In dit document zijn verschillende hoofdstukken samengevat die geleerd moeten worden voor het tweede deeltentamen van Cellen en Weefsels. Het is een zeer uitgebreide samenvatting dat alle informatie bevat.
Chapter 13: Membrane Transport and Compartmental Diversity
Exocytose is een proces waarbij gesynthetiseerde eiwitten via een
secretieroute de cel verlaten. Deze eiwitten zitten in vesicles die fuseren
met het membraan en zo de inhoud naar buiten afgeven. Endocytose is het
proces waarbij moleculen worden opgenomen in de cel door een blaasje te
vormen en dat wordt getransporteerd naar het endosoom waar het
plasmamembraan ook gerecycled kan worden. Op deze manier worden ook
belangrijke nutriënten opgenomen die getransporteerd worden via endosomen naar het cytosol
waar het biologische processen kan faciliteren.
Vesicle transport houdt in dat transport-
blaasjes worden afgesnoerd van een
compartiment met daarin cargo. Vervolgens
fuseren die blaasjes met het target
compartiment.
The molecular mechanisms of membrane transport and the maintenance of compartmental diversity
Hoe behouden de membraan-omgeven compartimenten hun eigen identiteit als de compartimenten
over en weer blaasjes afsnoeren en weer opnemen? Moleculaire markers op de cytosolische kant
van het membraan zorgen dat alleen de juiste blaasjes kunnen fuseren met dat compartiment. Deze
markers zijn bij meerdere compartimenten te vinden, dus het gaat voornamelijk om de combinatie
van die markers.
Blaasjes snoeren af als gecoate vesicles.
Specifieke eiwitten binden aan de
cytosolische kant van het membraan.
Voordat het blaasje fuseert met een
ander compartiment, laat de coat los. In
het binnenste membraan zitten de
juiste membraanmoleculen voor
transport. De buitenste laag zorgt
ervoor dat het mogelijk is om een
blaasje af te snoeren door het membraan
naar zich toe te “zuigen”. Deze blaasjes
bevatten de volgende coated eiwitten:
clathrin-coated, COPI-coated en COPII-
coated. Elk type wordt gebruikt in
verschillende transport typen. Hiernaast is te
zien in welk transport de verschillende coat
eiwitten een rol spelen.
In een clatherin blaasje vormt clatherin de
buitenste laag van een blaasje. Clatherin
vormt een triskelion met drie heavy chains
en drie light chains. Meerdere clatherin eiwitten vormen samen een soort basket met buds op de
cytosol kant. Een soort honingraat.
,Adaptor eiwitten vormen een inner layer van de coat, dus buiten het
membraan, maar onder de clatherin. Hierdoor wordt de coat
verbonden met het membraan en het trekt ook bepaalde trans-
membraaneiwitten aan. Het binden van adaptor eiwitten aan het
membraan wordt sterk gereguleerd. Adaptor eiwit AP2 bindt aan een
molecuul in het membraan en ondergaat een conformatieverandering
waardoor de bindingsplekken voor de cargoreceptoren blootliggen. Dit
speelt een rol in de endocytose, dus zo kan een bepaalde cargo
worden herkend en opgenomen worden.
PIPs kunnen snelle cyclussen ondergaan van fosforylatie en de-
fosforylatie. Verschillende organellen hebben ook verschillende sets van PI en PIP kinase
en PIP fosfatases. De distributie, regulatie en lokale balans van deze enzymen bepalen
de steady-state van elke PIP soort. Hierdoor is de distributie van PIP in elke organel
anders. Verschillende eiwitten binden aan de kop van PIP met een hoge specificiteit.
Afhankelijk van welke groepen gefosforyleerd zijn, bindt een bepaald eiwit. De lokale
controle mechanismen van de kinases en fosfatases kunnen de bindingen van eiwitten reguleren.
Clatherin redt het niet alleen om het membraan te buigen. Hier zijn
membrane-bending proteins bij betrokken, BAR-domeinen.
Dynamine speelt een rol in het afsnoeren van het blaasje. Dit is een
GTPase wat de snelheid reguleert dat blaasjes worden afgesnoerd
van het membraan. Dynamine trekt ook andere eiwitten aan
richting de nek van de bud. Samen vervormen ze het membraan door de lipide compositie te
veranderen of door lipide-modificerende eiwitten te rekruteren. Als het blaasje eenmaal heeft
losgelaten dan verliest het snel de clatherin coat. PIP fosfatase wordt actief en zorgt ervoor dat de
binding met de adaptor eiwitten zwakker wordt. Ook chaperone eiwit hsp70 werkt als een uncoating
ATPase en gebruikt ATP om de coat los te laten. Deze coat moet ook niet te vroeg loslaten, dus het
moet goed gereguleerd zijn.
