الشبكة الإندوبلازمية: الخشنة والملساء

الشبكة الإندوبلازمية (ER) هي شبكة مترابطة من النبيبات الغشائية والأكياس المسطحة المتصلة بالغلاف النووي وتشكل أكبر نظام غشائي في الخلية حقيقية النواة. توجد على شكل خشن مرصع بالريبوسومات، يقوم بتخليق وطَيّ البروتينات الغشائية والإفرازية، وشكل أملس خالٍ من الريبوسومات، يتعامل مع تخليق الدهون وإزالة السموم وتخزين الكالسيوم.

Definition

الشبكة الإندوبلازمية هي شبكة مستمرة محاطة بغشاء، متصلة بالغلاف النووي، تقوم مناطقها الخشنة (الحاملة للريبوسومات) بتخليق وطَيّ البروتينات التي تدخل مسار الإفراز، وتقوم مناطقها الملساء بتخليق الدهون وإزالة السموم وتخزين الكالسيوم.

Scope

يغطي هذا المدخل التمييز الهيكلي بين الشبكة الإندوبلازمية الخشنة والملساء، ودخول البروتينات المتزامن مع الترجمة إلى الشبكة الإندوبلازمية الخشنة، وطَيّ البروتينات ومراقبة الجودة مع استجابة البروتين غير المطوي، وأدوار الشبكة الإندوبلازمية الملساء في تخليق الدهون وإزالة السموم ومعالجة الكالسيوم. إنه موضوع مرجعي في علم الأحياء الخلوي وعلم الأنسجة، وليس إرشادات سريرية.

Core questions

• كيف تدخل البروتينات الوليدة الشبكة الإندوبلازمية الخشنة وتصبح مطوية ومراقبة الجودة؟
• ما الذي يميز الشبكة الإندوبلازمية الخشنة عن الملساء هيكليًا ووظيفيًا؟
• كيف تستشعر الشبكة الإندوبلازمية تراكم البروتين المطوي بشكل خاطئ وتستجيب له؟
• كيف تساهم الشبكة الإندوبلازمية الملساء في تخليق الدهون ومعالجة الكالسيوم؟

Key concepts

• الشبكة الإندوبلازمية الخشنة مقابل الملساء
• استيراد البروتين المتزامن مع الترجمة
• طَيّ البروتين ومراقبة جودة الشبكة الإندوبلازمية
• التحلل المرتبط بالشبكة الإندوبلازمية (ERAD)
• تخليق الدهون والستيرويدات
• تخزين الكالسيوم والشبكة الساركوبلازمية
• إزالة السموم بواسطة سيتوكرومات الشبكة الإندوبلازمية الملساء

Key theories

استجابة البروتين غير المطوي (UPR)

يتم الكشف عن تراكم البروتين غير المطوي أو المطوي بشكل خاطئ في تجويف الشبكة الإندوبلازمية بواسطة مستشعرات عبر الغشائية تحفز برنامجًا منسقًا للنسخ والترجمة لاستعادة قدرة الطي أو، في حالة الفشل، لدفع الخلية إلى الموت.

Mechanisms

على الشبكة الإندوبلازمية الخشنة، ترسو الريبوسومات التي تترجم البروتينات التي تحمل تسلسل إشارة عند الغشاء وتدخل السلسلة الوليدة إلى أو عبر الطبقة الثنائية، حيث يتم طَيّها وتعديلها قبل التصدير. يحتفظ نظام مخصص لمراقبة الجودة بالبروتينات المطوية بشكل خاطئ ويستهدف البروتينات الشاذة باستمرار لإعادة النقل العكسي والتحلل؛ وعندما تتراكم البروتينات غير المطوية، تبدأ المستشعرات عبر الغشائية استجابة البروتين غير المطوي لتوسيع قدرة الطَيّ أو تحفيز موت الخلايا المبرمج. تفتقر الشبكة الإندوبلازمية الملساء إلى الريبوسومات المرتبطة وهي الموقع الرئيسي لتخليق الفوسفوليبيدات والستيرويدات، واستقلاب الأدوية والسموم بواسطة إنزيماتها المؤكسدة، وكشبكة ساركوبلازمية في العضلات، لتخزين وإطلاق الكالسيوم المنظم. يشكل التركيب الدهني الذي يتم إنتاجه والحفاظ عليه هنا سلوك جميع الأغشية اللاحقة.

Clinical relevance

يُعتقد أن إجهاد الشبكة الإندوبلازمية والعيوب في طَيّ البروتينات ومراقبة الجودة متورطة في مجموعة واسعة من العمليات المرضية، وتكمن قدرة الشبكة الإندوبلازمية الملساء على استقلاب الأدوية وراء كيفية تعامل الخلية مع العديد من المواد الغريبة. يصف هذا المدخل الآليات الطبيعية التي تشارك فيها هذه العمليات وليس أساسًا لقرارات التشخيص أو العلاج الفردية.

History

وصف كيث بورتر وزملاؤه الشبكة الإندوبلازمية لأول مرة في المجهر الإلكتروني المبكر للخلايا المزروعة، وربط عمل بالاد مناطقها الخشنة بإفراز البروتين. أوضحت فرضية الإشارة لبلويل وساباتي كيفية استهداف البروتينات في الشبكة الإندوبلازمية الخشنة، وحدد العمل اللاحق لوالتر ورون وآخرين استجابة البروتين غير المطوي كمسار الإجهاد الاستتبابي للعضية.

Key figures

• Keith Porter
• George Palade
• Günther Blobel
• Peter Walter
• David Ron

Seminal works

• ron2007
• gardner2013

Frequently asked questions

ما الفرق بين الشبكة الإندوبلازمية الخشنة والملساء؟

الشبكة الإندوبلازمية الخشنة مرصعة بالريبوسومات وتقوم بتخليق وطَيّ البروتينات لمسار الإفراز، بينما تفتقر الشبكة الإندوبلازمية الملساء إلى الريبوسومات وتتخصص في تخليق الدهون وإزالة السموم وتخزين الكالسيوم.

ما هي استجابة البروتين غير المطوي؟

إنه برنامج إشارات يتم تحفيزه عندما تتراكم البروتينات المطوية بشكل خاطئ في الشبكة الإندوبلازمية؛ تعمل المستشعرات عبر الغشائية على توسيع قدرة الطي للعضية، وإذا لم يتم حل الإجهاد، يمكن أن تدفع الخلية نحو الموت.