Vezikuláris transzport Dr. med. habil. Kőhidai László Egyetemi docens Semmelwesi Egyetem, Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet 2008.

Intracelluláris vezikuláris transzport Kommunikáció – sejten belül; sejt-környezet Belső membránrendszer Anyagok felvétele és emésztés helyére (lizoszómák) szállítása - endocitózis Proteinek szállítása az ER-Golgi útvonalon a felszíni membránhoz - exocitózis

Vezikuláris transzport fő útvonalai a sejtben In the biosynthetic secretory pathway (red arrows), proteins are translocated from the ER to the plasma membrane or (via late endosomes) to lysosomes In the endocytotic pathway (green arrows), molecules are ingested in vesicles derived from the plasma membrane and delivered to early endosomes and then (via late endosomes) to lysosomes Retrieval (Blue arrows) Many endocytosed molecules are retrieved from early endosomes and returned to the cell surface for reuse Some molecules are retrieved from the late endosome and returned to the Gogi Some are retrieved from the Golgi and returned to the ER

Intracelluláris vezikuláris transzport A kétirányú, kompartmentek közti transzport egyensúlyban van Ezt a membránproteinek folyamatos visszaáramlása biztosítja

Bioszintetikus-szekréciós útvonal Endocitotikus útvonal Helyreállító-fenntartó útvonalak

Transzport vezikulum A membránnal határolt vezikulumok meghatározott anyagokat szállítanak Szekréció Lizoszómális enzimek Membrán és ECM összetevői A szállítás irányát a membrán összetevői határozzák meg ld. donor és target compartmentek

A vezikuláris transzport molekuláris alapjai A bioszintetikus-szekréciós és az endocitotikus útvonalak 10 vagy több kompartment között teremtenek kapcsolatot Megfelelő molekuláris egyezés (receptor/ligand) határozza meg a transzport irányát, a membránok fúzióját.

Burkos vezikulumok A burok szerepe: Egyes membrán-komponenseket (pl. receptorok) meghatározott membrán-foltokba (patch) koncentrál A burokkal fedett felszín lefűződésének elősegítése – vezikulum képzés

Burkos vezikulumok típusai Clathrin-burkos vezikulum COPI-burkos vezikulum COPII-burkos vezikulum Mindegyik típusra eltérő traszport jellemző

A három burkos vezikulum morfológiailag is megkülönböztethető

Clathrin-burkos vezikulum: Golgi – plazmamembrán transzportok COPI- és COPII-burkos vezikulumok: dER - Golgi közti transzportok

A clathrin-burok építőeleme a triskelion

A triskelion zikk-zakk és globuláris szerkezeti elemei Clathrin-burok A triskelion zikk-zakk és globuláris szerkezeti elemei

Clathrin felépítésének összehasonlítása

A clathrin-burok kialakulásában résztvevő protein-protein és protein-lipid kapcsolatok

Emlősök clathrin-kötő fehérjéi

Clathrin-burkos vezikulum leválása BUROK KÉPZÉS ÉS CARGO KIVÁLASZTÁS LEFŰZŐDÉS KEZDETE VEZIKULUM KÉPZŐDÉSE BUROK LEVÁLÁSA Alberts et all. Molecular Biology of the cell

Receptor-mediált endocitózis A dynamin szerepe a lefűződés folyamatában A Dinamin egy G-fehérje, GTP-t köt és bont. Alberts et all. Molecular Biology of the cell

Receptor-mediált endocitózis Alberts et all. Molecular Biology of the cell

Összefoglalás: Clathrin-burkos vesiculum

Összefoglalás: COPII-burkos vesiculum

Összefoglalás: COPI-burkos vesiculum

Vezikulum és a célmembrán fúziójának lépései (1)

Vezikulum és a célmembrán fúziójának lépései (2) NSF – N-ethylmaleimide sensitive factor SNAP – soluble NSF attachment protein SNAP-25 – synaptosomal associated protein 25 kDa VAMP – vesicle associated membrane protein

A vezikulum-membrán fúziójának fontos komponense: a protonpumpa

A membrán-úzió fő molekuláris komponenseinek összeépülése SNAP-25 VAMP Syntaxin n-Sec1-syntaxin komplex n-Sec1 SNAP-25 – synaptosomal associated protein 25 kDa VAMP – vesicle associated membrane protein

Vesicularis transport – „Budding”

Vesicularis transport – „Docking”

„Kiss and run” fúzió

SNARE proteinek szubcelluláris eloszlása syntaxin VAMP SNAP-25 egyéb CCP – cl.-coated pit CCV – cl-coated vesic. DCV – dense core vesic. IC – intermed. comp. SNARE – soluble N-ethylmaleimide sensitive factor attachment protein receptor

G-fehérjék szerepe a vezikuláris traszportban (1)

Rab-ciklus

G-fehérjék szerepe a vezikuláris traszportban (2)

A vezikuláris transzportért felelős fehérjék génjeinek feltételezett száma

SNARE-ek és az evolúció S. cerevisiae H. sapiens