גליקוזילציה, קומפלקס גדול, ER

מבוא לתא אנימלי

• תא בעל חיים מכיל כ-10 ביליון מולקולות חלבון, המורכבות מכ-10,000 סוגים שונים.

רשת אנדופלזמית (ER)

• ה-ER מהווה אתר מרכזי ליצירת ליפידים וסטרולים, המשפיעים על אזורים שונים בתא.
• ה-ER ממלא תפקיד חשוב בשמירה על מאזן יוני הסידן (Ca²⁺) בתא, ומכיל כמות גדולה של סידן.
• ה-ER אחראי על שליחת חלבונים וליפידים לגולג'י, אשר מפיץ אותם לאזורים שונים בתא.
• בתהליך הגליקוזילציה מתווספות מולקולות סוכר לחלבונים ב-ER.

ליזוזום

• הליזוזום מכיל אנזימים המפרקים אברונים ומקרומולקולות, שהגיעו מחוץ לתא באמצעות אנדוציטוזה.
• תוצרי הפירוק הליזוזומי, אבני הבניין, משוחררים לציטוזול לשימוש חוזר בתהליכים תאיים שונים.
• הליזוזום הוא יעד סופי לפירוק חלבונים, מיקרואורגניזמים, אברונים וחומרים נוספים שמגיעים לתא.
• בליזוזום מתרחש תהליך האוטופאגיה, פירוק עצמי של מרכיבי תא.
• הליזוזום מוקף ממברנה ומכיל למעלה מ-40 סוגי אנזימים הידרוליטיים, הפועלים בצורה מיטבית בסביבה חומצית pH 4.5-5.0.
• ממברנת הליזוזום מכילה חלבונים ממברנליים highly glycosylated המגנים עליהם מפני הפרוטאזות שבתוך הליזוזום.
• משאבת פרוטונים (H⁺) בממברנת הליזוזום משתמשת ב-ATP כדי להכניס פרוטונים, לשמירת סביבה חומצית פנים-ליזוזומלית, ומאפשרת העברת מטבוליטים.

אוטופאגיה

• אוטופאגיה היא תהליך פירוק של מקרומולקולות ואברונים "זקנים" בליזוזום.
• אוטופאגוזום מתאחה עם ליזוזום לפירוק התוכן.
• אוטופאגיה יכולה להיות סלקטיבית (פירוק ספציפי) או לא סלקטיבית (פירוק כללי של מרכיבים ציטוזוליים).
• תהליך זה מסייע לעצב מחדש תאים במהלך התפתחות תקינה, ובמיחזור חלבונים ומקרומולקולות במצבי עקה או רעב שמגיעים לתא.

אנדוזום

• מולקולות עוברות דרך האנדוזום בדרכן לליזוזום.
• אנדוזומים מאוחרים מכילים חומרים שהתקבלו באנדוציטוזה והידרולאזות ליזוזומיות.
• אנדוזומים מאוחרים מתאחים עם ליזוזומים ליצירת אנדוליזוזומים, שהופכים בסופו של דבר לליזוזומים קלאסיים.

וקואולה

• וקואולה זה ליזוזום שפטריות ושמרים

מיטוכונדריה

• המיטוכונדריה מכילה דנ"א מעגלי שמורש מהאם.
• מתרחשת במיטוכונדריה סינתזת heme.
• רוב החלבונים במיטוכונדריה מסונתזים מהדנ"א הגנומי.

אותות מיון (Sorting Signals)

• רצף חומצות אמינו (אחד או יותר) שמאפשר הכוונת חלבון למקום ספציפי בתא.
• לרוב, רצפים אלה ממוקמים בצד ה-N טרמינלי של החלבון ומוסרים לאחר הגעת החלבון ליעדו.

קולטני מיון (Sorting Receptors)

• מזהים את רצפי ה-sorting signals ומשמשים כמוניות שירות להובלת החלבונים.

