Vnitrobunn oddly Tdn a transport protein

Kompartmenty ivoin buky

Kompartmenty ivoin buky - TEM

Prokaryotick bukaEukaryotick buka

mikrotubulyGolgiho apartvesikulmikrofilamentamitochondriechloroplastcentrln vakuoladrsn ERribosomy (na ER)ribosomy (voln)hladk ERDNA+nucleoplasmajadrkojadern membrnajdroplasmatick membrnabunn stnaTypick rostlinn buka

ivoin bukaRostlinn buka

Funkce hlavnch vnitrobunnch oddl

Jdro obsahuje bunn genom, syntza DNA and RNACytosol syntza protein, glykolza, metabolick drhy pro syntzu aminokyselin, nukleotid, etcEndoplasmatick retikulum syntza membrnovch a sekrench protein, syntza vtiny lipidGolgiho apart kovalentn modifikace protein z ER, tdn protein a lipid pro sekreci a transport do jinch st bukyMitochondrie syntza ATP oxidan fosforylacChloroplasty syntza ATP a fixace uhlku fotosyntzouLyzosomy odbourvn ltek uvnit bukyEndosomy tdn materilu z endocytzy a GAPeroxisomy oxidace toxickch molekul, beta oxidace mastnch kyselin

Ti zkladn typy vnitrobunnho transportu protein

Transport jadernm prem(Gated transport)

Transmembrnov transport

Vesikulrn transport

Mapa transportu proteinVznik a sprvn funkce vnitnch kompartment zcela zvis na pesnm clen protein.

Tdn protein signln sekvence

Jednoduch experiment dokazuje, e vtina tdcch signl se skld z krtkho seku aminokyselinov sekvence nazvan signln sekvence.

GFP

Cytoplasmatick Jadern

PAX-GFPActin-GFP

Signln sekvence

Jadern obal se skld ze dvou koncentrickch lipidovch dvouvrstev.

Perinuklern prostor je kontinuln s lumenem ER.

Pes komplex jadernho pru probh obousmrn transport.Jadern import a export

Komplex jadernho pru je vodn kanl, kter umouje difuzi malch molekul a protein do 60kD. Transport tchto malch molekul je pasivn.Jadern pr

Molekuly vt ne 9 nm nebo 60 kDa mus mt jadern lokalizan signl (NLS) a jsou aktivn transportovny do jdra.

Transport velkch protein do jdra vyaduje signln sekvenci nazvanou jadern lokalizan signl (NLS).

NLS me bt umstn kdekoliv v primrn sekvenci proteinu.

Obvykle je bohat na arginin a lysin a je pomrn krtk.

Mechanismus jadernho transportu

NLS smruje proteiny k transportu pes komplex jadernho pru. Proteiny si bhem transportu pes jadern pr zachovvaj svou terciln a kvartern strukturu.Jsou-li stice koloidnho zlata potaeny NLS, meme vidt stice prochzet jadernmi pry. Maximln velikost stice zlata, kter me bt transportovna je 26 nm. Jeliko zlat stice nemohou bt stlaeny, otvor jadernho pru mus bt schopen se rozit.

Protein Ran (monomerick GTPza) je hnac silou transportu pes komplex jadernho pruRan-GAP se nachz vhradn v cytoplasm = Ran-GDP se hromad vn jdra.Ran-GEF se nachz uvnit jdra = Ran-GTP se hromad uvnit jdra.Ran: Monomerick GTPzaRan-GAP: GTPzu-aktivujc proteinRan-GEF: Guaninov vmnn faktor

Receptory jadernho importu (Nuclear Import Receptors) rozpoznvaj NLS.

Organely specializovan na syntzu ATP.Vtina protein je kdovan jadernm genomem a syntetizovan v cytoplasm.Proteiny mus bt transportovny do jednoho z kompartment nebo membrn tchto organel.Transport protein do mitochondri a chloroplast

Mitochondriln (chloroplastov) proteiny

Mitochondriln signln sekvence:amfipatick alpha-helix,pozitivn nabitProteinov transportty mitochondrilnch membrn

Import protein do mitochondriln matrix je zen N-terminln signln sekvenc.

