Lưới nội chất: Hạt và trơn

Lưới nội chất (ER) là một mạng lưới liên kết gồm các ống và túi màng dẹt liên tục với màng nhân và tạo thành hệ thống màng lớn nhất của tế bào nhân thực. Nó tồn tại dưới dạng hạt có đính ribosome, tổng hợp và gấp các protein màng và protein tiết, và dạng trơn không có ribosome, đảm nhiệm tổng hợp lipid, giải độc và lưu trữ canxi.

Definition

Lưới nội chất là một mạng lưới liên tục được bao bọc bởi màng, tiếp giáp với màng nhân, trong đó các vùng hạt (có ribosome) tổng hợp và gấp các protein đi vào con đường tiết, và các vùng trơn thực hiện tổng hợp lipid, giải độc và lưu trữ canxi.

Scope

Mục này bao gồm sự khác biệt về cấu trúc giữa lưới nội chất hạt và trơn, sự đi vào đồng thời của protein vào lưới nội chất hạt, quá trình gấp protein và kiểm soát chất lượng với phản ứng protein không gấp, và vai trò tổng hợp lipid, giải độc và xử lý canxi của lưới nội chất trơn. Đây là một chủ đề tham khảo về sinh học tế bào và mô học, không phải hướng dẫn lâm sàng.

Core questions

• Các protein mới sinh đi vào lưới nội chất hạt như thế nào và được gấp lại cũng như kiểm soát chất lượng ra sao?
• Điều gì phân biệt lưới nội chất hạt với lưới nội chất trơn về cấu trúc và chức năng?
• Lưới nội chất cảm nhận và phản ứng như thế nào với sự tích tụ của protein bị gấp sai?
• Lưới nội chất trơn đóng góp như thế nào vào quá trình tổng hợp lipid và xử lý canxi?

Key concepts

• Lưới nội chất hạt so với lưới nội chất trơn
• Nhập protein đồng thời dịch mã
• Gấp protein và kiểm soát chất lượng lưới nội chất
• Phân hủy liên quan đến lưới nội chất (ERAD)
• Tổng hợp lipid và steroid
• Lưu trữ canxi và lưới nội chất cơ tương
• Giải độc bởi cytochrome của lưới nội chất trơn

Key theories

Phản ứng protein không gấp (UPR)

Sự tích tụ protein không gấp hoặc gấp sai trong lòng lưới nội chất được phát hiện bởi các cảm biến xuyên màng, chúng kích hoạt một chương trình phiên mã và dịch mã phối hợp để khôi phục khả năng gấp hoặc, nếu không thành công, để đưa tế bào đến cái chết.

Mechanisms

Trên lưới nội chất hạt, các ribosome dịch mã protein mang trình tự tín hiệu gắn vào màng và luồn chuỗi polypeptide mới sinh vào hoặc xuyên qua lớp kép lipid, nơi nó được gấp và biến đổi trước khi xuất bào. Một hệ thống kiểm soát chất lượng chuyên biệt giữ lại các protein bị gấp sai và nhắm mục tiêu các protein bất thường dai dẳng để tái chuyển vị và phân hủy; khi protein không gấp tích tụ, các cảm biến xuyên màng khởi xướng phản ứng protein không gấp để mở rộng khả năng gấp hoặc kích hoạt quá trình tự hủy tế bào. Lưới nội chất trơn thiếu ribosome gắn kết và là nơi chính tổng hợp phospholipid và steroid, chuyển hóa thuốc và độc tố bởi các enzyme oxy hóa của nó, và, với vai trò là lưới nội chất cơ tương trong cơ, lưu trữ và giải phóng canxi được điều hòa. Thành phần lipid được tạo ra và duy trì ở đây định hình hành vi của tất cả các màng tiếp theo.

Clinical relevance

Stress lưới nội chất và các khiếm khuyết trong quá trình gấp protein và kiểm soát chất lượng có liên quan đến nhiều quá trình bệnh lý, và khả năng chuyển hóa thuốc của lưới nội chất trơn là cơ sở cho cách tế bào xử lý nhiều chất lạ. Mục này mô tả các cơ chế bình thường mà các quá trình đó tham gia và không phải là cơ sở cho các quyết định chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

History

Lưới nội chất lần đầu tiên được Keith Porter và các đồng nghiệp mô tả trong các ảnh hiển vi điện tử đầu tiên của các tế bào nuôi cấy, và công trình của Palade đã liên kết các vùng hạt của nó với sự tiết protein. Giả thuyết tín hiệu của Blobel và Sabatini đã giải thích cách protein được nhắm mục tiêu vào lưới nội chất hạt, và các công trình sau này của Walter, Ron và những người khác đã định nghĩa phản ứng protein không gấp là con đường stress cân bằng nội môi của bào quan.

Key figures

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

Seminal works

• ron2007
• gardner2013

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa lưới nội chất hạt và lưới nội chất trơn là gì?

Lưới nội chất hạt có đính ribosome và tổng hợp, gấp các protein cho con đường tiết, trong khi lưới nội chất trơn không có ribosome và chuyên về tổng hợp lipid, giải độc và lưu trữ canxi.

Phản ứng protein không gấp là gì?

Đây là một chương trình tín hiệu được kích hoạt khi các protein bị gấp sai tích tụ trong lưới nội chất; các cảm biến xuyên màng hoạt động để mở rộng khả năng gấp của bào quan và, nếu stress không được giải quyết, có thể đẩy tế bào đến cái chết.