Protein Trafiği (Hücre İçi Zar Sistemleri ve Salgı Yolağı) Dönem 1 PDF

Dönem I Protein Trafiği:Hücre İçi Zar Sistemleri ve Salgı Yolağı Sunum Sahibi Endoplazmik retikulum, golgi, lizozom, perksizom Fotoğraf yapı ve fonksiyonları Prof. Dr. Sultan Cingöz ...

Dönem I Protein Trafiği:Hücre İçi Zar Sistemleri ve Salgı Yolağı Sunum Sahibi Endoplazmik retikulum, golgi, lizozom, perksizom Fotoğraf yapı ve fonksiyonları Prof. Dr. Sultan Cingöz  Hücre İçi Zar Sistemleri ve Salgı Yolağı Sentez edilen proteinlerin sınıflandırılması ve doğru hedeflere taşınması gerekir. Hücre içi zar sistemleri alyuvarlar hariç tüm ökaryotik hücrelerde görülür Sisterna adı verilen kanalcıklar ve veziküllerden oluşur. Proteinler hedeflenecekleri yere göre sentez edilecekleri yer ve izledikleri yol farklıdır.  Proteinlerin olgunlaşması taşınması Serbest ribozomlarda sentezlenen proteinler hücrenin kendi yapısal proteinleridir ve stoplazma, mitokondri, çekirdek, gibi bölgelere taşınır. ER’ye bağlı ribozomlarda sentezlenen proteinler, ER, golgi, hücre zarı ve diğer zarlar, lizozomal proteinler ve salgı proteinleridir. Salgı Yolağı Endoplazmik retikulum Çekirdek zarindan stoplazma içine uzanan zarla çevrili kesecikler İki tip ER bulunur; Dış yüzeyinde ribozom taşımayan düz ER Dış yüzeyinde ribozom taşıyan granüllü ER Hücrenin mekanik etkilere karşı korunmasında önemli Endoplazmik retikulum’un proteinlerin salgılanmasındaki rolü ve salgı yolağı Pankreas asiner hücrelerinde sentezlenen proteinlerin izlediği rol Endoplazmik retikulum’un proteinlerin salgılanmasındaki rolü ER üzerindeki ribozomlarda sentezlenen proteinlerin ER içine hedeflenmesi “cotranslational translocation” Salgılanacak proteinlerin sentezlendiği ribozomlardan uzayan polipeptid zincirinin amino ucuna yakın yerde bulunan “sinyal dizileri” sayesinde ER ye yönelirler. Sinyal dizileri hidrofobik aminoasitlerden oluşurlar ve ER lümenine aktarım sırasında polipeptid zincirinden uzaklaştırılır. Ayrıca bu sinyal dizilerini tanıyan “SRP adı verilen diziler vardır. Hepsi birden proteinin ER ‘ye yönelmesinde ve ER lümenine alınmasında görev alırlar Sinyal dizilerini tanıyan yapılar ile birlikte polipeptid zinciri membrandaki translokasyon kompleksine bağlanır. Translokasyon tamamlandıktan sonra “sinyal peptidaz” ile sinyal dizisi çıkarılır. Serbest ribozomlarda sentezlenen proteinlerin ER’ye aktarılması “posttranslational translocation” Bunlar için “SRP” ye gerek yoktur. Bunun yerine polipeptid sinyal dizileri translokasyondan sorumlu birimlerde yer alan farklı reseptor proteinler tarafından tanınırlar. Bunlara “Sec62/63 kompleksi adı verilir. Stoplazmadan proteinlerin formasyonlarının korunarak taşınması için ayrıca “şaperon “ adı verilen proteinlere gerek vardır.  ER üzerindeki ribozomlarda sentezlenen proteinlerin ER içine hedeflenmesi Salgılanacak proteinlerin sentezlendiği ribozomlardan uzayan polipeptid zincirinin amino ucuna yakın yerde bulunan “sinyal dizileri” sayesinde ER ye yönelirler. Sinyal dizileri hidrofobik aminoasitlerden oluşurlar ve ER lümenine aktarım sırasında polipeptid zincirinden uzaklaştırılır. Sinyal dizileri yaklaşık 15-40 amino asitten oluşur. 