Vezikuláris transzport Dr. med. habil. Kőhidai László Egyetemi docens Semmelwesi Egyetem, Genetikai, Sejt- és Immunbiológiai Intézet október 16.

Intracelluláris vezikuláris transzport Kommunikáció – sejten belül; sejt-környezet 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

Figure 13-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

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

Bioszintetikus-szekréciós útvonal útvonal Endocitotikus útvonal Helyreállító-fenntartóútvonalak

Transzport vezikulum  A membránnal határolt vezikulumok meghatározott anyagokat szállítanak Szekréció Szekréció Lizoszómális enzimek Lizoszómális enzimek Membrán és ECM összetevői 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

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

A három burkos vezikulum morfológiailag is megkülönböztethető

Clathrin burkos vezikulumok

Figure 13-7a, b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) A clathrin-burok építőeleme a triskelion

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

Clathrin-coat Position of heavy and light chains in the wall

Clathrin felépítésének összehasonlítása

Összefoglalás: Clathrin-burkos vesiculum

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

Emlősök clathrin-kötő fehérjéi

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

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 Receptor-mediált endocitózis

Vezikuláris transzport: dER - Golgi

Figure 13-24b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

dER-Golgi: Előre haladó transzport – COPII (1)

Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)dER-Golgi: Előre haladó transzport – COPII (2)

Figure 13-13d Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)dER-Golgi: Előre haladó transzport – COPII (3)

Összefoglalás: COPII-burkos vesiculum

Figure 13-24b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Figure 13-24a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Golgi- dER: Retrográd transzport – COPI

Összefoglalás: COPI-burkos vesiculum

Vezikuláris transzort: A citoplazma egyéb részei

A ‘retromer’-t burkoló molekuláris komplex elemei - Retrográd transzport endoszómákból a TGN-be - - Retrográd transzport endoszómákból a TGN-be - SNX1 - Sorting nexin-1 PX – phosphoinositide binding domain BAR – dimerization and membrane binding VPS =vacuolar protein sorting VPS26 VPS29 VPS35

Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) A vezikulum célba juttatás fő lépései SNARE – soluble N-ethylmaleimide sensitive factor attachment protein receptor

Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) A célbajuttató rendszer regenerálása NSF – N-ethylmaleimide sensitive factor

Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) A vezikulumok fúziójának lépései

Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Molekuláris kölcsönhatások a fúzió során – Transz-SNARE -

Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Homotipikus fúzió

Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

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

Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Figure Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) ESCRT - endosomal sorting complex required for transport Endoszómális válogatás: ubiquitinált proteinek Multivezikuláris testek

A transzport egyéb fontos elemei

G-proteinek szerepe a vezikuláris transzportban (1)

Rab-ciklus docking complex

G-proteinek szerepe a vezikuláris transzportban (2)

Phosphatidylinositol phosphat-ok jelentősége (1)

Phosphatidylinositol phosphat-ok jelentősége (2)

A vezikuláris transzport filogenezise

A vezikuláris transzportért felelős fehérjék génjeinek feltételezett száma génjeinek feltételezett száma

SNARE-ek és az evolúció S. cerevisiaeH. sapiens

Exocitózis

Figure 13-66a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Az exocitózis fő lépései

Figure 13-66b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)

Figure 13-65a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) A szállított molekulák koncentrálása membrán leválás révén

Figure 13-72a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)