Signln sekvence na N-konci nave protein na TOM komplex na vnj mitochondriln membrn. TOM komplex je souasn receptor pro signln sekvenci a transloktor.TOM komplex s navzanm proteinem se pemst do tzv. membrnovho kontaktnho msta. Protein prochz pes TOM transportr do transportru komplexu TIM na vnitn mitochondriln membrn. Protein je transportovn do mitochondriln matrix a signln sekvence (=signln peptid) je enzymaticky odtpena tzv. signln peptidzou.

Energetika mitochondrilnho transportu: hydrolza ATP a elektrochemick protonov gradient.

Hydrolza ATP chaperonov proteiny v cytoplasm Elektrochemick protonov gradient na vnitn mitochondriln membrn

Hydrolza ATP chaperonov proteiny v mitochondriln matrix

Transport do chloroplast je podobn transportu do mitochondri. Vyjmka tylakoidy (tet membrna), poteba druh signln sekvenceU chloroplast je protonov gradient na tylakoidn membrn a podl se zde na transportu do tylakoid. Transport pes chloroplastovou vnitn membrnu (nem elektrochemick gradient) vyuv energii z hydrolzy GTP a ATP.

Srovnn jadernho a mitochondrilnho importu

Jdro

Mitochondrie

Signln sekvence

Krtk, pozitivn nabit, umstn kdekoliv

N-termimln, amfipatick alpha helix

Osud signln sekvence

Po transportu zstv soust proteinu

Po transportu odstranna signln peptidzou

Energetika

Hydrolza GTP

Hydrolza ATP a elektrochemick protonov gradient

Konformace transportovanch protein

Sloen

Rozbalen

Peroxisomy obsahuj oxidativn enzymy, odbourvn toxickch molekul, beta oxidace mastnch kyselin, syntza prekursoru myelinu, krtk signln sekvence

Endoplasmatick retikulum

Drsn ER -ribosomyLumen ER tvo kontinuln prostor s perinuklernm prostorem.drsn ERhladk ER

Funkce endoplasmatickho retikulaPotek nov syntetizovanch protein urench pro Golgi, Endosomy, Lyzosomy, Sekren vesikuly a Plasmatickou membrnuVytv orientaci protein v membrnMsto syntzy fosfolipid a cholesteroluPoten msto pro N-glykosylaci proteinHromadn Ca++ - sarkoplasmatick retikulum ve svalech

Voln a vzan ribosomy

Signln sekvence ~20 aminokyselin, bohat na hydrofobn aminokyseliny, nejastji na N-konci

SRP-signl rozpoznvajc protein (signal recognition particle)

SRP receptor

Proteinov transloktor

Translace a translokace probh souasn - ko-translan transport

Energie pro transport je zskna z vlastnho procesu translace jak polypeptid roste, je protlaovn pes proteinov transloktor

Signln sekvence (signln peptid) sekrench protein je odtpena signln peptidzou.

Translokace protein pes membrnu ER

Transmembrnov protein

Ko-translan transport mus bt schopen vytvet adu rznch konfigurac.For both single-pass and multipass transmembrane proteins, some types will have the N-terminus projecting into the cytosol and others will have the C-terminus projecting into the cytosol.

Membrnov proteiny s vce transmembrnovmi domnami

Things can get pretty complicated!

Membrnov proteiny ukotven pes glykolipidy - ER

N-glykosylace protein (N-linked glycosylation)Dolichol

N-linked glycosylation.

Glykosylace signl pro rozlien sprvn sloench protein

Krevn skupiny ABO jsou ureny dvmi glykosyltransferzami

Skldn protein v ER

Nesprvn sloen proteiny jsou exportovny z ER do cytoplasmy a degradovny v proteasomu.

