GOLGİ KOMPLEKSİ PDF

GOLGİ KOMPLEKSİ Tıbbi Biyoloji AD  GOLGİ KOMPLEKSİ Camillo Golgi (1898 ) nöronlarda tanımladı 1906 da Nobel ödülü aldı (Fizyoloji ve Tıpta) İnternal reticular apparatus adını verdi. Nukleus yanında yerleşir Salgı yapan hücrelerde sitoplazmada dağılmış şekilde bulunur. Işık...

GOLGİ KOMPLEKSİ Tıbbi Biyoloji AD  GOLGİ KOMPLEKSİ Camillo Golgi (1898 ) nöronlarda tanımladı 1906 da Nobel ödülü aldı (Fizyoloji ve Tıpta) İnternal reticular apparatus adını verdi. Nukleus yanında yerleşir Salgı yapan hücrelerde sitoplazmada dağılmış şekilde bulunur. Işık mikroskopi ile tanımlanan ilk organel  Elektron Mikroskop geliştikten sonra ince yapısı gözlendi Nukleusun bir yanında ,sentrozoma yakın yerleşir Golgi Kompleksi paralel sisternalar kesecikler ve vakuollerden oluşan bir organeldir  Golgi bir dağıtım merkezi olarak iş görür Golgi apareyinin esas fonksiyonu proteinleri çeşitli işlemlerden geçirerek onları Plazma membranına, Lizozomlara ve Salgı granüllerine yollamak üzere birbirinden ayırmak ve özel taşıyıcı veziküller halinde paketlemektir. Hedefe göndermektir  The Golgi kompleksi sekretuvar hücrelerde iyi gelişmiştir Örn. İnce barsakta mukus (mukopolisakkarid) salgılayan kadeh hücre lerinde pankreasda sindirim enzimleri salgılayan asiner hücrelerde iyi gelişmiş Golgi vardır Golgi Kompleksinin sayısı hücre fonksiyonuna göre değişir Hayvan hücreleri genellikle 10 -20 Golgi Kompleksi içerirler Golgi kompleksi membran ile çevrili üç yapıdan oluşur Sisternalar Küçük veziküller Büyük vakuoller  Golgi Kompleksinin Yapısı 1-Sisternalar Golgi Kompleksi yassı ve membranla sarılı disk şeklinde kompartmanlardan oluşur bunlara sisterna denir Her Golgi Kompleksi 4-6 sisterna içerir Sisternalar arasında Tubular bağlantılar vardır ve onları birbirine bağlayarak tek bir kompleks oluşturmalarını sağlar Sisternalar disk şeklinde hafifçe bükülmüş şekildedir (iç bükey ve dış bükey yüzler) 2. Küçük veziküller (Transport vesikülleri 300-800 Å): GER membranlarından tomurcuklanarak oluşurlar GER de sentezlenmiş ve daha ileri değişimlere uğrayacak proteinleri taşırlar. 3.Büyük vakuoller (Kondens vakuoller): Golgi Kompleksinin iç bükey yüzünde yer alırlar. Salgı ürünlerini veya diğer glikoproteinleri içerirler.  Golgi kompleksinin, iki kutbu vardır 1- cis yüzü (= giriş veya oluşum yüzü) cis-Golgi 2- trans yüzü (=çıkış yüzü= olgunlaşma yüzü) trans-Golgi İkisinin arasında medial – Golgi (orta parça) bulunur  Cis –yüzü:Oluşum yüzü , GER ile yakın ilişkili olan taraftır. Trasport vezikülleri ile cis-yüzündeki sisternanın membranları kaynaşır ve vezikül içerikleri Golgi’ye boşaltılır.  