Initiation der Translation immer im Cytoplasma!

Transkript

1 1. Srtierungswege eukarytische Zellen Initiatin der Translatin immer im Cytplasma! 2. Klassische Versuche zur Translatin am ER Frisch am ER translatierte Prteine werden ins ER-Lumen transprtiert Mikrsmen werden über Dichtegradientenzentrifugatin isliert Mikrsmen = ER-Vesikel Anreicherung durch Dichtegradientenzentrifugatin Prteine sind im Vesikel zwischengelagert!

2 Die sekretrischen Prteine gelangen in der Regel ctranslatinal ins ER-Lumen Zellfreie Prteinbisynthese erflgt z.b. mit Retikulcytenlysaten Mikrsmen sind durchgängig und bringen Prteinen während der Translatin während der Mitse ein. 3. Translatin sekretrischer Prteine Signalsequenz: 1 der mehrere + geladene Aminsäuren geflgt vn 6-12 hydrphben Aminsäuren SRP: Ribnucleprtein aus 6 Prteinketten und einer ca. 300 nt RNA Sac61

3 4. Translatin vn Membranprteine Typ I Prtein in einem Membrandurchgang Startsequenz wird durch Signalpepdidase herausgelöst! Typ II Prtein in einem Membrandurchgang Hydrphbe Reste blckieren am Translkn und fixiert die Schleife! Wird seitlich ausgegeben! Psitive AS VOR der Signalsequenz Typ III Prtein in einem Membrandurchgang Hydrphbe Reste blckieren am Translkn und fixiert die Schleife! Wird seitlich ausgegeben! Psitive AS HINTER der Signalsequenz!

4 Typ IV Prtein mit mehreren Membrandurchgängen Anfang: Identisch zu Typ II Es wird bis zur Stpsequenz synthetisiert und dann der gesamte Teil ausgegeben! Besnderheit Tail-anchred (C-terminusverankerte) Prteine Mechanismus ntwendig, da sich die Transmembrandmäne (= ptentielle SRP- Bindungsstelle) beim Ende der Translatin nch innerhalb des Ribsms befindet ATP benötigt um hydrphbe Schwänze einzubauen 5. Mdifikatinen bei Prteinbisynthese am rauhen ER

5 6. Glyccalyx und Glyksilierung Reihe enzymatischer der chemischer Reaktinen, bei denen Khlenhydrate an Prteine, Lipide der andere Aglykne gebunden werden. Reaktinsprdukt = Glyksid, im Falle vn Prteinen als Glykprtein der Peptidglycan. Nutzen: Unterstützt Faltung Erhöht Stabilität Zell-Zell Erkennung Immer 2x N- acetylglucsamine und 3x Mannse Immer gleich: 2x N-Acetylglucseamin + 3x Mannse 7. Dlichlweg zur Glycsilierung vn Membranprteinen Phsphlipid Dlichlphsphat führt den Aufbau und das Flipping aus! 1-3: Aufbau eines Zuckerbaums 4: Wechsel ins ER Lumen 5-6: Weiterer Aufbau 7: Durch Oligsaccharyltransferase Mdifikatin des Prteins mit dem hergestellten Zuckerbaum Erkennen!

6 8. Bildung vn Disulfidbrücken Die Bildung der S-SBrücken erflgt bereits ctranslatinal. PDI katalysiert auch das Umarrangieren falsch geknüpfter S-S-Brücken S-S-Brücken stabilisieren das Prtein in Tertiär bzw. Quartiärstruktur 9. Prteinfaltung: Chaperne mlekulare Chaperne. Hsp70-Typ > kleinere Mleküle > binden an ungefaltete Prteine > verhindern Aggregatin (Anhäufung) und Abbau Chapernine > Hsp60, GrEL > grße tnnenförmige Kmplexe > Hhlraum als Faltungskammer 10. Prteinfaltung & Assemblierung Beispiel: Faltung vn Influenza Hämagglutinin (HA) Prteinfaltungskmpnenten im ER: 1. Hsp70-Typ Chapern 2. Prteinsulfidismerase PDI 3. Calreticulin 4. Calnexin ATP ADP 1) 2) 3) 4) 1) Verhinderung vn Fehlfaltung der Aggregatin der naszierenden (entstehenden) Prteinkette > BiP = Hsp70-Typ Chapern durch hydrphbe Strukturen gebunden > Später durch ATP-Spaltung wieder abgelöst 2) Calnexin/Calreticulin: (Ca 2+ -bindende Lectine) > Chapernine, die spezifisch an bestimmte N-gebundene Oligsaccharide binden > Unterstützung des Faltungsprzesses 3) Vervllständigtes HA 0-Mnmer 4) HA 0-Trimer