מסלול החלבון בתא

• Protein translocation - תנועת חלבונים מהציטוזול לאברונים או לממברנות.
• Gated transport – תנועת חלבונים ומולקולות רנ"א בין הציטוזול לגרעין וחזרה.
• Vesicular transport – תנועת חלבונים באמצעות וזיקולות, לדוגמה מה-ER לגולג'י.
• Engulfment – אוטופאגיה, בה ממברנה כפולה עוטפת תוכן ציטופלזמטי ליצירת אוטופאגוזומים.

ER ומיטוכונדריה

• אברונים אלו לא יכולים להיווצר מחדש ללא נוכחות של לפחות חלק מהאברון המקורי.
• ליזוזום יכול להיווצר מחדש באמצעות vesicular transport.

סוגי ER

• Transitional ER – סוג של smooth ER ממנו מנצות וזיקולות עם חלבונים ושומנים לגולג'י.
• Sarcoplasmic reticulum – סוג ER ספציפי בתאי שריר, בעל תפקיד חשוב במעבר יוני סידן.
• ER signal sequence – רצף בחלבונים המיועדים ל-ER.
• מיקרוזומים – חתיכות קטנות של ER מחוספס.

היפותזת האותות (Signal Hypothesis)

• מולקולת mRNA של חלבון מופרש מקודדת לחלבון גדול יותר מהחלבון הסופי המופרש.
• חלקיק זיהוי האות (SRP - signal recognition particle) נקשר ל-signal sequence ומעביר את החלבון לרצפטורים ב-ER.
• הקומפלקס SRP מורכב ממספר שרשראות פפטידיות ומולקולת רנ"א, ונקשר לתת היחידה הגדולה של הריבוזום.
• ה-SRP מכיל כיס הידרופובי גדול אליו נקשר ה-signal sequence, תופס את הפפטיד מיד עם הסינתזה, וגורם להאטת תרגום החלבון.
• קולטן ה-SRP נמצא בממברנת ה-ER.

רצפי אותות ER ‏(ER Signal Sequences)

• מכילים רצף של 8 חומצות אמינו לא פולאריות (הידרופוביות) באמצע הרצף.
• Translocator - תעלה בממברנת ה-ER אליה נקשר חלבון המטרה.
• פולי-ריבוזום - מספר ריבוזומים הקשורים למולקולת mRNA.

Sec61

• טרנסלוקון נפוץ בממברנת ה-ER, בנוי מ-3 יחידות שמורות אבולוציונית.
• מכיל אלפא הליקס (plug) השומר על התעלה סגורה, ומוסר בזמן טרנסלוקציה כדי לפתוח את התעלה.
• מתחם של חלבונים המסייע לחלבונים להכנס Sec62,Sec63 -ל-ER באופן פוסט-טרנסלציוני דרך הכנסת שפרון מסוג HSP70 כמו BiP לקצה התעלה.

BiP

• צ'פרון בעל זיקה לפפטידים לא מקופלים, המונע החלקה חזרה לציטוזול ומונע את התקפלות החלבון בציטוזול.
• צ'פרונים (שונים מ-BiP) מונעים גם קיפול מוקדם של חלבונים בציטוזול ומונעים אגרגציה לפני כניסת החלבון ל-ER.

חלבונים ממברנליים

• בעלי מקטע טרנס-ממברנלי הדומה ל-signal sequence בתכונותיו ההידרופוביות.
• hאופן ההשתרשות הסופי נקבע לפי תכונות שונות כמו מטען חומצות האמינו הסמוכות ואורך המקטע הטרנסממברנלי.
• ה-N טרמינלי הארוך והמקופל לא יעבור דרך ממברנת הטרנסלוקציה בתהליך ההשתרשות שלהם, ובמקרה של חלבונים בעלי מספר קטעים טרנסממברנליים, האוריינטציה של החלבון יוצרת חוסר סימטריה בין הצד הציטוזולי לצד ה-lumen.