7-12’si hidrofobiktir Bu amino asitlerden Ayrıca bu sinyal dizilerini tanıyan “SRP adı verilen diziler vardır. Hepsi birden proteinin ER ‘ye Translokasyon tamamlandıktan sonra “sinyal peptidaz” ile sinyal dizisi çıkarılır. yönelmesinde ve ER lümenine alınmasında görev alırlar  Serbest ribozomlarda sentezlenen proteinlerin ER’ye aktarılması Bunlar için “SRP” ye gerek yoktur. Bunun yerine polipeptid sinyal dizileri translokasyondan sorumlu birimlerde yer alan farklı reseptor proteinler tarafından tanınırlar. Bunlara “Sec62/63 kompleksi adı verilir. Stoplazmadan proteinlerin formasyonlarının korunarak taşınması için ayrıca “şaperon “ adı verilen proteinlere gerek vardır. Proteinlerin ER zarına katılması: Proteinlerin ER zarına katılması: Hücreden salgılanacak veya golgi , endozom veya lizozomlara hedeflenen proteinler , lümende serbest hale gelirler. Plazma zarı veya diğer organellerin zarlarına katılacak olan proteinler Er lümenine geçmek yerine Er zar yapısına katılırlar. Hedef yerlerine yine salgı proteinleri ile aynı yolu izleyerek giderler. Bu proteinler çözünmüş protein olarak değil zar bileşeni olarak transfer edilirler. Membran proteinlerinin lokalizasyonu Membran proteinlerinin lokalizasyonu Membran proteinlerinin lokalizasyonu Granüllü Endoplazmik retikulum’un proteinlerin işlemlenmesi ve salgılanmasındaki rolü ER’de protein katlanması ve işlemlenmesi Proteinlerin sitozole ulaşmadan işlemlenmesinden sorumludur ER’de protein katlanması Didisülfit bağları oluşması ( sistein amino asitlerı arasında) Çoklu alt birimden oluşan proteinlerin alt birimlerinin bir araya gelmesi Proteinlerin asparajin birimlerinden glikozillenmesi (Oligosakkarid transferaz enzimi ile oligosakkaridlerin proteine aktarılması, mannoz ve glikozun ayrılması) Yanlış katlanan ve işlemlenen proteinler yıkılır Burada işlemlenen proteinler lizozomlarda depolanabilir Trasport vezikülleri ile önce golgi kompleksine buradan da plazma membranına taşınır ve egzositoz ile hücre dışına atılır ER’de protein katlanmaları ve işlemlenmesi  Proteinlerin asparajin birimlerinden glikozillenmesi Oligosakkarid transferaz enzimi ile oligosakkaridlerin proteine aktarılması ve mannoz ve glikozun ayrılması Gikozil fosfotidil inozitol yolu ile proteinlerin plazma membranına sabitlenmesi Mitokondrial Matriks Proteinlerinin Zardan Geçişi: Sitozolik ribozomlarda sentezlenen proteinler Hsc70 proteinleri tarafından katlanmamış ya da kısmen katlanmış olarak tutulurlar. Prekürsör protein taşıma (import) reseptörüne bağlandıktan sonra zarlar arası boşluğa taşınır. N ucu matriks hedefleme dizileri Tom20 ve Tom22 (translocon of the outher membrane) tarafından tanınır. Tom40 import proteini tarafından matrikse ulaşan proteinin hedefleme dizisi bir proteaz tarafından çıkarılır. (mitochondrial matrix proccessing peptidase) Proteinlerin Sitozolden Mitokondriyal iç Zara Yerleşimi: Çoklu geçişli transmembran proteinleri internal sinyal dizilerine sahiptir. Sitozolde bu dizilere Hsc90 şaperonları bağlıdır. Bu diziler tom70 reseptör proteinleri tarafından tanınır. Dış membran geçişinde proteinden herhangi bir dizi çıkarılmaz. Zarlar arası boşlukta (intermembran alan) protein küçük hareketli Tim proteinleri tarafından sarılır ve protein Tim22 reseptör proteinine yönlendirilerek matrikse ulaşır. Proteinlerin Mitokondrinin Farklı Bölümlerine Taşınması N-terminal dizisi proteini mitokondrinin ilgili bölümüne taşır. Granüllü olmayan endoplazmik retikulum’un proteinlerin işlemlenmesi ve salgılanmasındaki rolü Bunlarda ribozom bulunmaz gronullü ER lerin devamı şeklindedirler Özellikle lipit metabolizmasının aktif olduğu