エンドメンブレン系と分泌経路

エンドメンブレン系は、小胞輸送の連結された経路を通じて、タンパク質と脂質を合成、修飾、選別、および送達する膜のネットワークである。

Definition

エンドメンブレン系は、小胞輸送によって連結された相互に関連する膜とオルガネラの集合体であり、タンパク質と脂質の合成、修飾、標的化を処理する。分泌経路は、新しく作られたタンパク質が小胞体からその目的地へと移動する方向性のある経路である。

Scope

このトピックでは、小胞体、ゴルジ装置、エンドソーム、リソソーム、およびそれらを接続する小胞について扱う。小胞体への共翻訳的侵入からゴルジ体での修飾、細胞表面またはリソソームへの選別、およびエンドサイトーシスによる細胞内への経路まで、分泌経路を追跡する。

Core questions

• タンパク質は合成中にどのように小胞体に入るのか？
• ゴルジ装置はどのようにタンパク質を修飾し、選別するのか？
• 輸送小胞はどのように形成され、標的化され、正しい膜と融合するのか？
• タンパク質はリソソームと細胞表面のどちらにどのように向けられるのか？

Key theories

小胞輸送と分泌経路

パラーデは、新しく合成されたタンパク質が小胞体からゴルジ体を経て分泌小胞へと移動する経路を追跡し、分泌経路を確立した。その後の研究により、コートタンパク質とSNAREを介した融合が小胞の出芽と標的化を行うメカニズムであることが特定された。

Mechanisms

分泌または膜に運命づけられたタンパク質は、リボソームを小胞体へと導くシグナル配列を持ち、そこでポリペプチド鎖が転送され、折りたたまれる。小胞体は、COPII被覆小胞に貨物を積載してゴルジ体へと輸出し、そこで糖鎖付加とさらなるプロセシングが行われる。コートタンパク質は出芽する小胞の形状を形成し、Rab GTPaseとテザーは標的化を誘導し、SNAREタンパク質は融合を促進して、貨物をエンドソーム、リソソーム、または形質膜に送達する。エンドサイトーシスは、膜と細胞外物質を細胞内に取り込む経路である。

Clinical relevance

分泌経路は、細胞がその表面を構築し、タンパク質を分泌し、オルガネラの同一性を維持する方法の根底にあり、細胞生物学およびバイオテクノロジーにおけるタンパク質生産の中心的な枠組みである。ここでの扱いは記述的であり、処方的なものではない。

History

20世紀半ばのパラーデによる顕微鏡観察とパルスチェイス実験は分泌経路を明らかにし、後にシェクマンの酵母遺伝学とロスマンの生化学が小胞の出芽と融合の保存されたメカニズムを定義し、ブローベルのシグナル仮説はタンパク質がどのようにシステム内に標的化されるかを説明した。

Key figures

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

Seminal works

• palade1975
• rothman1996

Frequently asked questions

分泌経路とは何か？

それは、小胞体で合成されたタンパク質が、輸送小胞内のゴルジ装置を通って、細胞表面、細胞外空間、または他のオルガネラに到達する経路である。

SNAREタンパク質は何のためにあるのか？

輸送小胞とその標的膜上のSNAREタンパク質は対になり、2つの膜を接近させて融合を促進し、小胞の内容物を送達する。