Fosfolipidy jsou syntetizovny na cytoplasmatick stran membrny ER

Fosfolipidov transloktory

Transfer lipid do jinch organel

Jadern membrna laterln difuzeOrganely sekren drhy vesikulrn transportMitochondrie, chloroplasty a peroxisomy proteinov transport (Phospholipid exchange proteins)

Intracelulrn vezikulrn transport

Golgiho apart hraje centrln roli ve vnitrobunnm vesikulrnm transportu

Vesikulrn transport pepravuje proteiny a membrny mezi jednotlivmi bunnmi kompartmentyVesikulrn transport zachovv membrnovou orientaci

Proteiny jsou pedvny z ER do Golgiho apartu.

TEM Golgihokomplexu

Golgiho apart trojrozmrn rekonstrukceProteiny z ER vstupuj do Golgiho apartu na cis stran

Golgiho apart m dv hlavn funkce:1. Modifikuje N-vzan oligosacharidy a pidv O-vzan oligosacharidy.2. Td proteiny po odchodu z trans Golgi komplexu jsou dorueny do sprvnch bunnch kompartment v transportnch vesikulech.

Modifikace N-vzanch oligosacharid je provdna adou enzym Golgiho apartu.1. Tdn protein2. Ochrana protein ped protezami3. Bunn adheze (selectiny)4. Imunitn systm

Na tvorb (puen) vesikul se podlej ti typu plovch protein (coat proteins)

Klathrinov vky

Klathrin se navazuje pes adaptiny na receptory v donorov membrn. Receptory vou specifick nklad. Klathrin se sestavuje do kulovitho tvaru a vtahuje s sebou st donorov membrny. Dynamin odkrt vek od membrny.Poadovan energie:Dynamin hydrolza GTPChaperonov proteiny - hydrolza ATP

Clen transportnch vesikul: komplementrn sady SNARE protein (v-SNARE a t-SNARE).

Sprvn sloen proteiny jsou transportovny v COPII vesikulech do cis-Golgiho komplexu.COPII pl je odstrann a vesikuly vzjemn fzuj vesikulrn tubulrn cluster. VTC je transportovn podl mikrotubul za asti motorovch protein.

VTC fzuje s cis-Golgi komplexem.

Nen zcela jasn, jak proteiny postupuj pes Golgiho komplex.1. Model:Stacionrn kompartmenty a vesikulrn transport mezi nimi.2. ModelVelk pohybujc se kompartmenty, kter postupn dozrvaj do TGN, zptn nvrat enzym pomoc vesikulrnho transportu.

Konenou destinac pro nkter proteiny z TGN je lyzosom. Mezi n pat pedevm kysel hydrolzy.Lyzosomy pedstavuj aludek buky. jedna membrna kysel hydrolzy degradace makromolekul H+ ATPzov pumpa pH ~5

Makromolekuly degradovan v lyzosomech: endocytoza, fagocytoza nebo autofagie.

Endocytoza vs. ExocytozaZkladn typy endocytozy:

Fagocytoza velk stice a bukyPinocytoza mal mnosv extracelulrn tekutinyReceptorov endocytoza seletivn transport membrnovch receptor a jejich navzanch ligandEndocytoza odebr znan mnostv plasmatick membrny. Odebran sloky plasmatick membrny jsou nahrazovny procesem nazvanm exocytoza.

Fagocytoza bl krvinky: Makrofgy, Neutrofily a Dendritick buky

Receptory v plasmatick membrn (fosfatidylserin)

Pinocytoza klathrinov vky

Endocytick drha - od plasmatick membrny po lyzosom

asn endosom multivesikulrn tlsko pozdn endosom lyzosom

Transcytosa transport protein pes epitelTransport protiltek z mateskho mlka pes stevn epitel.Kysel pH ve stev vazba protiltky na Fc receptor

Neutrln pH extracelulrn tekutiny disociace protiltky z receptoru

Exocytoza

The End

***********