חלבוני Tail-anchored

• חלבונים המעוגנים לממברנה באמצעות מקטע טרנסממברנלי יחיד בצד ה-C טרמינלי, ללא מקטע הנכנס ל-lumen.
• צ'פרון מזהה את המקטע הטרנסממברנלי בצד ה-C טרמינלי ומעביר את החלבון ל-Get3, ממנו מועבר לממברנות שונות, לרבות מיטוכונדריה ופרוקסיזום. חלבוני Get1 ו-Get2 מאפשרים קשירת סובסטרטים אל Get3 ומעוגנים לממברנת הER משמשים כקולטן ל-Get3 , ומונעים את השרשרת מקטורת Get3 אליהם,משמשים גם כטרנסלוקון .

חלבוני GPI-anchored

• ה-GPI anchor נקשר קוולנטית לצד ה-C טרמינלי של חלבונים המיועדים לממברנת ה-ER.
• החלבונים עוברים קיבוע לממברנה הודות למקטע הידרופובי ליד ה-C טרמינלי.
• ה-GPI מתווך את הקישור לממברנה לאחר שהמקטע הטרנסממברנלי נחתך.
• פוספוליפאז מסוגל לנתק את ה-GPI ולשחרר את החלבון הקשור אליו.

רצף שימור ER

• רצף (Lys-Asp-Glu-Leu) בצד ה-C טרמינלי, השומר על חלבונים בתחום ה-.ER

PDI (protein disulfide isomerase)

• חלבון ב-ER המכיל קבוצות SH, המסייע בחמצון ציסטאינים ליצירת קשרי די-סולפידיים (S-S) ומייצבים קיפול חלבונים.
• הסביבה בתוך ה-ER מחומצנת, בעוד הציטוזול הוא סביבה מחוזרת.

גליקוזילציה

• הוספת אוליגוסכרידים לחלבונים ב-ER, כאשר התהליך הנפוץ ביותר (N-linked) כולל הוספת 14 סוכרים לחומצת האמינו אספרגין (N). התחלת בניית הפרקורסור בצד הציטוזולי והמשכה בצד ה-lumen של ה-ER. הפרקורסור משמש לאחר מכן לשינויים בגולג'י וחשוב בקיפול חלבונים.
• דוליכול - מולקולת שומן הקושרת את פרקורסור הסוכר לממברנת ה-.ER
• האנזים מעביר Oligosaccharyl transferase -את הפרקורסור הסוכרי מממברנת הER לחבון המטרה ופעיל בתא
• קלנקסין וקלרטיקולין - צ'פרונים מסוג לקטינים (הדורשים סידן) הנקשרים לאוליגוסכרידים על חלבונים לא מקופלים עד הסוף ומסייעים בקישור צ'פרונים אחרים על ידי קישור לציסטאינים חסרי קשרים די-סולפידיים.
• גליקוזיל טרנספראז - מוסיף גלוקוז לחלבון לא מקופל כדי לאפשר לקלנקסין וקלרטיקולין לקשור אותו מחדש.
• פרוטאוזום -אחראי פירוק חלבונים פגומים שאכשרו לעבור קיפול כראוי

Retro translocation

• יציאת חלבונים מה-ER בתהליך הדורש ATP וטרנסלוקון.

Mannosidase

• אנזים המסיר מולק` מנוז אחת בקצב איטי; חלבון ללא מנוז מזוהה ומפורק.

קומפלקס טרנס לוקון לפירוק חלבונים

• כולל E3 ubiquitin ligase enzyme המוסיף פולי יוביקוויטין לפירוק, וכולל AAA-ATPases השולף את החלבון החוצה.

תגובת חלבונים לא מקופלים(UPT)

• חלבונים לא מקופלים מפעילים UPR, אשר מביאה לידי ביטוי גנים המשפרים את יכולת הקיפול של חלבונים בER.
• IRE1- הוא חלבון הקינאז וגורמים לקישור תרגומי XBP1
• PERK-מעכב ייזום תרגומי על ידי הפחתת עומס על הER, ומקדם תרגום גנים הנחוצים לתגובת הUPR.
• ATF6- חלבון כבקר שיעתוק פעול כשיש שפעול יתר של אינסולין בER(לאחר ארוחה).
• אפפטוזיס- מוות תאי

פרוקסיזום

• מרכז מטבולי בתא עטוף ממברנה אחת.
• בעל יכולת לפרק חומצות שומן ומי חמצן.