7 11. Funktinsprinzip vn Chaperninen 1. Prteine falten sich auch in der Gegenwart vn Chaperninen vn selbst. 2. Chapernin bietet nur einen Schutzraum zur Verhinderung vn unerwünschten hydrphben Interaktinen mit anderen Prteinen 3. Prtein bindet s lange immer wieder an das Chapernin, bis keine stark hydrphben Ketten nach außen weisen (unter ATP-Verbrauch). 4. Bindung & Freisetzung der zu faltenden Prteine ist mit ATP-Hydrlyse gekppelt. Bsp. GrEL/GrES bei E.cli: 12. Zusammenfassung: ER 1. Sekretrische und Transmembran-Prteine werden am rauen ER synthetisiert. 2. Die Translatin beginnt im Cytsl, die Bindung ans ER wird über Signalsequenzen vermittelt, die vm SRP erkannt werden. 3. SRP (Signalerkennungspartikel) vermittelt die Bindung ans Translcn 4. Die Przessierung des Prteins (Glycsilierung, Disulfidbrückenbildung, Faltung) findet meist ctranslatinal (während der Translatin) statt. 5. Die Glycsilierung findet an bestimmten Aminsäureresten statt (meist Asn) 6. Die Oligsaccharidketten werden präfrmiert übertragen 7. Prteinfaltung basiert auf der Verminderung hydrphber Interaktinsflächen auf der Prteinaußenseite Prteinsrtierung am Glgi-Apparat >> Erinnerung: Beginn des sekretrischen Weges am ER 1. Glgi-Srtierungskmpartimente vn cis nach trans: VTC: Vesicular-Tubular-Cmpartment CGN: Cis-Glgi Netwrk Glgi cisternae (Unterteilung in median, trans- Glgi-Zisternen) TGN: Trans-Glgi Netwrk

8 2. Prteinprzessierung in den Glgi-Kmpartimenten Die Lkalisatin der Enzyme, z.b. Sialyltransferase der trans a-1,2 Mannsidase I ist in Tier- und Pflanzenzellen knserviert Membranzusammensetzung und Prteinausstattung ändern sich vn cis nach trans: Zisternen am cis liegend: ähneln dem ER Zisternen am trans liegend: ähneln eher der Plasmamembran Ablauf der Przessierung: > CGN: > cis-cisterna > medial-cisterna > trans-cisterna: > TGN: SORTIERUNG Phsphrylierung vn Oligsacchariden auf lyssmalen Prteinen Weitere Mdifikatinen SORTIERUNG Sulfatierung vn Tyrsinen und Khlenhydraten 3. Wie erflgt der Transprt durch den Glgi- Stapel? 3 Typen vn cated Vesicles an ER und Glgi a) COPII-cated vesicles > antergrader Transprt ER > Glgi > Abschnürungsregulatin durch Sar1 b) COPI-cated vesicles > zwischen den Glgi-Zisternen und retrgrader Transprt Glgi > ER > Abschnürungsregulatin durch ARF1 c) Clathrin-cated vesicles > TGN>späte Endsmen>Lyssmen und PM>frühe Endsmen > Abschnürungsregulatin durch ARF1

9 4. Funktin des retrgraden Glgi > ER Transprts > Rücktransprt ER-residenter Prteine > Erkennungssequenz KDEL am C-Terminus des ER-Prteins (z.b. BiP der PDI) > Srtierungssignal am KDEL-Rezeptr im cis-glgi ist KKXX am C-Terminus > Kleine GTPase beim Abschnürprzess am Glgi: ARF1 5. Srtierung lyssmaler Enzyme Srtierungssignal für den Transprt zu Lyssmen ist eine Phsphatgruppe am C6- Atm eines der mehrerer Mannsereste > GlcNAc Phsphtransferase erkennt Lyssm-Prteine an spezifischen Erkennungssequenzen > Ort: cis-glgi-zisterne > GlcNAc-Abspaltung im trans-glgi (Phsphdiesterase) >> Mannse 6-P bleibt übrig Retrmer (nicht im Detail relevant): > 2 x 4 Untereinheiten > BAR-Dmäne = Dimerisierungs- und Membraninteraktinsdmäne für stark gekrümmte Membranberflächen > PX-Dmäne für Interaktin mit Membranlipid

10 6. Weitere Funktinen vn ER und Glgi-Apparat > Phsphglyceridsynthese: überwiegend im ER > Spinglipidsynthese: überwiegend im Glgi > Chlesterinsynthese: im ER (Leberzellen) 7. Spezifische prtelytische Przessierung im sekretrischen Weg Beispiele: Insulinsynthese Glucagn Wachstumshrmn Cllagen Ort der Oxidatin: ER Ort der Prtelyse: erst nach Verlassen des TGNs in Vesikeln bzw. Endsmen Bildung Disulfidbrücken Prinsulin = 6x S-H Durch Oxidatin Disulfidbrücken Insulin = 3x S-S 8. Zusammenfassung: Glgi 1. zentrale Srtierungsstatin für am ER synthetisierte Prteine 2. Ort der Przessierung der Prteinzuckerketten (Glyksilierung) 3. Ort der Synthese vn Membranlipiden 4. Zisternenreifungsmdell: Wanderung der Zisternen vn cis nach trans. Neue cis-zisternen entstehen durch Fusin vn VTCs; TGN löst sich auf und entsteht neu aus trans-zisterne. 5. Retrgrader Vesikeltransprt vn späteren zu früheren Zisternen 6. Bildung vn COPI und Clathrin cated Vesicles am Glgi-Apparat 7. Empfang vn COPII cated Vesicles vm ER 8. Rücktransprt vn ER-residenten Prteinen über KKXX/KDEL Erkennungssequenzen 9. Srtierung lyssmaler Enzyme über M6P-R und spezifische Adapterprteine (AP1, GGAs) am TGN 10. Empfang vn Retrmer-cated Vesikeln mit rezykliertem M6P-R vm Endsm 11. Spezifische Prteinprzessierung sekretrischer Prteine findet nach Verlassen des TGNs statt. > Der Transprt der Vesikel und Membrankmpartimente erflgt entlang des Mikrtubuli-Cytskeletts