Er is een regulatie mechanisme nodig om het maken van de coat te reguleren. Lokale productie van
PIP spelen daar een belangrijke rol in. Ook coat-recruitment GTPases controleren de coat vorming
van clatherine op het endosoom en de COPI en COPII coat op het golgi en het ER membraan. GTPases
werken als een soort moleculaire switches die actieve eiwitten met GTP gebonden, door middel van
GAPs omzetten in inactieve eiwitten met GDP gebonden. GEFs zetten
GDP weer om in GTP.
De coat-recruitment GTPases zijn monomerische GTPases. Hieronder
vallen ook de ARF eiwitten die verantwoordelijk zijn voor het
assembleren van COPI en clatherin aan het Golgi membraan. Sar1
eiwitten zijn verantwoordelijk voor het assembleren van COPII aan
het ER. Coat-recruitment GTPases zijn met name in een hoge
concentratie aanwezig in het cytosol in een inactieve, GDP-gebonden,
staat. Wanneer bijvoorbeeld een COPII blaasje gevormd moet
worden vanuit het ER, dan bindt Sar1-GEF wat in het ER membraan
zit aan Sar1 en dit zet GDP om in GTP (GTP is in een veel hogere
concentratie aanwezig in het cytosol). Als er GTP gebonden is aan
Sar1, dan legt het een amfipathisch helix bloot wat in het cytosolische
deel van het membraan gaat zitten. Dit trekt adaptor eiwitten aan.
, De coat-recruitment GTPases spelen ook een rol in het ontdoen van de coat. De omzetting van GTP
naar GDP zorgt voor een conformatieverandering waardoor de hydrofobe staart uit het membraan
popt. Hierdoor wordt het blaasje van de coat ontdaan. Het is nog niet duidelijk welk mechanisme
hieraan ten grondslag ligt, maar waarschijnlijk fungeert het als een soort timer, wat ook zorgt voor
het synchroniseren van wat er op dat moment nodig is.
Op het moment dat een blaasje volledig is ontstaan, dan laat de coat niet meteen los. Het blijft
stabiel totdat het aan het target compartiment heeft gebonden en daar worden de coat eiwitten
gefosforyleerd wat zorgt voor het loslaten van de coat.
Clatherin en COPI ontdoen zich van hun coat kort nadat de zijn afgesnoerd. Bij COPI-blaasjes dient de
kromming van het blaasjemembraan als een signaal om het ontkledingsproces te starten. Een eiwit
genaamd ARF-GAP wordt gerekruteerd naar de COPI-coat en wordt geactiveerd wanneer het
membraan dezelfde kromming heeft als een transportblaasje. Deze activatie leidt tot het
uiteenvallen van de coat door ARF te inactiveren.
Soms moeten er veel grotere moleculen in een vesicle worden
gestopt, bijvoorbeeld procollageen. De procollageen cargo bindt
dan aan transmembraan packaging proteins, welke de
assemblering van COPII coat componenten controleren.
Hierdoor wordt er een veel grotere vesicle gemaakt. Mutaties in
deze genen die verantwoordelijk zijn voor het maken van een
grote vesicles zorgen ervoor dat er een collageen deficiëntie
ontstaat.
Om te fuseren met het target membraan moeten de juiste
markers aanwezig zijn. Allereerst zorgen Rab eiwitten en Rab effectoren ervoor dat het blaasje naar
de juiste plek op het target membraan gaat. Vervolgens zorgen SNARE eiwitten en SNARE regulators
ervoor dat het blaasje fuseert met het membraan.
Rab eiwitten zijn ook monomerische GTPases. Rab eiwitten is
een grote familie en elk daarvan is geassocieerd met één of
meerdere membraan omgeven organellen op het cytosolische
oppervlak. Omdat ze zo specifiek gelokaliseerd zijn, dienen ze
als goede markers. In hun inactieve (GDP) staat zijn ze
gebonden aan een ander eiwit (Rab-GDP dissociation
inhibitor, GDI) wat het in het cytosol houdt. In hun actieve
staat (GTP) zijn ze verbonden aan het membraan en binden ze
aan Rab effectoren wat helpt bij het fuseren met het
membraan.
Waar Rab eiwitten erg specifiek zijn, zijn de Rab effectoren dat minder. Een Rab eiwit kan binden aan
heel veel verschillende soorten Rab effectoren. Sommige Rab effectoren zijn motoreiwitten die de
vesicles langs actine
filamenten of microtubuli
leidt. Een ander voorbeeld is
een tethering eiwit. Rab
effectoren kunnen ook
interacteren met SNAREs. Het
Rab5 domein zorgt voor het
concentreren van tethering
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, creditcard of Stuvia-tegoed voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper lennekemelissen. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €7,99. Je zit daarna nergens aan vast.
