Hệ thống nội màng và con đường bài tiết

Hệ thống nội màng là mạng lưới các màng tổng hợp, biến đổi, phân loại và vận chuyển protein và lipid thông qua một con đường vận chuyển túi liên kết.

Definition

Hệ thống nội màng là tập hợp các màng và bào quan có liên quan với nhau, được liên kết bởi sự vận chuyển túi, xử lý quá trình tổng hợp, biến đổi và định hướng protein và lipid; con đường bài tiết là con đường có định hướng mà các protein mới được tạo ra di chuyển từ lưới nội chất đến các đích của chúng.

Scope

Chủ đề này bao gồm lưới nội chất, bộ máy Golgi, thể nội bào, lysosome và các túi liên kết chúng; nó theo dõi con đường bài tiết từ khi protein đi vào lưới nội chất trong quá trình dịch mã, qua quá trình biến đổi ở Golgi đến việc phân loại hướng tới bề mặt tế bào hoặc lysosome, cùng với con đường nội bào đi vào.

Core questions

• Protein đi vào lưới nội chất trong quá trình tổng hợp như thế nào?
• Bộ máy Golgi biến đổi và phân loại protein như thế nào?
• Các túi vận chuyển được hình thành, định hướng và hợp nhất với màng chính xác như thế nào?
• Protein được định hướng đến lysosome so với bề mặt tế bào như thế nào?

Key theories

Vận chuyển túi và con đường bài tiết

Palade đã theo dõi các protein mới tổng hợp từ lưới nội chất qua Golgi đến các túi bài tiết, thiết lập con đường bài tiết; các nghiên cứu sau này đã xác định các protein bao phủ và sự hợp nhất qua trung gian SNARE là bộ máy tạo ra và định hướng các túi.

Mechanisms

Các protein được định hướng để bài tiết hoặc gắn vào màng mang một chuỗi tín hiệu hướng ribosome đến lưới nội chất, nơi chuỗi được chuyển vị và gấp lại. Lưới nội chất xuất khẩu hàng hóa trong các túi có lớp phủ COPII đến Golgi, nơi xảy ra quá trình glycosyl hóa và xử lý tiếp theo. Các protein bao phủ định hình các túi nảy chồi, Rab GTPase và các protein neo hướng dẫn định vị, và các protein SNARE thúc đẩy sự hợp nhất, vận chuyển hàng hóa đến thể nội bào, lysosome hoặc màng plasma. Quá trình nội bào diễn ra theo chiều ngược lại, nội hóa màng và vật liệu ngoại bào.

Clinical relevance

Con đường bài tiết là nền tảng cho cách các tế bào xây dựng bề mặt của chúng, tiết ra protein và duy trì bản sắc của bào quan, và nó là một khuôn khổ trung tâm trong sinh học tế bào và công nghệ sinh học để sản xuất protein. Cách trình bày ở đây mang tính mô tả và không mang tính kê đơn.

History

Các thí nghiệm kính hiển vi và xung-đuổi của Palade vào giữa thế kỷ 20 đã tiết lộ con đường bài tiết; di truyền học nấm men của Schekman và hóa sinh của Rothman sau đó đã xác định bộ máy bảo tồn của sự nảy chồi và hợp nhất túi, và giả thuyết tín hiệu của Blobel đã giải thích cách các protein được định hướng vào hệ thống.

Key figures

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

Seminal works

• palade1975
• rothman1996

Frequently asked questions

Con đường bài tiết là gì?

Đó là con đường mà các protein được tạo ra tại lưới nội chất di chuyển qua bộ máy Golgi trong các túi vận chuyển để đến bề mặt tế bào, không gian ngoại bào hoặc các bào quan khác.

Protein SNARE dùng để làm gì?

Các protein SNARE trên túi vận chuyển và màng đích của nó ghép cặp để đưa hai màng lại gần nhau và thúc đẩy sự hợp nhất của chúng, giải phóng các chất chứa trong túi.