Compound heterozygote

• מוטציות שונות המתרחשות של אותו הגן

מוטצית missense

• גורמת להחלפת חומצת אמינו אחת באחרת

Pex10

• גן המקודד לאנזמים המשמשים לשמירה על מבנה הפרוקסיזום ובכך סייעו לתהליכי התפקודיים

Cargo

• חלבון המטען שצריך להגיע הפרוקסיזום
• cargo factor- החלבון שקושר לקארגו ומביא אותו הפרוקסיזום

pts

• peroxisomes targeting signal

ptst

• רצך קצר של חומצות אמינו שמבטיח את יעילוצת התעברות חלבוני הפרוקסיזום

PEX2 -pex10-pex12

• קומפלקס שמעכב mono ubiqiotin על מנת לבצע פירוק של חלבונים לא תקינים

תאים פרימרים

• תאים לא סרטניים ללא יכולת חילוק תמידי

PMP70/ABCD3

• חלבון פרוקסימילי מברנלית

VLCFAa

• חומצות שומנן ארוכות המפורקות בפרוקסימיזום

Mild Zellwager

• מחלה בה הפרוקסיזום פגוע

תהליכי הפרשה והכנסה של חומרים לתא

• אקסוציטוזה -תהליך הוצאה של חלבונים מהתא
• אנדוטוציטוזה- תהליך הנסה של תוכן חיצוני לציטופלמה התא תנועה-הינו ההפנמה (endocytosis)אקויטית יותר של מולקולות יוניות מאקרומולקומת-MACROPINOCYTOSIS אומבליעה- phagocytosis- תאים הבולעים את החלקיקים הבאים לשם Thransport Vesicles- של חלבון שצריך לאפשר את מעברו של המטען של התא :סוגי הוויזיקולות שמעבירות חלקיקים
• הנצה - BUDDING חיחוז-FUSSING מסלול הפרשת תאים:
• מתאפשרת תנועה מאזורי ER ,ומשם לשטח הפנים התאים לרוב מעובדים על ידי תווך אדומים ומחולת תנועה
• הכנסת חלוחמים מהמעטפת התאית
• החזרה לאזור המקור על מנת לאפשר את החומרדים בין האברונים

מסלולי שליפה -Retrieval pathway

• copp-ll-הגעת חלבניימ מתאי הER לאזור הגלגלי ER Exit Sides- אזורים בנמצאים באיזורי ER ללא ריבוזום של הפכים iner COP II cont-שולחים מעטפת מוגנת לER ER redidents
• ER אחראוי ליצור חומר שקשר תלויי

סיסטיק פיברוזיז

• סיבים אופיינים עקב מוטציה

Vesicular tubular clusters

• מבנה של וויזיקולות קורסות בעקבות איחוד

SNARE

• חלבונים מסייסים לוויזיקולות

אוטוזומים

ER שנגרמת עקב יציאת חלבון לא תקין ER מחוזריפ

• יגעה מובנת של האזואים השבויים
• מסימי KDEL שאינם מופרשת

ניקוז בערת כפיות

הגרדיאנטים מקולבים בצירנאוד גלדג'י

• בולטות שמעבירות קופרתיות שהקודריפ מעבודים טפרודסוסר תמחות שברח

הבחן את שלבי הגליקוזילציה N-linked, מבנה הקומפלקס הגדול בתאים, ותפקיד ה-ER. בחן את תפקוד הטרנסלוקון ואנזימי AAA-ATPase בפירוק חלבונים פגומים. בחן את ההשפעה של שינויים בתהליך הגליקוזילציה על המשך התהליך בצד הלומינלי של ה-ER.