hücrelerde bol miktarda bulunur Kolesterol (dsteroid hormon üretimi) ve seramid sentezi Kalsiyum deposu Oksidasyon, metilasyon ve konjugasyondan sorumlu Hücre içi membrabları için fosfolipit sentezler. Sentezlenen fosfolipitler hücre içindeki diğer membranlara taşınırlar Fosfolipit (fosfotidil inozitol, fosfotidil etanolamin, fosfotidil serin) Fosfolipit sentezi Fosfolipit sentezi Fosfolipit sentezi  Protein ve Lipitlerin ER den çıkışı Hem protein hem de lipidler bir zardan tomurcuklanıp diğer zar ile kaynaşabilen taşıyıcı veziküller yani kesecikler ile taşınır. Kalması gereken ve taşınması gereken proteinler ve lipitler ayrılır. Burada da hedef dizilerin önemlidir. Örneğin sinyal peptidazi disuülfit izomeraz, şaperon proteninleri gibi ER içinde kalması gereken proteinler de vardır. Moleküllerin ER’den golgiye transpotu  Moleküllerin ER’den golgiye transpotu Lys-Asp-Glu- Leu (KDEL) ER–Golgi intermediate compartment (ERGIC), Golgi Golgi Oligosakkaridler işlemlenmesi (proteoglikanlar golgide sentezlenir) Proteinlerin glikozillenmesi Golgi içindeki lipid ve polisakkarid metabolizması (Sfingomyelin ve glikolipitler sentezlenir) Tirozin ve karbonhidratların sülfatlanması gerçekleştirilir ER’den gelen proteinlerin son işlemlemeden geçip endozom, lizozom, plazma zarına gönderilmek üzere sınıflandırılması Oligosakkaridlerin işlemlenmesi Mannoz fosfatlar yolu ile lizozomal proteinlerin hedeflenmesi Processing of N-linked oligosaccharides in the Golgi Targeting of lysosomal proteins by phosphorylation of mannose residues Golgi içindeki lipid ve polisakkarid metabolizması Proteinlerin golgide sınıflandırılması ve salgılanması Lizozom ve endositoz oluşumu Lizozom ve endositoz oluşumu  Farklı kaplanmış veziküller ile transport : Üç farklı proteinle kaplı veziküllerin hedefler Klatrin kaplı veziküllerin oluşması Farklı kaplanmış veziküller ile transport : Bilinen üç farklı kaplama proteini vardır. Bu farklı proteinlerle kaplı kesecikler içriklerini farklı bölümlere taşımak için gereklidir. Klatrin üç proteinden oluşur. Birbiriyle bağlantı kuran zincirler sepet benzeri bir kafes oluşturmak için zar ve vezikül oluşumunu yönlendirir. Vezikül tutunması ve füzyonu Vezikül ve spesifik hedef membran arasındaki ilk etkileşim, bağlama faktörleri ve GTP bağlayan bir protein olan Rab aracılığı ile olur. 60 çeşit Rab proteini vardır. Bağlama faktörleri hem vezikül hem de spesifik hedef mebran üzerindeki SNARE adı verilen transmembran protein reseptörleri ile kompleks oluştururlar. Oluşan bu kompleks lipit çift tabakadan oluşan mebran ve vezikül arasında füzyonun gerçekleşmesini sağlar Lizozom Hücre dışından alınan ve hücrenin kullanılmayan yapıların sindirilmesinden sorumlu GUCHER (Glikoserebrozidaz eksikliğinde oluşan lizozomal depo hastalığı) Peroksizom Tek bir zar tarafından çevrelenmişlerdir. İçerdikleri katalaz enzimi sayesinde oksidatif reaksiyonlar sonrasında oluşan hidrojen peroksidin su ve diğer organik bileşiklere dönüşmesi sağlanır Sinir hücresi miyelinizasyonu için gereken fosfolipit ( fosfotidil kolin anoloğu plazmolojen) sentezinde rol oynarlar  Yeni peroksizomların oluşumunu Plazmaloje’nin yapısı gösteren model The cell , Geofrey M. Cooper Robert E Housmeb(“Hücreye Giriş” olarak çevirisi bulunmaktadır ) Molecular Biology of the cell. Ayrıca slaytlar üzerinde verilmiş olan internet adreslerinden yararlanılabilir [email protected]