Cis ve trans yüzleri cis Golgi ağı(CGN) ve trans Golgi ağı(TGN) denilen özel bölgeler ile bağlantılıdır (Bu bölgeler birbiri ile bağlantılı tubul ve sisternalar ağı şeklindedir)  Golgi kompleksi 5 fonksiyonel bölgeye sahiptir 1- cis-Golgi ağı, CGN 2-cis-Golgi, 3- medial-Golgi, 4-trans-Golgi, ve 5-trans-Golgi ağı. TGN Her bölge proteinleri modifiye eden farklı enzimler içerir  Golgi kompleksi kompartmanlar halindedir Proteinler adım adım modifiye edilir Golgi kompleksi çok aşamalı bir protein işleme ünitesidir Erken işlenme aşamalarını katalizleyen enzimler cis yüzü yanındaki sisternalarda yer alır. Daha geç işleme aşamalarını katalizleyen enzimler trans yüzü yakınındaki sisternalarda yer alır.  Proteinlerin ayrımlanması Lizozomal proteinler üzerindeki oligosakkaritlerin fosforilasyonu Mannoz çıkarılması Mannoz çıkarılması Glc Nac eklenmesi Galaktoz eklenmesi NANA eklenmesi Tirozinlerin sulfasyonu ve Proteinlerin ayrımlanması  Proteinler sisternalar arasında taşınarak (küçük geçiş vezikülleri ile) çeşitli değişikliklere uğrarlar. Son sisternaların bulunduğu yüzden (trans -yüzü) tomurcuklanan yoğun (kondens) vakuoller olgunlaşmış glikoprotein ürünlerini taşır.  Endoplasmik retikulum (ER) sentezlediği proteinleri ve lipidleri Golgi apareyine yollar The Golgi apareyi onları ER dan alır ve modifiye eder  Golgi bir dağıtım merkezi olarak iş görür Golgi apareyinin esas fonksiyonu proteinleri çeşitli işlemlerden geçirerek onları Plazma membranına, Lizozomlara ve Salgı granüllerine yollamak üzere birbirinden ayırmak ve özel taşıyıcı veziküller halinde paketlemektir.  Golgi kompleksi bir fabrika gibi fonksiyon görür Burada ER den taşınan proteinler İşlenir , Birbirinden ayrılır ve Hedeflerine dağıtılır; Plazma membranı, Lizozomlar ve Salgı granülleri Bu ürünler üç hedefe taşınır. 1- Lizozomal enzimleri ve lizozom membranına ait glikoproteinleri taşıyan vakuoller lizozom ile birleşir. 2- Salgı proteinlerini taşıyanlar (salgı granülleri),plazma membranı ile birleşerek içeriklerini hücreler arası alana boşaltır (eksositoz) 3- Plazma membranına ait glikoproteinleri taşıyan veziküller de plazma membranı ile birleşir. hücreler arası alana devamlı olarak gönderilen matriks ürünleri de 2. yolu takip eder.  Ekzositoz Plazma membranı ile salgı vezikülünün membranı kaynaşarak içeriğini hücre dışına salması olayıdır  Golgi kompleksinin esas görevleri ER dan gelen yeni oluşmuş proteinleri değişikliğe uğratmak (modifiye etmek) , işlemek ve ayırmaktır Golgi kompleksinin fonksiyonları 1-Proteinlerin Glikozilasyonu 2-Karbohidratların Modifikasyonu 3-Farklı hedeflere gidecek Proteinlerin birbirinden ayrılması 4-Paketlenerek hedeflerine gönderilmesi 5-glikolipid ve Sfingomyelin biyosentezi Proteinlerin sulfasyonu Golgi kompleksinde gerçekleşen değişimler 1-Glikozilasyon; GER de başlıyan glikozilasyon işlemi Golgi de devam eder. N-bağlı oligosakkaritlerin modifikasyonu Bu enzimatik bir işlemdir ve proteine özgü her bir oligosakkaritin eklenmesinde farklı bir enzim iş görür. Örn: Oligosakkarit transferazlar Glikozil transferaz- Galaktozil transferaz... gibi  Golgi kompleksinde proteinlerin Modifikasyonu : 1. glikozilasyon GER de başlıyan glikozilasyon işlemi Golgi de devam eder. Membrana gömülü enzimler (örn.glikozil transferazlar , galaktozil transferazlar , N-bağlı oligosakkaritleri modifiye eder  Golgide Protein işlenmesi Glikoproteinlerin karbohidrat kısımlarının sentezi ve modifikasyonu N-bağlı oligosakkaritlerin modifikasyonu (onlar proteinlere ER de eklenmişti) ER de Proteinler N-bağlı oligosakkaritlerin (14 şekerden oluşan) eklenmesi ile modifiye olur. 3 glukoz ve bir mannoz kalıntısı proteinler henüz GER de iken çıkarılır. Golgi kompleksinde proteinlerin Modifikasyonu Glikoproteinlerin Son haline getirilmesi: glikozilasyon işleminin sonraki aşamaları Golgi de devam eder.  N-bağlı oligosakkaritlerin modifikasyonu (salgı ve plazma membranı proteinleri) Golgi de N-bağlı oligosakkaritler 2- Üç adet mannozun çıkarılması 3- Bir N- asetilglukozaminin eklenmesi 4-İki mannozun daha çıkarılması 5-İki N- asetilglukozaminin eklenmesi 6-Son aşamada,3 galaktoz ve 3 sialik asidin eklenmesi Golgi kompleksinde proteinlerin Modifikasyonu Golgi ye taşındıktan sonra N-bağlı oligosakkaritler daha fazla modifikasyon geçirirler Salgılanacak olan veya plasma membranına gönderilmek üzere hedeflenen proteinler için 2-İlk modifikasyon üç mannozun çıkarılmasıdır 3- Bir N-asetilglukozaminin eklenmesi 4-İki mannozun daha çıkarılması 5-İki N-asetilglukozaminin daha eklenmesi ve 6-Son aşamada, 3 galaktoz ve 3 sialik asidin eklenmesi Kompleks oligosakkaridlerin oluşması ile sonuçlanır  Salgı veya plazma membranına gidecek proteinlerin N- bağlı oligosakkaritlerinin Golgi’de işlenmesi 1 1-üç mannozun çıkarılması 2-N-asetilglukozamin eklenmesi 3-iki mannozun alınması 4-Bir fukoz ve İki tane N-asetilglukozamin eklenmesi 5-Üç galaktoz ve 7-Üç sialik asit eklenmesi  Karbohidrat modifikasyonlarının önemi ER de modifiye edilen Oligosakkarid zincirleri protein katlanmasına yardım etmeye yarar yanlış katlanmış proteinlerin yıkılmak üzere sitozole gönderilmesine yardım eder. Böylece onlar ER den çıkan proteinlerin kalitesinin kontrol edilmesinde önemli bir rol oynar Golgi apareyinde. Oligosakkaridler yeni fonksiyonlar için modifiye edilir. Bu değişimler olgun proteinlerde görülen farklı oligosakkarid yapılarını oluşturur. Olgun glikoproteinlere bağlanmış 2 tip oligosakkarit grubu vardır; 1. Kompleks oligosakkaritler 2. Mannozdan zengin oligosakkaritler Kompleks oligosakkaritler ( 2) N-asetilglukozamin+(3) mannoz Terminal uca ait şekerler trans-Golgi de eklenir (bir N-asetil glukozamin+ İki N-asetil glukozamin daha,3 galaktoz 3 sialik asit ( N-asetil-nöraminik asit ) Mannozdan zengin oligosakkaritler (2) N-asetilglukozamin+ (n) mannoz N-bağlı oligosakkarit örnekleri  Glikozilasyonun amacı Membran proteinlerini proteaz sindiriminden korur Örn: glikokaliks lizozom iç membranı Hücre-hücre adezyonunda iş görür  Glikozilasyonun amacı nedir N-bağlı oligosakkarid zincirleri 1.Proteinlerin yanlış katlanmasını ve kümelenmesini önler (ER da) 2. Hücre yüzeyindeki Proteinlere diğer makromoleküllerin yaklaşmasını kısıtlar  Glikozilasyonun amacı Oligosakkaridlerin varlığı glikoproteinleri proteaz sindirimine