Az eukarita sejt legjelentsebb transzportja a vezikulris transzport

Az eukarióta sejt legjelentősebb transzportja a vezikuláris transzport

Vezikuláris transzport: szekréciós útvonal Endoplazmás retikulum szabad riboszóma Vezikuláris transzport Golgi Szekréciós vezikulum Plazma membrán konstitutív Plazmamembrán regulált szekréció (exocitózis)

Mi történik a Golgiban? ERGIC Cisz Golgi hálózat (CGN) Cisz Golgi Mediális Golgi Transz Golgi hálózat (TGN) szekréció Szénhidrátlánc átalakítás Szénhidrátlánc szintézis Osztályozás

Néhány genetikai betegség, amely hibás Golgi működésre vezethető vissza

A réz szerepe hasonló a vaséhoz

Cu metabolizmus Bélhámsejt Minden sejtben májsejt ATP 7 B ATP 7 A Vér Csak májban

Menkes kór - ATP 7 A mutáció – XR – Cu hiány - enzimek működéséhez kell Wilson kór - ATP 7 B (máj, idegrendszer) XR – Cu felhalmozódás

Fehérjék, amelyek hibája izomdisztrófiát okoz

Glikoziláció hiányában nincs kapcsolódás A fehérjék glikozilációja a Golgiban történik.

Golgi glikozilációs enzimek, amelyek hibája izomdisztrófiát okoz

I (inclusion) sejt betegség • Golgi - foszfotranszferáz hiány – lizoszómális enzimek nem kapnak M-6 -P szignált, ezért szekrécióra kerülnek, a sejtbe került anyagok nem tudnak lebomlani =inclusion body-k • Főleg fibroblaszt és makrofág ( más sejtekben más útvonal lehet? ) • letális

Vezikuláris transzport: endocitotikus útvonal Endoplazmás retikulum szabad riboszóma Vezikuláris transzport Lizoszóma Késői endoszóma Transzport vezikulum Korai endoszóma Golgi Plazmamembrán

A vezikulumok membránja nemcsak fehérjéket, de membránlipideket is tartalmaz

Membránlipidek jelentősége, szintézise és transzportja

Baktériumsejt Gram+ plazmamembránja Gram- az eukarióta membrán felépítéséhez hasonló

Plazmamembrán szerkezete Singer-Nicolson (1972) modell=fluid mozaik modell

A sejtalkotók membránja eltérő eredetű Plazmamembrán betűrődés (Sejtmagmembrán, endoplazmás hálózat, lizoszóma, Golgi) Prokarióta sejt bekebelezése (mitokondrium, peroxiszóma)

A plazmamembrán foszfolipidjei Phosphatidylinositol PE PS PC SM PI

Koleszterin is amfipátiás Szterán vázas lipid Csökkenti a membrán fluiditást

A plazmamembrán fehérjék típusai Transzmembrán fehérje Perifériás fehérje hidrofil hidrofób hidrofil Perifériás fehérje Integráns fehérje

Plazmamembrán aszimetria Foszfolipidek eloszlása Fehérjék elhelyezkedése (meghatározzák a membrán működését) Glikolipidek és glikoproteinek (kívül)

A foszfolipidek elhelyezkedése a plazmamembránban Negatív töltésű

Az apoptózis első jele a PS externalizációja

Plazmamembrán aszimetria

A membrán komponensek egyenlőtlen eloszlása a (plazma)membránban (pl. egy polarizált sejtben) Konstitutív szekréció (lásd Golgi) alakítja ki

A membrán komponensek egyenlőtlenül oszlanak el a (plazma)membránban - lipid raft (mikrodomének) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. A Intracellular space or cytosol B Extracellular space or vesicle/Golgi apparatus lumen Non-raft membrane Lipid raft associated transmembrane protein Non-raft membrane protein Glycosylation modifications (on glycoproteins and glycolipids) GPI-anchored protein Cholesterol Glycolipid

Lipid raft összetétele és funkciója Összetétel: több szfingomielin, telített zsírsavlánc koleszterin rendezettebb szerkezet speciális fehérjék (receptorok) vastagabb a membrán Funkció: fertőzés (vírus, bakt), anyagfelvétel (kaveola), receptorok (szignál transzdukció)

Glikozilfoszfatidilinozitol (GPI) kötött fehérjék C-term

Paroxysmal nocturnal hemoglobinuria GPI-protein véd a komplementtel szemben GPI-protein hiányában lízis

Sima felszínű endoplazmás retikulum

Sima felszínű endoplazmás retikulum (SER) funkciói Általános • membránlipidek • (foszfolipidek koleszterin, ceramid) szintézise Ca ion tárolás Specifikus • Szteroidok szintézise • Méregtelenítés (máj) • Glükóz metabolizmus

A foszfolipidek a SER-ben szintetizálódnak Foszfolipidek szintézise a SER membrán citoszol felöli oldalán Az ATP független aspecifikus flippáz a belső rétegbe teszi a molekulákat.

