Ендоплазматичнийретикулум, плазматична мембрана і апарат Гольджі складають єдину мембранну систему клітини, в межах якої відбуваються процеси обміну білками і ліпідами за допомогою спрямованого і регульованого внутрішньоклітинного мембранного транспорту.
Кожна з мембранних органел характеризується унікальним складом білків і ліпідів.
будова АГ
АГ складається з групи плоских мембранний мішків - цистерни. зібрані в стопки - діктіосоми (
5-10 цистерн, у нижчих еукаріот> 30). Число диктиосом в різних клітинах від 1 до
500.
Окремі цистерни діктіосоми змінної товщини - в центрі її мембрани зближені - просвіт 25 нм, на периферії утворюються розширення - ампули ширина яких не постійна. Від ампул отшнуровиваются
50нм-1 мкм бульбашки пов'язані з цистернами мережею трубочок.
У багатоклітинних організмів АГ складається з стопок цистерн пов'язаних між собою в єдину мембранну систему. АГ є півсферу, основа якої звернено до ядра. АГ дріжджів представлений ізольованими одиничними цистернами, оточеними дрібними бульбашками, тубулярной мережею, секреторними везикулами і гранулами. У мутантів дріжджів Sec7 і Sec14 спостерігається структура, що нагадує стопку цистерн клітин ссавців.
Для АГ характерна полярність його структур. Кожна стопка має два полюси: проксимальний полюс (формується, цис-поверхня) і дистальний (зрілий,
транс-поверхня). Цис-полюс - сторона мембрани з якої зливаються бульбашки. Транс-полюс - сторона мембрани від якої бульбашки відокремлюються.
П'ять функціональних компартментов АГ:
1. Проміжні везикулобульозний тубулярні структури (VTC або ERGIC - ER-Golgi intermediate compartment)
2. Цис-цистерна (cis) - цистерни роз ближче до ЕР:
3. Серединні (medial) цистерни - центральні цистерни
4. Транс-цистерна (trans) - найбільш віддалені від ЕР цистерни.
5. Тубулярная мережу, яка примикає до трансцістерне - транссеть Гольджі (TGN)
Стопки цистерн вигнуті, так що увігнута трансповерхность звернена до ядра.
В середньому в АГ 3-8 цистерн, в активно секретирующих клітин може бути більше (в екзокринних клітинах підшлункової залози до 13).
Кожна цистерна має цис і транс поверхні. Синтезовані білки, мембранні ліпіди, глікозильовані в ЕР, потрапляють в АГ через цис-полюс. Речовини через стопки передаються транспортними
бульбашками відділяються від ампул. При проходженні білків або ліпідів через стопки Гольджі, вони зазнають серію посттрансляційних модифікацій, що включають зміна N-пов'язаних олигосахаридов:
цис. маннозідазаI підрівнює довгі маннозние ланцюга до М-5
проміжний. N-ацетілглюкоеамінтрансферазаI переносить N-ацетилглюкозамин
транс. додаються кінцеві цукру -залишки галактози і сиаловая к-та.
Будова Апарату Гольджі і схема транспорту.
П'ять компанентов АГ і схема транспорту: проміжний (ERGIC), цис, проміжний, транс і транссеть Гольджі (TGN). 1. Вхід синтезованих білків, мембранних глікопротеїнів і лізосомних ферментів в цистерну перехідного ЕР, прилеглу до АГ і 2 - їх вихід з ЕР в бульбашках облямованих COPI (антероградний транспорт). 3 - можливий транспорт карго від тубуло-везикулярний
кластерів до цис-цистерні АГ в бульбашках COPI; 3 * - транспорт карго від більш ранніх до більш пізніх цистерн; 4 - можливий ретроградний везикулярний транспорт карго між цистернами АГ; 5 - повернення резидентних протеїнів з АГ в tER за допомогою бульбашок, оточених COPI (ретроградний транспорт); 6 і 6 * - перенесення лізосомних ферментів за допомогою облямованих клатріном бульбашок відповідно в ранні EE і пізні LE ендосоми; 7 - регульована секреція секреторних гранул; 8 - конститутивний вбудовування мембранних білків в апикальную плазматическую мембрану ПМ; 9 - опосередкований рецептором ендоцитоз за допомогою облямованих клатріном бульбашок; 10 повернення ряду рецепторів з ранніх ендосом в плазматичну мембрану; 11 - транспорт лігандів з EE в LE і та лізосоми Ly; 12 - транспорт лігандів в неклатрінових бульбашках.
