIS ar TRANS padėtis).3. Oligomerizacija.• oligomerizacijos reakcijose sekreciniai ir membraniniai baltymaisurenkami iš subvienetų.4. Glikolizacija.• baltymai kovalentiškai sujungiami su angliavandeniai

Oligosachridų funkcijos

Oligosacharidai, susijungę su baltymais atlieka įvairiasfunkcijas:1. apsaugo baltymus nuo degradacijos;2. užlaiko juos endoplazminiame tinkle, kol įgyja taisyklingąpavidalą;3. tarnauja kaip transporto signalas, patenkant baltymams įatitinkamas transportines pūsleles;4. ląstelės paviršiuje suformuoja glikokaliksą.

Baltymų glikolizacija endoplazminiame tinkle

Glikolizę katalizuoja glikolizacijos fermentai, kurie yraendoplazminiame tinkle, bet neaptinkami citozolyje.• Lygiajame endoplazminiame tinkle suformuoti oligosacharidai,

2015-10-22

laikomi prijungti prie endoplazminio tinklo membranos lipido,vadinamu dolicholiu ir perduodami endoplazminio tinklobaltymams• Oligosacharidai prijungiami prie šoninės NH2 grupės dažniausiaiasparagino aminorūgštyje.• Prijungimą katalizuoja membranoje esantis fermentasoligosacharido proteino transferazė• Oligosacharidas sujungiamas su asparaginu vienu fermentiniužingsniu, kai tik ši aminorūgštis išeina iš translokatoriaus vykstantbaltymo sintezei.

Baltymų modifikavimas Goldži komplekse

Goldžio komplekso funkcijos:1. Goldžio kompleksas yra išskiriamų (sekrecijos) ląstelės keliųsankryža, kurioje valdomas tolesnis medžiagų eismas.2. ET pagamintų baltymų saugojimas, brandinimas, cheminis jųmodifikavimas (glikozilinimas, fosforilinimas, sulfonilinimas, dalinėproteolizė) ir paruošimas tolesnei pernašai.− svarbios ląstelių atpažinimo ir adhezijos vyksmams− iš ET atkeliavę paprasti baltymai GK virsta sudėtingais lipoproteidais,glikoproteidais, peptidoglikanais.

Vezikulinis transportas

Transportas iš endoplazminio tinklo į Goldži aparatą, ir išGoldži aparato į kitus endomembraninės sistemoskompartmentus bei ekstraląstelinę erdvę, vyksta nuolatatsipumpuruojant ir susijungiant transportinėms pūslelėmsvezikulomsAtsipumpuruodama transportinė pūslelė savo citozoliniamepaviršiuje turi ypatingą baltyminį apvalkalą ir vadinamaapgaubta pūslele:− suformuoja atsipumpuruojančios pūslelės membranos formą,− padeda surinkti bei sulaikyti transportavimui skirtas molekules.Pumpuravimosi procesui pasibaigus, šis apvalkalasprarandamas ir pūslelė gali laisvai sąveikauti su savopaskirties kompartmento membrana.

Transportinių pūslelių formavimasis

− Atsipumpuruojančioje membranoje kiekviena pūslelėprasideda kaip klatrinu-apgaubta įduba, kuri palaipsniui gilėja.− Įdubą apgaubia naujos klatrino molekulės ir citozolio pusėjesuformuoja apgaubtą membraninę pūslelę− Nedidelis GTP-surišantis baltymas dinaminas suformuojaužveržiantį žiedą aplink susidariusios pūslelės kaklelį.− Dinaminas hidrolizuoja GTP, žiedas veržiasi ir pūslelė atsiskirianuo membranos.− Nešamos molekulės turi specifinį transporto signalą, kurįatpažįsta ir su jais susijungia atitinkami membraninia baltymai

2015-10-22

– transporto receptoriai.− Adaptinai surenka transporto receptorius susijungdami su jais.

Transportinių pūslelių formavimasis (I)

− Atsipumpuruojančioje membranoje kiekviena pūslelėprasideda kaip klatrinu-apgaubta įduba, kuri palaipsniuigilėja.− Įdubą apgaubia naujos klatrino molekulės ir citozolio pusėjesuformuoja apgaubtą membraninę pūslelę− Nedidelis GTP-surišantis baltymas dinaminas suformuojaužveržiantį žiedą aplink susidariusios pūslelės kaklelį:− dinaminas hidrolizuoja GTP, žiedas veržiasi ir pūslelė atsiskiria nuomembranos.

Transportinių pūslelių formavimasis (II)

− Tokiu būdu atrinktos ir surištos su savo specifiniaisreceptoriais nešamos molekulės susikaupia naujaisuformuotos klatrinu apgaubtos pūslelės viduje− nešamos molekulės turi specifinį transporto signalą, kurįatpažįsta ir su jais susijungia atitinkami membraniniai baltymai –transporto receptoriai− adaptinai surenka transporto receptorius susijungdami su jais− Susiformavus ir atsiskyrus pūslelei, apdangalo klatrinai iradaptinai pasišalina ir tiktai membrana apgaubta pūslelėsusilieja su savo paskirties organoido membrana.

Transportinių pūslelių atpažinimas

Visos transportinės pūslelės savo membranoje turimolekulinius markerius, identifikuojančius pūslelės kilmę irnešamą turinį. Pūsleles identifikuoja v-sneirai, kuriuos atpažįsta jiemskomplementarūs t-sneirai tikslinio organoido membranoscitozolinėje pusėje. Kai transportinė pūslelė atpažįstama ir prisitvirtina prietikslinės membranos. Membranų susiliejimui turi būti specifinis signalas. Susiliejus membranoms, transportinės pūslelės turinyspatenka į paskirties vietą.

Reguliuojamas baltymų kelias

Reguliuojamu keliu einantys baltymai turi specialiaspaviršines savybes, skatinančias juos kauptis šalia vienaskito, todėl sekretorinėse pūslelėse pasiekiama labai didelėsekretuojamų baltymųTokiu būdu sekretorinė pūslelė, gavus atitinkamą signalą, galigreitai atpalaiduoti didelį hormono kiekį.Polinės ląstelės turi atskirus sekretorinius kelius,

2015-10-22

nukreipiančius pūsleles su skirtingais turiniaisApikaliniam ir bazolateraliniam paviršiams skirti baltymai turiskirtingus rūšiavimo signalus bei v-sneirus, nukreipiančiusjuos į atitinkamas plazminės membranos vietas – tiesiogiaitranscitozes budu

ENDOCITOZĖS KELIAI

Endocitozė – Ląstelės membrana įlinkstair apgaubia medžiagas sudarydamavezikulę• Fagocitozė – didelių, kietų dalelių pasiėmimasendocitozės būdu• Pinocitozė – vezikulės sudaromos su skystu arlabai mažų dalelių turiniu.• Receptoriais medijuojama endocitozė –specifinė pinocitozės forma naudojanti receptorinius baltymus ir vezikulės dangalą.

Endocitozė

Bet kokia ekstraląstelinė medžiaga, paimta receptorinėspinocitozės procese, greitai perduodama endosomoms− Endosomos funkcionuoja kaip pagrindinė atrenkamoji stotisendocitoziniame kelyje.Dėl rūgščios ankstyvųjų endosomų vidaus terpės, nuovezikulių atsipalaiduoja membraniniai receptoriai− membraninėmis pūslelėmis grąžinami atgal į tą patįmembranos domeną.Vėliau endocituota molekulė patenka į arti branduolioesančią vėlyvąją endosomą.Galiausiai substratas iš vėlyvųjų endosomų patenka įlizosomas degradacijai.