karşı dirençli kılar Örn. Glikokaliks ince barsaktaki epitel hücrelerinin plazma membranını örter ve bu hücreleri sindirim enzimlerinin etkisinden korur. Hücre yüzey glikoproteinlerinin oligosakkaridleri hücre-hücre adezyonunda ve tanımasında da rol oynar glycocalix  Lizozomal proteinlere ait N-bağlı oligosakkaridlerin işlenmesi (Mannoz-6-fosfat işaretlerini kazanması) Lizozomal proteinler mannoz fosforillenmesi ile değiştirilir 1- cis- Golgi’de spesifik mannoz birimlerine N- asetilglukozamin fosfat eklenir 2- Mannoz-6-fosfat oluşur 3-N-asetilglukozamin çıkarılır  Lizozomal Proteinlerin İşaretlenmesi Lizozomlar içinde yer alacak proteinleri diğer proteinlerden ayıran ve onların lizozoma yönlenmesini sağlayan özellik; GER de sentezlendikten sonra Golgi’de uğradıkları modifikasyon ile kazandıkları mannoz-6-fosfat (M6P) işaretleridir Lizozomal proteinlerin mannoz birimlerinin fosforillenmesi Lizozomal proteinlerde mannoz-6-fosfat oluşumu N-asetilglukozamin fosfotransferaz enzimi ile bu işlem gerçekleşir  3-Golgi’de sfingomyelin ve glikolipidlerin sentezi DER de Gliserol fosfolipidler, Kolesterol, Seramid sentezlenir Golgi’de Seramid’den sfingomyelin ve glikolipidler sentezlenir  Golgi’de sfingomyelin ve glikolipidlerin sentezi 1-Fosfatidilkolinden bir fosforilkolin grubu seramide aktarılır,sfingomyelin oluşur 2-Seramide bir veya daha çok şeker grubunun eklenmesi ile farklı glikolipidler sentezlenir Golgi kompleksinde gerçekleşen diğer değişimler 2. Sülfasyon; Bazı Proteinlere sülfo gruplarının eklenmesi Örn.proteoglikanlar (ekstrasellüler matriks veya plazma membranının integral proteinleri), Mukopolisakkaritler (mucus) Bir sulfotransferaz enzimi bir sulfo grubunun PAP (PAPs: 3’- PhosphoAdenosine-5’-Phosphosulfate) adlı bir substattan transferini katalizler. sulfasyon seviyesi Proteoglikanların sinyal verme yetenekleri için önemlidir proteoglikanların negatif yükünü verir i.e: mukopolysaccarides (secretory product)  Golgi’de O-bağlı glikozillenme Serin ve treonin birimlerinin yan zincirlerine (oksijene) karbohidratların eklenmesi O- bağlı oligosakkarid örnekleri  Sulfation: Addition of sulfo groups to some proteins i.e.proteoglycans ( extracellular matrix molecules) mucopolysaccarides ( secretory product) This biotransformation involves a sulfotransferase enzyme catalyzing the transfer of a sulfo group from a donor cosubstrate (PAPs: 3’-PhosphoAdenosine-5’-Phosphosulfate). This process occurs on the proteoglycans or mucus as well as on the core protein. (Some tyrosines in proteins become sulphated) The level of sulfation is very important to the proteoglycans' signalling abilities and gives the proteoglycan its negative charge. i.e: mucopolysaccarides (secretory product)  Golgi’de sfingomyelin ve glikolipidlerin sentezi Sfingomyelin Golgi’nin lumene bakan yüzünde sentezlenir Glukoz seramide sitozole bakan yüzde eklenir , Glukozilseramid lumene bakan yüze aktarılır Diğer karbohidratlar bu yüzde