(9-10-2019)
H13, intracellulair membraan verkeer
Intracellulair transport, rechts zie je de verschillende vormen van intracellulair transport.
Het transport tussen de kern en cytoplasma is al behandeld in H12, net zoals het
transport naar plastiden, mitochondriën, ER en peroxisomen. Nu komt het vesiculair
transport aan bod.
Golgi apparaat, is van belang voor 2 processen: modifacties toevoegen (glycosylering) en
het sorteren van eiwitten.
Vesiculair transport, links
is het vesiculaire
transport weergegeven.
Er zijn 3 verschillende
soorten:
- Endocytose, denk
hierbij aan
membraanreceptoren die
opgenomen worden of
neurotransmitters. Dit verloopt als
volgt: vroeg endosoom → laat
endosoom → lysosoom.
- Secretie/exocytose, denk
hierbij aan de secretie van eiwitten. Dit gaat altijd middels het ER en golgi, waarna
secretieblaasjes het proces meestal afronden. Er zijn echter ook andere opties.
- Retrieval pathways, brengen membranen en eiwitten terug naar hun origine.
Vesiculair transport is van belang voor het uitwisselen van componenten tussen membraan
compartimenten zonder identiteit te verliezen. Zo wil je niet dat het golgi gecontamineerd raakt met
producten van het lysosoom.
Compartimenten, wat de celcompartimenten allemaal zo verschillend maakt,
zijn de eiwit- en lipidesamenstelling. Een voorbeeld hiervan zijn de Rab eiwitten.
Rab, deze eiwitten zijn betrokken bij een groot deel van de
organellen/compartimenten. Het zijn kleine G-eiwitten die in inactieve staat
GDP hebben gebonden. Als een GEF (guanine exchange factor) deze GDP
vervangt voor een GTP, wordt het G-eiwit actief en kan die zijn functie
uitvoeren. Een actief GTPase kan zichzelf uitschakelen of kan m.b.v. GAP
(GTPase activating protein) uitgeschakeld worden. De monomere GTPases van
de Rab familie controleren vesicle transport en docking.
GTPase, is in staat GTP te hydroliseren tot GDP.
Eiwitspecificiteit endomembraan compartimenten, je ziet rechts
een vesicle met een actief Rab eiwit. Doordat die GTP gebonden
heeft, kan die een interactie aangaan met Rab effector eiwitten. Hier
zijn dat tethering proteins die ervoor zorgen dat een blaasje aan een
membraan gebonden wordt. Vervolgens kan een SNARE complex er
dan voor zorgen dat fusie plaatsvindt. Als zijn taak uitgevoerd is,
bindt Rab vaak aan een GAP, waardoor het Rab eiwit geïnactiveerd
wordt. In de afbeelding zie je dat die aan een GDI (Rab-GDP
dissociation inhibitor) eiwit gebonden is. Dit is een chaperone eiwit
dat voorkomt dat het Rab eiwit opnieuw geactiveerd wordt.
Verschillende compartimenten hebben verschillende Rab effector eiwitten, maar ook verschillende
Rab GTPases. Sommige Rabs zijn heel specifiek voor 1 compartiment en andere kunnen op meerdere
compartimenten voorkomen. Op de volgende pagina zie je hier een tabel van weergegeven. De rood
omgeven Rabs moet je wel kennen.
, (9-10-2019)
Rab5, hierboven zie je de vorming van een Rab5 domein op
een endosoom. Links zie je een GDI gebonden Rab die
daardoor inactief is. Wanneer deze geactiveerd wordt door een Rab5-GEF, zal zijn helix
uitklappen, waardoor Rab5 in het membraan kan gaan zitten. Eenmaal in het
membraan kan Rab5 PI 3-kinase (PI3K) aanzetten. Als gevolg wordt PI
(phosphatidylinositol) gefosforileerd, waardoor Rab effector eiwitten gebonden
kunnen worden. Dit levert uiteindelijk domeinen op waar vesicles gebonden kunnen
worden en fuseren.
Lipidsamenstelling, de Rabs vormen een voorbeeld van verschil in eiwitsamenstelling
tussen compartimenten, maar zoals gezegd zijn er ook verschillen in de
lipidsamenstelling. Rechts zie je de locaties van verschillende phosphatidylinositols
aangegeven. De lichtblauwe (PIP2), donkerblauwe (PIP3) en groene (PIP) moet je zeker
kennen. Deze worden nog behandeld.
Pleckstrin homology domain, om de verschillende PIPs te lokaliseren zijn
fusie-eiwitten van fluorescente eiwitten met pleckstrin homology
domains (PHs) gemaakt. PHs binden specifiek aan de fosfolipiden en door een fusie te
maken, van een PH dat aan PI(4,5)P2 bindt en een fluorescent eiwit, is gevonden dat dit
fosfolipide met name in het plasmamembraan zit. Desondanks dat PI(4,5)P2 ook in het
golgi voorkomt, zie je dat niet aangegeven in het resultaat dat links te zien is. De
specificiteit van het betreffende PH domein is dus voor PI(4,5)P2 aan het
plasmamembraan.
Microdomeinen, rechts zie je een wat uitgebreidere
afbeelding en daarin is te zien dat PIP3 (PI(3,4,5)P3)
enkel in een paar streepjes voorkomt in het
plasmamembraan. Het idee is dat hierdoor
microdomeinen gevormd worden, waardoor lokaal
bepaalde reacties plaats kunnen vinden. Dit geldt niet
voor alle lipiden. Sommige verdelen zich gewoon random over het
membraan, terwijl andere specifiek microdomein vormen met
elkaar.
Verschillende phosphatidylinositols markeren dus niet alleen
organellen, maar ook membraandomeinen.
Phosphatidyl inositol lipids, links zie je PI(P)s
weergegeven. Ze bevatten allemaal 2 vetzuren, 1 glycerol, minstens 1 fosfaatgroep en
een inositol ring. Het verschil in phosphatidylinositols zit hem in de fosfaatgroepen. De
fosfaatgroep waarmee inositol vastzit aan de vetzuren wordt niet meegenomen in de
naamgeving. Er kunnen maximaal 3 fosfaatgroepen toegevoegd worden. Dit kan op
plek 3, 4 of 5. PI(3)P is op plek 3 gefosforileerd, terwijl PI(3,4)P2 op plek 3 én 4
gefosforileerd is. Afhankelijk van de fosforilatie posities kunnen verschillende eiwitten
binden. Middels PIPs kunnen dus specifieke eiwitten naar specifieke compartimenten
geloodst worden.
Kinases & fosfatases, de verschillende PIPs worden gemaakt door bepaalde kinases en
fosfatases. Zo zag je in het voorbeeld van Rab5 dat een PI3K aangetrokken werd om PI
