Ενδοκυτταρικά Οργανίδια ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ Σχολή Επιστημών Ανθρώπινης Κίνησης και Ποιότητας Ζωής Τμήμα Νοσηλευτικής Ενδοκυτταρικά Οργανίδια Ανδρέα Παόλα Ρόχας Χιλ Επίκουρη Καθηγήτρια Βιολογίας-Βιοχημείας

ΕΝΔΟΚΥΤΤΑΡΙΑ ΟΡΓΑΝΙΔΙΑ

ενδοπλασματικό δίκτυο αδρό:πρωτεϊνοσύνθεση, διαμόρφωση-τροποποΐηση πρωτεϊνών λείο: σύνθεση λιπιδίων, εξουδετέρωση τοξικών ουσιών

Ενδοπλασματικό δίκτυο

Λειτουργίες Λείου ΕΔ Αποτοξίνωση με υδροξυλίωση υδρόφοβων μορίων Τοξικές υδρόφοβες ουσίες (φάρμακα-βαρβιτουρικά, εντομοκτόνα) που δεν εκκρίνονται, μετατρέπονται σε υδρόφιλες ουσίες ταχείας έκκρισης Αποτοξίνωση Η υδροξυλίωση μπορεί να μετατρέψει τοξικές ουσίες όπως αφλατοξίνες, νιτροζαμίνες σε καρκινογόνες ουσίες Απελευθέρωση γλυκόζης από το ήπαρ Προαπαιτείτε η αποικοδόμηση του γλυκογόνου στα ηπατοκύτταρα σε 6-φωσφορικό εστέρα της γλυκόζης Το ένζυμο φωσφατάση του 6-φωσφορικού εστέρα της γλυκόζης αποφωσφορυλιώνει τη γλυκόζη, και είναι ελεύθερη να εκκριθεί και να μπει στην κυκλοφορία του αίματος

Ρύθμιση της απελευθέρωσης Ca2+ Από της μεμβράνες του λείου ER στο εσωτερικό χώρο Η διαδικασία αυτή διεγείρει κυτταρικές αποκρίσεις όπως τη συστολή των σκελετικών μυικών κυττάρων. Βιοσύνθεση λιπιδίων & στεροειδών ορμονών Στο λείο ER συντίθενται οι τριακυλογλυκερόλες και αποθηκεύονται στον αυλό του ER ως λιποσφαίρια (κυρίως στα λιποκύτταρα) Συμμετέχει στη σύνθεση της χοληστερίνης (μετατρέπεται στα κύτταρα των γεννητικών αδένων και στο φλοιό των επινεφριδίων σε διάφορες στεροειδείς ορμόνες)

Βιοσύνθεση λιπιδίων & στεροειδών ορμονών Στη μεμβράνη του λείου ER πραγματοποιείται η βιοσύνθεση των φωσφολιπιδίων (πχ λεκιθίνη) Η σύνθεση γίνεται σε τρία στάδια, σε κάθε στάδιο απαιτείται ένα ένζυμο που αποτελεί τμήμα της μεμβράνης του ER H πρωτεΐνες φλιπάσες βοηθούν στην μετακίνηση των νέων λιπιδίων στο εσωτερικού του αυλού του ER.

Ενδοκυττάρια Τροποποίηση και Μετακίνηση Λιπιδίων Με μετακίνηση λιπιδίων Από μία μεμβράνη σε άλλη με πρωτεΐνες μεταφορείς Με ένζυμα Με σχηματισμό κυστιδίων (διαφορετικής λιπιδικής σύστασης)

Ελεύθερα & Μεμβρανικά Ριβοσώματα

Λειτουργίες Αδρού ΕΔ Διαλογή των πρωτεϊνών: Oι πρωτεΐνες που συντίθενται στο ER έχουν την αλληλουχία σήματος που περιέχει υδρόφοβα αμινοξέα Δεν είναι ίδια για όλες της πρωτεΐνες Είναι υπεύθυνη για την προσκόλληση ολόκληρου του συμπλέγματος σύνθεσης της πρωτεΐνης στην μεμβράνη του ER Συμμετέχει στην έναρξη της μετατόπισης της πολυπεπτιδικής αλυσίδας στον αυλό του ER.

