Endomembransystem und sekretorischer Weg

Das Endomembransystem ist das Netzwerk von Membranen, das Proteine und Lipide synthetisiert, modifiziert, sortiert und über einen verbundenen Weg des vesikulären Transports versendet.

Definition

Das Endomembransystem ist der Satz miteinander verbundener Membranen und Organellen, die durch Vesikeltransport miteinander verbunden sind und die Synthese, Modifikation und Zielsteuerung von Proteinen und Lipiden übernehmen; der sekretorische Weg ist der gerichtete Weg, auf dem neu gebildete Proteine vom ER zu ihren Bestimmungsorten gelangen.

Scope

Dieses Thema umfasst das endoplasmatische Retikulum, den Golgi-Apparat, Endosomen, Lysosomen und die sie verbindenden Vesikel; es verfolgt den sekretorischen Weg vom kotranslationalen Eintritt in das ER über die Golgi-Modifikation bis zur Sortierung zur Zelloberfläche oder zu Lysosomen, zusammen mit dem endozytischen Weg nach innen.

Core questions

• Wie gelangen Proteine während der Synthese in das endoplasmatische Retikulum?
• Wie modifiziert und sortiert der Golgi-Apparat Proteine?
• Wie werden Transportvesikel gebildet, zielgerichtet und mit der richtigen Membran fusioniert?
• Wie werden Proteine zu Lysosomen im Vergleich zur Zelloberfläche geleitet?

Key theories

Vesikulärer Transport und sekretorischer Weg

Palade verfolgte neu synthetisierte Proteine vom ER durch den Golgi zu sekretorischen Vesikeln und etablierte so den sekretorischen Weg; spätere Arbeiten identifizierten Hüllproteine und die SNARE-vermittelte Fusion als die Maschinerie, die Vesikel knospt und zielgerichtet transportiert.

Mechanisms

Proteine, die für die Sekretion oder Membranen bestimmt sind, tragen eine Signalsequenz, die das Ribosom zum ER leitet, wo die Kette translokiert und gefaltet wird. Das ER exportiert Fracht in COPII-umhüllten Vesikeln zum Golgi, wo Glykosylierung und weitere Verarbeitung stattfinden. Hüllproteine formen knospende Vesikel, Rab-GTPasen und Tether steuern die Zielsteuerung, und SNARE-Proteine treiben die Fusion an, wodurch Fracht zu Endosomen, Lysosomen oder der Plasmamembran gelangt. Die Endozytose verläuft nach innen und internalisiert Membran und extrazelluläres Material.

Clinical relevance

Der sekretorische Weg ist die Grundlage dafür, wie Zellen ihre Oberfläche aufbauen, Proteine sezernieren und die Organellenidentität aufrechterhalten, und er ist ein zentraler Rahmen in der Zellbiologie und Biotechnologie für die Proteinproduktion. Die hier gegebene Behandlung ist deskriptiv und nicht präskriptiv.

History

Palades Mikroskopie- und Puls-Chase-Experimente Mitte des 20. Jahrhunderts enthüllten den sekretorischen Weg; Schekmans Hefegenetik und Rothmans Biochemie definierten später die konservierte Maschinerie der Vesikelknospung und -fusion, und Blobels Signalhypothese erklärte, wie Proteine in das System geleitet werden.

Key figures

• George Palade
• James Rothman
• Randy Schekman
• Günter Blobel

Seminal works

• palade1975
• rothman1996

Frequently asked questions

Was ist der sekretorische Weg?

Es ist der Weg, auf dem Proteine, die im endoplasmatischen Retikulum hergestellt werden, über den Golgi-Apparat in Transportvesikeln zur Zelloberfläche, zum extrazellulären Raum oder zu anderen Organellen gelangen.

Wofür sind SNARE-Proteine?

SNARE-Proteine auf einem Transportvesikel und seiner Zielmembran paaren sich, um die beiden Membranen zusammenzubringen und deren Fusion anzutreiben, wodurch der Inhalt des Vesikels freigesetzt wird.