شبکه آندوپلاسمی: زبر و صاف

شبکه آندوپلاسمی (ER) شبکه‌ای به هم پیوسته از لوله‌های غشایی و کیسه‌های پهن است که با پوشش هسته پیوسته بوده و بزرگترین سیستم غشایی سلول‌های یوکاریوتی را تشکیل می‌دهد. این شبکه به دو شکل وجود دارد: شکل زبر که با ریبوزوم‌ها پوشیده شده و پروتئین‌های غشایی و ترشحی را سنتز و تا می‌کند، و شکل صاف که فاقد ریبوزوم است و سنتز لیپید، سم‌زدایی و ذخیره کلسیم را بر عهده دارد.

Definition

شبکه آندوپلاسمی یک شبکه پیوسته و محدود به غشا است که با پوشش هسته مجاور است. نواحی زبر (حاوی ریبوزوم) آن پروتئین‌های وارد شونده به مسیر ترشحی را سنتز و تا می‌کنند و نواحی صاف آن سنتز لیپید، سم‌زدایی و ذخیره کلسیم را انجام می‌دهند.

Scope

این مدخل به تمایز ساختاری بین شبکه آندوپلاسمی زبر و صاف، ورود همزمان پروتئین‌ها به شبکه آندوپلاسمی زبر، تاخوردگی پروتئین و کنترل کیفیت با پاسخ پروتئین تاخورده نشده، و نقش‌های سنتز لیپید، سم‌زدایی و مدیریت کلسیم توسط شبکه آندوپلاسمی صاف می‌پردازد. این یک موضوع مرجع در زیست‌شناسی سلولی و بافت‌شناسی است، نه راهنمایی بالینی.

Core questions

• پروتئین‌های در حال سنتز چگونه وارد شبکه آندوپلاسمی زبر می‌شوند و تاخورده و کنترل کیفیت می‌شوند؟
• چه چیزی شبکه آندوپلاسمی زبر را از صاف از نظر ساختاری و عملکردی متمایز می‌کند؟
• شبکه آندوپلاسمی چگونه تجمع پروتئین‌های بدتاخورده را حس کرده و به آن پاسخ می‌دهد؟
• شبکه آندوپلاسمی صاف چگونه به سنتز لیپید و مدیریت کلسیم کمک می‌کند؟

Key concepts

• شبکه آندوپلاسمی زبر در مقابل صاف
• ورود پروتئین همزمان با ترجمه
• تاخوردگی پروتئین و کنترل کیفیت شبکه آندوپلاسمی
• تخریب مرتبط با شبکه آندوپلاسمی (ERAD)
• سنتز لیپید و استروئید
• ذخیره کلسیم و شبکه سارکوپلاسمی
• سم‌زدایی توسط سیتوکروم‌های شبکه آندوپلاسمی صاف

Key theories

پاسخ پروتئین تاخورده نشده (UPR)

تجمع پروتئین‌های تاخورده نشده یا بدتاخورده در لومن شبکه آندوپلاسمی توسط حسگرهای تراغشایی شناسایی می‌شود که یک برنامه رونویسی و ترجمه هماهنگ را برای بازیابی ظرفیت تاخوردگی یا، در صورت عدم موفقیت، برای سوق دادن سلول به مرگ آغاز می‌کنند.

Mechanisms

در شبکه آندوپلاسمی زبر، ریبوزوم‌هایی که پروتئین‌های دارای توالی سیگنال را ترجمه می‌کنند، به غشا متصل شده و زنجیره در حال سنتز را به داخل یا عرض دو لایه غشایی وارد می‌کنند، جایی که قبل از صدور، تاخورده و اصلاح می‌شود. یک سیستم کنترل کیفیت اختصاصی، پروتئین‌های بدتاخورده را نگه می‌دارد و پروتئین‌های به طور مداوم غیرعادی را برای بازگشت به سیتوپلاسم و تخریب هدف قرار می‌دهد؛ هنگامی که پروتئین‌های تاخورده نشده تجمع می‌یابند، حسگرهای تراغشایی پاسخ پروتئین تاخورده نشده را برای افزایش ظرفیت تاخوردگی یا تحریک آپوپتوز آغاز می‌کنند. شبکه آندوپلاسمی صاف فاقد ریبوزوم‌های متصل است و محل اصلی سنتز فسفولیپید و استروئید، متابولیسم دارو و سموم توسط آنزیم‌های اکسیدکننده خود، و به عنوان شبکه سارکوپلاسمی در عضله، محل ذخیره و آزادسازی تنظیم‌شده کلسیم است. ترکیب لیپیدی که در اینجا تولید و نگهداری می‌شود، رفتار تمام غشاهای پایین‌دستی را شکل می‌دهد.

Clinical relevance

استرس شبکه آندوپلاسمی و نقص در تاخوردگی و کنترل کیفیت پروتئین در طیف وسیعی از فرآیندهای بیماری‌زا نقش دارند، و ظرفیت متابولیسم داروی شبکه آندوپلاسمی صاف، نحوه برخورد سلول با بسیاری از زنوبیوتیک‌ها را تعیین می‌کند. این مدخل مکانیسم‌های طبیعی را که چنین فرآیندهایی درگیر می‌کنند، توصیف می‌کند و مبنایی برای تصمیم‌گیری‌های تشخیصی یا درمانی فردی نیست.

History

شبکه آندوپلاسمی برای اولین بار توسط کیت پورتر و همکارانش در میکروسکوپ‌های الکترونی اولیه از سلول‌های کشت‌شده توصیف شد، و کار پالاده نواحی زبر آن را به ترشح پروتئین مرتبط کرد. فرضیه سیگنال بلوبل و ساباتینی توضیح داد که چگونه پروتئین‌ها به شبکه آندوپلاسمی زبر هدف‌گذاری می‌شوند، و کارهای بعدی والتر، ران و دیگران پاسخ پروتئین تاخورده نشده را به عنوان مسیر استرس هموستاتیک این اندامک تعریف کردند.

Key figures

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

Seminal works

• ron2007
• gardner2013

Frequently asked questions

تفاوت بین شبکه آندوپلاسمی زبر و صاف چیست؟

شبکه آندوپلاسمی زبر با ریبوزوم‌ها پوشیده شده و پروتئین‌ها را برای مسیر ترشحی سنتز و تا می‌کند، در حالی که شبکه آندوپلاسمی صاف فاقد ریبوزوم است و در سنتز لیپید، سم‌زدایی و ذخیره کلسیم تخصص دارد.

پاسخ پروتئین تاخورده نشده چیست؟

این یک برنامه سیگنالینگ است که هنگامی که پروتئین‌های بدتاخورده در شبکه آندوپلاسمی تجمع می‌یابند، فعال می‌شود؛ حسگرهای تراغشایی برای افزایش ظرفیت تاخوردگی اندامک عمل می‌کنند و اگر استرس برطرف نشود، می‌توانند سلول را به سمت مرگ سوق دهند.