Μοριακός Συνοδός Η αλληλουχία σήματος της νέας πολυπεπτιδικής αλυσίδας δεσμεύεται με το μοριακό σύνοδο SRP (σωματίδιο αναγνώρισης σήματος- αποτελείται από RNA και 6 πολυπεπτιδικές αλυσίδες) Με την δέσμευση σταματά η σύνθεση της πρωτεΐνης Προσκολλά το σύμπλοκο στη μεμβράνη του ER (μέσω του υποδοχέα του SRP), και το ριβόσωμα δεσμεύεται σε μία πρωτεΐνη που δημιουργεί δίαυλο μετά την ένωση τους. Απελευθερώνεται η SRP H αλληλουχία σήματος δεσμεύεται στο εσωτερικό του δίαυλου Συνεχίζεται η σύνθεση της πρωτεΐνης η οποία μετακινείται στον αυλό του ER

Μετά την σύνθεση της πρωτεΐνης η αλληλουχία σήματος αποκόπτεται με ειδικό ένζυμο. Οι πρωτεΐνες μπορεί να παραμείνουν ενσωματωμένες στη μεμβράνη του ER Ή μπορεί να διαπεράσουν τη μεμβράνη του ER και να ελευθερωθούν στον αυλό, να μετακινηθούν διαμέσου του συμπλέγματος Golgi προς την περιφέρεια για να εκκριθούν η να ενσωματωθούν στα λυοσώματα.

Τρόποι Διάταξης Διαμεμβρανικών Πρωτεϊνών Μονής Διέλευσης Μονής Διέλευσης vs. Πολλαπλής Διέλευσης Ν-άκρο στον αυλό του ΕΔ vs. C-άκρο

Τρόποι Διάταξης Διαμεμβρανικών Πρωτεϊνών Πολλαπλής Διέλευσης Πολλαπλές Αλληλουχίες παύσης μετακίνησης Πολλαπλές Αλληλουχίες σήματος

Οι πρωτεΐνες στον αυλό του ΕR δεσμεύονται με μοριακούς συνοδούς για προστασία μέχρι να φτάσουν στον προορισμό τους. Στο ΕR υπάρχει μηχανισμός διαλογής των ελαττωματικών πρωτεϊνών Οι πρωτεΐνες που παραμένουν στο ER είναι υπεύθυνες για τον ποιοτικό έλεγχο των νέοσυντιθέμενων πρωτεϊνών. Η αλληλουχία KDEL είναι υπεύθυνη για την τοποθεσία της πρωτεΐνης στο ER, εάν αφαιρεθεί, η πρωτεΐνη εκκρίνεται.

Μετα-μεταφραστικές Τροποποιήσεις Ομοιοπολική Τροποποίηση Πρωτεϊνών σε ΕΔ Σχηματισμός Δισουλφιδικών Δεσμών Καρβοξυλίωση (γ-καρβοξυγλουταμινική ομάδα) Υδροξυλίωση (Pro, Lys σε κολλαγόνο, ελαστίνη) Φωσφορυλίωση (Ser, Thr, Tyr) Πρενυλίωση (ισοπρενοειδή, πρωτεϊνες μεταγωγής σήματος π.χ. Ras) Προσθήκη Σεληνίου (π.χ. υπεροξειδάση του γλουταθείου) Γλυκοζυλίωση Ειδική Πρωτεόλυση

Έλεγχος Ποιότητας σε ΕΔ S64 Έλεγχος Ποιότητας σε ΕΔ Πρωτεΐνες Συνοδοί

ΣΥΜΠΛΕΓΜΑ GOLGI Διαμετακομιστικό κέντρο Μεταμεταφραστικές τροποποιήσεις πρωτεϊνών Τροποποιήσεις λιπιδίων π.χ. σφιγγομυελίνη Σύνθεση πολυσακχαριτών π.χ. εξωκυττάρια ουσία Αρχίζει η πρωτεόλυση ορισμένων πρωτεϊνών. Τα μακρομόρια μετά τη λειτουργική τους ολοκλήρωση, επιλέγονται για τον τόπο προορισμού τους, που μπορεί να είναι έκκριση από το κύτταρο, ή ενσωμάτωση στην πλασματική μεμβράνη ή είσοδος στα λυοσώματα.

Το σύμπλεγμα Golgi περιγράφτηκε για πρώτη φορά το 1898 από το βιολόγο Golgi Παρατήρησε μία ομάδα παράλληλών πεπλατυσμένων σάκων από στοιχειώδη μεμβράνη, που ονομάστηκαν δικτυόσωμα. Δίπλα σε κάθε δικτυόσωμα υπάρχουν πολλά μικρότερα κυστίδια Το σύνολο τους αποτελεί το σύμπλεγμα Golgi

Λειτουργεί σαν συσκευή επεξεργασίας, ταξινόμησης και τροποποίησης πρωτεϊνών. Μεταφέρονται στο ΣΓ με τη βοήθεια μικρών κυστιδίων που φτιάχνονται από τη μεμβράνη του ενδοπλασματικού δικτύου Τα κυστίδια ενώνονται με μεμβράνες του συμπλέγματος που είναι κοντά στο πυρήνα Κατά την κίνηση τους διά μέσου του ΣΓ, με σταδιακή προσθήκη υδατανθράκων μετατρέπονται σε γλυκοπρωτεϊνες. Σε ορισμένες περιπτώσεις οι υδατάνθρακες χρησιμεύουν ως σήματα ταξινόμησης της πρωτεΐνης, επιτρέπονται στο ΣΓ να διοχετευτεί σε κατάλληλα οργανίδια