A specifikus ATP függő flippáz alakítja ki a foszfolipid aszimetriát

A membránlipidek szintézisében még részt vesz Golgi mitokondrium kardiolipin Baktérium membrán Belső mitokondriális membrán

Approximate Lipid Compositions of Different Cell Membranes PERCENTAGE OF TOTAL LIPID BY WEIGHT LIPID LIVER CELL PLASMA MEMBRANE Cholesterol RED BLOOD CELL PLASMA MEMBRANE MYELIN MITOCHONDRION (INNER AND OUTER MEMBRANES) ENDOPLAS MIC RETICULUM E. COLI BACTERIUM 17 23 22 3 6 0 Phosphatidylethanolamin e 7 18 15 25 17 70 Phosphatidylserine 4 7 9 2 5 trace Phosphatidylcholine 24 17 10 39 40 0 Sphingomyelin 19 18 8 0 5 0 7 3 28 trace 0 22 13 8 21 27 30 Glycolipids Others

Foszfolipidek transzportja SER-ből - membrán kontinuitás (ER, magmembrán) - vezikuláris transzport (Golgi, plazmamembrán stb. ) - transzlokátor (mitokondrium, peroxiszóma)

Vezikuláris transzport: endocitotikus útvonal Endoplazmás retikulum szabad riboszóma Vezikuláris transzport Lizoszóma Késői endoszóma Transzport vezikulum Korai endoszóma Golgi Plazmamembrán

Endocitózis Makromolekulák vagy nagyobb részecskéknek a környezetből való felvétele és a korai, a késői endoszómához, majd a lizoszómához való továbbítása vezikulumok segítségével. Két fő forma: fagocitózis (vezikulum mérete 250 nm) pinocitózis (vezikulum mérete = 100 nm)

További csoportosítás

Klatrin és nem klatrin mediált endocitózis

Fagocitózis Egysejtűekben táplálkozási forma Magasabbrendűekben • csak bizonyos sejtek (makrofág, granulocita, dendritikus sejt) • nagyobb részecskék felvétele (baktérium, sejttörmelék, elhalt sejtek) • receptor szignál transzdukció aktin átrendeződés álláb képződés • vezikulum = fagoszóma

Fagocitózis

Apoptotikus sejtek fagocitózisa

Pinocitózis (endocitózis) • oldott makromolekulák felvétele • minden sejt, folyamatosan • vezikulum mérete kb. 100 nm Típusai: • • • Makropinocitózis receptor mediált (klatrin mediált) kaveolin mediált klatrin és kaveolin független transzcitózis

A kaveola és kaveolin Főleg endothél sejteken és adipocitákon Lipid raftok területén

Klatrin szerkezete és a klatrin burkos vezikulum

Receptor (klatrin) mediált endocitózis LDL= Low density lipoprotein

Receptor mediált endocitózis és az LDL lizoszómális emésztése p. H 7, 0 Reciklizáló endoszóma Korai endoszóma p. H 6, 0 p. H 5, 5 Késői endoszóma (multivezikuláris test=MVB) Lizoszóma p. H 5, 0

Michael S. Brown and Joseph L. Goldstein 1985 -ben Nobel díjat kapott a koleszterin metabolizmus szabályozásának felderítéséért Az ábrák a Nobel díj átadásakor elmondott előadás ábrái.

Az LDL-R mutációi és következményeik 1. 2. 3. 4. 5. Nincs receptor szintézis Nem jut el a membránba Nem tudja a az LDL-t megkötni Nem marad a receptor a membránban Nincs endocitózis

Familiáris hiperkoleszterinémia (leggyakoribb AD betegség) főbb tünetei Atherosclerosis szívinfarktus atheromák xanthomák

Ferrotranszferrin receptor mediált endocitózisa

Öröklődő haemochromatosis (a vas lerakódása) típusai Mutated gene Type 1 Adult HFE Type 2 A Juveni Hemojuvelin le Type 2 B Juveni Hepcidin le Type 3 Adult Transferrin receptor-2 Type 4 Adult Ferroportin Ha nem funkcióképes a transzferrin receptor-2 a szervezetben lerakódik a vas: szív, máj, endokrin mirigyek.

Mi történik a Golgiban? ERGIC Cisz Golgi hálózat (CGN) Cisz Golgi Mediális Golgi Transz Golgi hálózat (TGN) szekréció Szénhidrátlánc átalakítás Szénhidrátlánc szintézis Osztályozás

A lizoszómális enzimek M-6 -PO 4 jelet kapnak a CGN-ben

A Golgi és a késői endoszóma között kétirányú a transzport I (inclusion)-sejt betegség – a lizoszómális enzimek nem kapnak M-6 -P szignált és nem szállítódnak a lizoszómába. Az endocitózissal bekerült anyagok nem tudnak lebomlani - letális

A transzport vezikulumok és a lizoszóma Transzport proteinek (monomerek kiszállítása)

A savas p. H-t a proton pumpa biztosítja Endoszóma , lizoszóma belseje

Plazmamembrán komponensek lizoszómális lebontása (mono)