функції АГ
1. Транспорт - через АГ проходять три групи білків: білки періплазматіческом мембрани, білки, призначені
на експорт з клітки, і лізосомні ферменти.
2. Cортіровка для транспорту: сортування для дольнойвдосконалення транспорту до органел, ПМ, ендосомамі, секреторних бульбашок відбувається в транс-комплексі Гольджі.
3. Секреція - секреція продуктів, синтезованих в клітці.
3. Глікозилювання білків і ліпідів: глікозідази видаляють залишки цукрів - деглікозілірованіе, глікозілтрансферази прикріплюють цукру назад на головну вуглеводну ланцюг - глікозілірованіе.В ньому відбуваються гликозилирование олігосахаридних ланцюгів білків і ліпідів, сульфатами ряду Ахарія і тирозинових залишків білків, а також активація попередників поліпептидних гормонів і нейропептидів.
4. Синтез полісахаридів - багато полісахариди утворюються в АГ в тому числі пектин і геміцелюлоза, що утворюють клітинні стінки рослин і більшість гликозаминогликанов утворюють міжклітинний матрикс у тварин
5. сульфатами - більшість цукрів, що додаються до белковай серцевині протеогликана, сульфатується
6. Додавання манозу-6-фосфату. М-6-P додається як направляюцій сигнал до ферментам, призначеним для лізосом.
глікозилювання
Більшість білків починає глікозильованого в шорсткою ЕР за допомогою додавання до зростаючої поліпептидного ланцюга N-пов'язаних олигосахаридов. Якщо глікопротеїн згорнуть в потрібній конформації, він виходить з ЕР і направляється в АГ, де відбувається його Посттрансляційна модифікація.
У Глікозилювання секретується продуктів беруть участь ферменти - глікозілтрансферази. Вони беруть участь в ремоделюванні Т-пов'язаних бічних олігосахаридних ланцюгів і добвленіі О-пов'язаних гліканов і олігосахаридних частин протеогліканів гліколіпідов.В модифікації олігосахаридів беруть участь фрменти а-маннозідаза I і II, які також є резидентними білками АГ.
Крім того в АГ відбувається глікозилювання липидно-протеїнових мембранних доменів, званих рафтами.
Доліхолфосфат додає вуглеводний комплекс - 2GlcNAc-9-манози-3-глюкози до Аспарагін зростаючого поліпептиду. Термінальна глюкоза отщепляется в два етапи: глюкозидаза I отщепляет термінальний залишок глюкози, глюкозидаза II видаляє ще два залишку глюкози. Потім відщеплюється манноза. На цьому початковий етап процесингу вуглеводів в ЕР завершується і білки несучі олігосахарідним комплекс, надходять в АГ
У перших цистернах АГ видаляються ще три залишку манози. На цій стадії стрижневий комплекс має ще 5 маннозних залишків. N-ацетілглюкозамінтрансфераза I додає один залишок N-ацетилглюкозамін GlcNAc. Від утворився комплексу отщепляется ще 3 залишку манози. Складається тепер з двох молоекул GlcNAc-3-манози-1-GlcNAc є стрижневою структурою, до якої глікозілтрансферези додають інші
вуглеводи. Кожна глікозілтрансферази розпізнає розвивається вуглеводну структуру і додає до ланцюга свій власний сахарид.
секреції
Схема секреції:
Синтезовані в ЕР білки концентруються в сайтах виходу перехідного ЕР завдяки активності коатомерного комплексу COPII і супутніх компонентів та транспортуються в проміжний між ЕР і АГ компартмент ERGIC, з якого вони переходять в АГ в відгалужується бульбашках, або по тубулярним структурам. Білки ковалентно модифікуються, проходячи через цистерни АГ, на транс-поверхні АГ упорядковано і відправляються до місць свого призначення. Секреція білків вимагає пасивного вбудовування нових мембранних компонентів в плазматичну мембрану. Для відновлення балансу мембран служить контітутівний рецепторопосредованного ендоцитоз.
Ендо і екзоцітозний шляху перенесення мембран мають загальні закономірності в спрямованості руху мембранних переносників до сооответствіі
мішені і в специфічності злиття і брунькування. Основним місцем зустрічі цих шляхів є АГ.