eklenir  Lipid metabolism Golgi apparatus functions in lipid metabolism Synthesis of glycolipids and Sphingomyelin occurs in Golgi Phospholipids,Cholesterol and ceramide are synthesized in the ER Sphingomyelin and glycolipids are then synthesized from ceramide in the Golgi  Lizozomal zar proteinleri sitozolik kuyruklarındaki diziler ile lizozoma hedeflenirler Bitki hücrelerinde vakuoller lizozom görevi yapar Vakuole yönlenme CH işaretler yerine peptid diziler ile yönlendirilir Golgi kompleksinde gerçekleşen değişimler 4-Proteinlerin seçilerek paketlenmesi: Primer lizozomların oluşumu; Golgi kompleksi, hidrolitik enzimleri içeren lizozomların oluşumunda önemli rol oynar.  Primer lizozomların oluşumu; Tüm lizozomal enzimlere ait proteinler özel bir grup taşırlar Mannoz-6-fosfat (M-6-F) M-6-F cis-Golgi de oluşur. Trans-Golgi’de M-6-F reseptörü bulunur. Tüm lizozomal hidrolazlara ait proteinler , bu reseptörler tarafından tutulur.  Endozomda M-6-F tan fosfat grubu çıkarılarak hidrolazlar son şeklini alır. Endozom membranındaki M6F-reseptörü , tekrar trans-Golgi’ye döner (yeni bir döngüye katılır) Primer lizozomların oluşumu;  Trans-Golgi’deki sisternaların ucunda yoğunlaşan proteinleri içeren cepler tomurcuklanarak ayrılır. Tomurcuklanmayı Klatrin proteinleri (M6F reseptörüne bağlanabilen proteinler) gerçekleştirir. Trans-Golgi den ayrılan “Klatrin kaplı veziküllerden” klatrinler ayrılır vezikül endozom ile birleşir Primer lizozomların oluşumu “Klatrin kaplı veziküller” Golgi kompleksi ayrıca Akrozom oluşumuna (spermium baş bölgesindeki lizozom) Bitkilerde hücre duvarının oluşumuna sellüloz çeperin kompleks polisakkaritlerinin (hemisellüloz ve pektin) sentezlenmesine katılır. (Bitki hücrelerinde Golgi’nin %80 aktivitesi buna ayrılabilir) Golgi kompleksinde her sisterna bölümünde farklı işlemler gerçekleşir Protein sentezi GER Lizozomal proteinlerdeki oligosakkaritlerin fosforillenmesi Mannoz çıkarılması Mannoz çıkarılması N-asetil-glikozaminin eklenmesi Galaktoz eklenmesi NANA eklenmesi SEÇİLME Lizozomlar salgı granülleri plazma membranı Hücre İçi Vezikül Trafiği  1- Kargo proteininin seçilmesi 2-Kargoyu içeren bir vezikülün tomurcuklanması 3-Vezikülün kopması 4-Taşıma vezikülünün hedef zara kaynaşması  Deneysel çalışmalar Vezikül taşıması hatalı olanMaya mutantları izolasyonu (sec mutantları) Hücreden bağımsız sistemlerde çalışmalar Sinaptik veziküllerin biyokimyasal analizi  Bir çok molekül özel proteinler ile kaplanmış membranlardan tomurcuklanarak taşınır. “Kaplı veziküller” Her biri farklı protein kargosu taşıyan , sitoplazmik yüzeyleri farklı kaplayıcı proteinlerden oluşan veziküller Hedef membran ile birleşmeden önce kaplayıcı manto vezikül yüzeyinden atılır  Hücrede farklı taşıma işlemlerinde farklı kaplı veziküller kullanılır 1-Klatrin kaplı veziküller Golgiden → endozom ve lizozoma taşınmada ve endositozda 2-KOPI- ve KOPII-kaplı veziküller ER ve Golgi sisternaları arasındaki taşınmada kullanılır