A lizoszómában megemésztődő anyagok különböző eredetűek

Autofágia Mitokondrium ER Membrán Lizoszóma

Autofágia • 30 ATG (autofágiával kapcsolatos) gén • 3 forma mikroautofágia makroautofágia csaperon közvetített autofágia • Funkció – éhezés - szövetspecifikus funkciók – vvt - sejten belüli patogének eltávolítása - sérült sejtkomponensek eltávolítása - programozott sejthalál egyik formája

Az autofágia formái

Az autofágia kettős szerepe a betegségekben

Autofágia szerepe a betegségekben LAMP 2 (lysosome associated membrane protein) mutációja okozza a Danon betegséget (igen ritka) – váz és szívizomban autofág vakuolumok halmozódnak fel – X-hez kötött GSDtype. IIb

Az endocitózis speciális formája és speciális szerepei

Az anyai immunglobulin transzcitózisa

Plazmamembrán receptor szám regulálása Szignál transzdukció Csak a ligand bomlik le, a receptor reciklizálódik A ligand és a receptor is lebomlik sejtválasz

Lizoszóma tárolási betegségek

Lizoszóma tárolási betegségek (kb. 50) • Defective metabolism of glycosaminoglycans (11 enzim) (also known as the “mucopolysaccharidoses”) • MPS I | MPS III | MPS IV | MPS VII • Defective degradation of glycan portion of glycoproteins • aspartylglucosaminuria | fucosidosis, type II | mannosidosis | sialidosis, type II • Defective degradation of glycogen • Pompe disease • Defective degradation of sphingolipid components • acid sphingomyelinase deficiency | Fabry disease | Farber disease | Gaucher disease, type III | GM 1 gangliosidosis, type III | Tay-Sachs disease, type III | Sandhoff disease | Krabbé disease | metachromatic leukodystrophy, type II | metachromatic leukodystrophy, type III • Defective degradation of polypeptides • pycnodysostosis • Defective degradation or transport of cholesterol, cholesterol esters, or other complex lipids • neuronal ceroid lipofuscinosis, type I | neuronal ceroid lipofuscinosis, type III | neuronal ceroid lipofuscinosis, type IV • Multiple deficiencies of lysosomal enzymes • galactosialidosis | mucolipidosis III • Transport and trafficking defects • cystinosis | mucolipidosis IV | infantile sialic acid storage disease (ISSD) | Salla disease

A lizoszóma defektusok sejttani okai Cathepsin A (eg. Tay-Sachs)

Pompe betegség (AR) 1 -2% Lizoszómális alfa glikozidáz hiány – miopátia (szív, vázizmok), máj és idegrendszeri problémák GSDtype. II Enzim helyettesítés

Tay Sachs betegség (AR) Hexózaminidáz A(alfa) - lizoszómális enzim, ami a glikolipidek (gangliozidok - az idegsejtek membránjában nagyon sok található) lebontását végzi Hiányában a glikolipidek felhalmozódnak a sejtekben letális

Gaucher betegség (AR) • Leggyakoribb lizoszóma tárolási betegség • Glikozilceramid (főleg vvt és fehérvérsejtek membránjában) lebontásához szükséges glikozilcerebrozidáz (béta glikozidáz hiányzik) • Fehér vérsejtek • Lép, máj, agy, vese • Bizonyos formáiban enzim helyettesítés Gaucher sejt

Lizoszóma tárolási betegségek terápiás lehetőségei Lysosomal storage disorder (LSD) treatments can be divided into those that directly modify the defective enzyme (red), those that reduce the levels of biosynthesis of the accumulating substrate (yellow), general treatments that deal mainly with the symptoms (green) and potential new therapies that will be based on intervening in downstream cellular pathways that are modified in LSDs (blue). Treatments that are framed in purple are in clinical use at present. With respect to treatments that directly modify the defective lysosomal hydrolase, recent studies have focused on the design of small molecules that are able to reactivate defective enzymes 90, 91. The study of these so-called 'chemical chaperones' has received impetus from work showing that defective glucosidase could be reactivated in a Gaucher-disease model 107. However, a significant amount of work is still required before this approach can become a real therapeutic option for LSDs.

A fehérjék szintézise és szortírozása I. szabad riboszóma SRP (szintézis közben) Ko-transzlációs transzmembrán transzport Membránhoz kötött riboszóma Endoplazmás retikulum

A fehérjék szintézise és szortírozása II. Endoplazmás retikulum Vezikuláris transzport Golgi lizoszóma Transzport vezikulum Reziduális test endoszóma Szekréciós vezikulum Plazmamembrán

A fehérjék szintézise és szortírozása III. szabad riboszóma (szintézis után) NLS Sejtmag Kapu transzport

A fehérjék szintézise és szortírozása IV. szabad riboszóma (szintézis után) szignál nélkül Citoszol N-term. C term. Mitokondrium Peroxiszóma Poszttranszlációs transzmembrán transzport