Πολικότητα Συστήματος Golgi S47

Κυκλοφορία Πρωτεϊνών S5

Κυστίδια που προωθούνται προς τα λυοσώματα Τα κυστίδια με τις νεοσυντιθεμένες πρωτεΐνες που σχηματίζονται στο ER κατηγοριοποιούνται ως εξής: Κυστίδια που συντήκονται με το σύμπλεγμα Golgi. Εκεί κάποιες παραμένουν να λειτουργούν. Κάποιες άλλες επιστρέφουν στο ER Κυστίδια που μέσω του συμπλέγματος Golgi μεταφέρονται στη πλασματική μεμβράνη ή εκκρίνονται Κυστίδια ομοειδή που συντήκονται και σχηματίζουν τα εκκριτικά κοκκία στη διαλυτή φάση του κυττάρου, περιμένοντας το κατάλληλο σήμα να εκκριθουν Κυστίδια που προωθούνται προς τα λυοσώματα Καλυμμένα κυστίδια Κλαθρίνη COPI COPII

Κυστίδια με Κλαθρίνη TGN  Πλασματική μεμβράνη S6 TGN  Πλασματική μεμβράνη  Λυοσώματα (για αποικοδόμηση) Κυτ. Μεμβ.  Ενδοσώματα

Στάδια Σχηματισμού Κυστιδίου S10 Στάδια Σχηματισμού Κυστιδίου 26

Μηχανισμός Αναγνώρισης & Δέσμευσης S12 Μηχανισμός Αναγνώρισης & Δέσμευσης Κυστιδίων Rab  Αναγνώριση SNAREs  Δέσμευση

Κυτταρική Έκκριση Βασική Έκκριση Ρυθμιζόμενη Οδός S14 COPI-I εκκριτικά κυστίδια Ρυθμιζόμενη Οδός Κλαθρίνη Σήμα Συμπύκνωση εκκριτικά κοκκία

Λυοσώματα Όλα τα κύτταρα δεν διαθέτουν τον ίδιο αριθμό λυοσωμάτων, τα απορροφητικά κύτταρα (επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου), έχουν άφθονα λυοσώματα, ενώ τα εκκριτικά κύτταρα (πχ πάγκρεας) έχουν λίγα. Προέρχονται από το σύμπλεγμα Golgi Περιβάλλονται από μία μονή μεμβράνη, και περικλείουν όλα σχεδόν τα υδρολυτικά ένζυμα του κύτταρου (νουκλεάζες, φωσφατάσες, γλυκοσιδάσες, λιπάσες, σουλφατάσες, DNAαση, πεπτιδάσες). Αποικοδομούν τα μακρομόρια και οι δομικοί λίθοι τους ξανά χρησιμοποιούνται. Το υψηλό ποσοστό γλυκοζυλίωσης των διαμεμβρανικών πρωτεϊνών των λυοσωμάτων προστατεύουν της μεμβρανικές πρωτεΐνες από αποικοδόμηση.

Διακρίνονται σε δύο κατηγορίες: Πρωτογενή (αχρησιμοποίητη συλλογή υδρολυτικών ενζύμων) και δευτερογενή (προέρχονται από τη σύντηξη ενός πρωτογενούς λυοσώματος με ένα φαγόσωμα) Πεπτικά κενοτόπια η ετεροφαγοσώματα Υπολειπόμενα σωμάτια Αυτοσφαγικά κενοτόπια η αυτοφαγοσώματα

Διαλογή πρωτεϊνών για Λυσοσώματα S16 Διαλογή πρωτεϊνών για Λυσοσώματα 6-φωσφορική μαννόζη

Ασθένειες που οφείλονται στα λυοσώματα Ρευματοειδής αρθρίτιδα (απελευθέρωση ενζύμων των λυοσωμάτων στις αρθρώσεις) Γλυκογένεση τύπου ΙΙ (έλλειψη της α-γλυκοσιδάσης) Σύνδρομο Ηuler και Hunter (δεν αποικοδομούνται οι γλυκοζαμίνες) Ταy Sach ( δεν αποικοδομούν τα σφιγγολιπίδια) Λοιμώξεις από ρικέτσια, mycobacterium leprar, mycobacterium tuberculosum)

Υπεροξειδιοσώματα Μεταβολισμός Η2Ο2 Αποτοξίνωση S39 Υπεροξειδιοσώματα Μεταβολισμός Η2Ο2 Αποτοξίνωση π.χ. μεθανόλη, αιθανόλη Οξείδωση λιπαρών οξέων Σύνθεση Χοληστερόλης Σύνθεση πλασμαλογόνων

Πρωτεασώματα