Golgi Aygıtı ve Hücre İçi Trafik
Golgi aygıtı, salgı yolunun merkezinde yer alan, yassılaşmış zar sisternalarından oluşan bir yığın olup, endoplazmik retikulumdan yeni sentezlenmiş proteinleri ve lipidleri almakta, bunları modifiye etmekte ve hedeflerine göre ayırmaktadır. Kompartmanlar arasında madde taşıyan veziküler ve tübüler taşıyıcılarla birlikte, hücre yüzeyini, endomembran organellerini ve salgılanan proteomu oluşturan ve sürdüren yönlü trafiği organize etmektedir.
Tanım
Golgi aygıtı, endoplazmik retikulumdan gelen proteinleri ve lipidleri işleyen, modifiye eden ve ayıran polarize bir zar sisterna yığınıdır; bunları veziküler taşıyıcılar aracılığıyla hücre yüzeyine, lizozomlara veya salgı yolu üzerinden geri göndermektedir.
Kapsam
Bu madde, Golgi yığınının polarize cis-trans organizasyonunu, glikozilasyon ve diğer translasyon sonrası işlemleri, trans-Golgi ağı (TGN) üzerindeki ayıklamayı ve organeller arasında kargoyu taşıyan veziküler taşıma mekanizmasını — örtü proteinleri (coat proteins), SNARE'lar ve Rab GTPazlar — kapsamaktadır. Bu, bir hücre biyolojisi ve histoloji referans konusudur, klinik bir rehberlik değildir.
Temel sorular
- Golgi yığını nasıl polarize olmaktadır ve kargo cis yüzeyinden trans yüzeyine nasıl hareket etmektedir?
- Taşıma vezikülleri nasıl oluşmakta, hedeflenmekte ve doğru kompartmanla nasıl kaynaşmaktadır?
- Proteinler Golgi'den geçerken nasıl glikozile edilmekte ve başka şekillerde modifiye edilmektedir?
- Trans-Golgi ağı (TGN) kargoyu farklı hedeflere nasıl ayırmaktadır?
Anahtar kavramlar
- Cis, medial ve trans sisternalar
- Trans-Golgi ağı (TGN) ve kargo ayıklaması
- Glikozilasyon ve translasyon sonrası modifikasyon
- Örtü proteinleri (COPI, COPII, klatrin)
- SNARE aracılı vezikül füzyonu
- Rab GTPazlar ve zar kimliği
- Anterograd ve retrograd taşıma
Temel kuramlar
- Sisterna Olgunlaşması ve Veziküler Taşıma
- Kargonun Golgi içindeki ilerlemesini açıklayan iki model bulunmaktadır: veziküller aracılığıyla kargo alışverişi yapan stabil sisternalar ile, yerleşik enzimler geriye doğru geri dönüştürülürken cis'ten trans'a doğru olgunlaşan sisternalar. Kanıtlar, önemli bir olgunlaşma bileşenini desteklemektedir.
Mekanizmalar
Endoplazmik retikulumdan ayrılan kargo, COPII-örtülü veziküller içine alınmakta ve Golgi'nin cis yüzeyine taşınmaktadır; trans yüzeye doğru ilerlerken, kompartmana özgü enzimler tarafından glikozile edilmekte ve başka şekillerde modifiye edilmektedir. Kompartmanlar arasındaki yönlü trafik, kargoyu seçen ve vezikülleri tomurcuklandıran örtü proteinleri (coat proteins), her bir zarı bir kimlikle işaretleyen ve bağlayıcı faktörleri (tethering factors) toplayan Rab GTPazlar ve zıt zarlar üzerinde eşleşerek füzyonu sağlayan SNARE proteinleri aracılığıyla gerçekleştirilmektedir. Retrograd COPI taşınımı, kaçan yerleşik proteinleri geri döndürmekte ve bileşenleri geri dönüştürmektedir. Trans-Golgi ağında (TGN), kargo plazma zarına, endolizozomal sisteme veya salgı granüllerine yönelik farklı taşıyıcılara ayrılmaktadır; endositik geri dönüşüm yolları ise zarı ve reseptörleri yüzeye geri döndürmektedir.
Klinik önem
Golgi glikozilasyonundaki ve trafik mekanizmasındaki kusurlar, doğuştan glikozilasyon bozuklukları (congenital disorders of glycosylation) ve diğer hücre biyolojisi hastalıklarının temelini oluşturmaktadır; birçok patojen ve toksin ise salgı ve retrograd yolları kullanmaktadır. Bu madde, ilgili normal trafik mekanizmalarını tanımlamakta olup, bireysel tanı veya tedavi kararları için bir temel teşkil etmemektedir.
Tarihçe
Bu organel, 1898 yılında Camillo Golgi tarafından gümüş boyama yöntemi kullanılarak tanımlanmış ve elektron mikroskopisi varlığını doğrulayana kadar uzun süre tartışılmıştır. Palade ve Farquhar, salgı yolundaki yerini haritalandırmışlardır. Vezikül tomurcuklanması ve füzyonunun moleküler mekanizması ise, 2013 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü ile tanınan Schekman ve Rothman'ın genetik ve biyokimyasal çalışmalarıyla tanımlanmıştır.
Tartışmalar
- Kargo Golgi yığını içinde nasıl hareket etmektedir?
- Sisternaların veziküler taşıma ile kargo alışverişi yapan stabil kompartmanlar mı olduğu, yoksa cis'ten trans'a doğru kendiliğinden mi olgunlaştığı, belirleyici bir soru olmaya devam etmektedir. Mevcut kanıtlar, yerleşik enzimlerin retrograd geri dönüşümü ile sisterna olgunlaşmasının önemli bir rol oynadığını desteklemektedir.
Öne çıkan isimler
- Camillo Golgi
- George Palade
- James Rothman
- Randy Schekman
- Marilyn Farquhar
İlgili konular
Temel eserler
- rothman1994
- emr2009
Sıkça sorulan sorular
- Golgi aygıtı ne iş yapmaktadır?
- Endoplazmik retikulumdan proteinleri ve lipidleri almakta, bunları kimyasal olarak modifiye etmekte —özellikle glikozilasyon yoluyla— ve trans yüzeyinde hücre yüzeyine, lizozomlara veya salgı granüllerine yönelik taşıyıcılara ayırmaktadır.
- Taşıma vezikülleri nereye gideceklerini nasıl bilmektedir?
- Örtü proteinleri kargoyu seçmekte ve vezikülü tomurcuklandırmaktadır; Rab GTPazlar her bir zara moleküler bir kimlik vermekte ve bağlayıcıları (tethers) toplamaktadır; ve iki zar üzerindeki eşleşen SNARE proteinleri, doğru hedef kompartmanla spesifik füzyonu sağlamak için eşleşmektedir.