Эндомембранная система и секреторный путь

Эндомембранная система представляет собой сеть мембран, которая синтезирует, модифицирует, сортирует и отправляет белки и липиды через связанный путь везикулярного транспорта.

Definition

Эндомембранная система — это совокупность взаимосвязанных мембран и органелл, соединенных везикулярным транспортом, которые обеспечивают синтез, модификацию и адресную доставку белков и липидов; секреторный путь — это направленный маршрут, по которому вновь синтезированные белки перемещаются из ЭР к местам своего назначения.

Scope

Эта тема охватывает эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, эндосомы, лизосомы и везикулы, которые их соединяют; она прослеживает секреторный путь от котрансляционного входа в ЭР через модификацию в аппарате Гольджи до сортировки к клеточной поверхности или лизосомам, а также эндоцитарный путь внутрь клетки.

Core questions

• Как белки попадают в эндоплазматический ретикулум во время синтеза?
• Как аппарат Гольджи модифицирует и сортирует белки?
• Как образуются, направляются и сливаются с правильной мембраной транспортные везикулы?
• Как белки направляются к лизосомам в отличие от клеточной поверхности?

Key theories

Везикулярный транспорт и секреторный путь

Паладе проследил путь вновь синтезированных белков от ЭР через аппарат Гольджи к секреторным везикулам, установив секреторный путь; более поздние работы идентифицировали белки оболочки и SNARE-опосредованное слияние как механизм, который обеспечивает отпочковывание и таргетинг везикул.

Mechanisms

Белки, предназначенные для секреции или встраивания в мембраны, несут сигнальную последовательность, которая направляет рибосому к ЭР, где цепь транслоцируется и сворачивается. ЭР экспортирует груз в везикулах, покрытых COPII, в аппарат Гольджи, где происходит гликозилирование и дальнейшая обработка. Белки оболочки формируют отпочковывающиеся везикулы, ГТФазы Rab и белки-якоря направляют таргетинг, а белки SNARE обеспечивают слияние, доставляя груз в эндосомы, лизосомы или плазматическую мембрану. Эндоцитоз обеспечивает путь внутрь, интернализуя мембрану и внеклеточный материал.

Clinical relevance

Секреторный путь лежит в основе того, как клетки строят свою поверхность, секретируют белки и поддерживают идентичность органелл, и является центральной основой в клеточной биологии и биотехнологии для производства белков. Представленное здесь описание является дескриптивным и не предписывающим.

History

Микроскопические исследования и эксперименты с импульсной меткой, проведенные Паладе в середине XX века, выявили секреторный путь; более поздние работы генетиков Шекмана и биохимиков Ротмана определили консервативный механизм отпочковывания и слияния везикул, а сигнальная гипотеза Блобела объяснила, как белки направляются в систему.

Key figures

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

Seminal works

• palade1975
• rothman1996

Frequently asked questions

Что такое секреторный путь?

Это маршрут, по которому белки, синтезированные в эндоплазматическом ретикулуме, перемещаются через аппарат Гольджи в транспортных везикулах, чтобы достичь клеточной поверхности, внеклеточного пространства или других органелл.

Для чего нужны белки SNARE?

Белки SNARE на транспортной везикуле и ее целевой мембране объединяются, чтобы сблизить две мембраны и обеспечить их слияние, доставляя содержимое везикулы.