Zellbiologie_1
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Vesikulärer Transport Lukas A. Huber [email protected] Subzelluläre Kompartimente Organellen Protein Transport Transportwege und Vesikel Protein-, Membran- und VesikelTransport in Eukaryonten Budding, Transport und Fusion Intrazelluläre Organellen und die wichtigsten Transportwege Transport vom ER zum Golgi Das Endoplasmatische Retikulum (ER) „Raues“ ER (mit Ribosomen) bildet orientierte Stacks oder abgeflachte Zisternen „glattes“ ER ist mit diesen Zisternen verbunden und bildet ein Netzwerk von feinen tubulären Verbindungen ER zu Golgi Transport: Selektives Zurücksortieren von Proteinen Das Zurücksortieren von löslichen ER-ständigen Proteinen wird durch ein kurzes, 4Aminosäuren langes Sortierungssignal bewerkstelligt: KDEL (Lys-Asp-Glu-Leu) oder eine Der Golgi-Apparat Polarisierter Golgi in einer Drüsenzelle der Magenschleimhaut Funktionelle Kompartimente im Golgi Transport vom Golgi zur Zelloberfläche Sekretion: regulierte und konstitutive Transportwege Exozytose sekretorischer Vesikel Insulinfreisetzung durch intrazelluläre Transportvesikel in einer beta-Zelle des Pankreas Synaptische Vesikel Diese kleinen, uniformen Vesikel findet man nur in Nerven- und Einigen Drüsenzellen. Sie transportieren und lagern szernierte (Neuro-) Transmittersubstanzen Elektronen Mikroskopie von Exozytose in Mastzellen Lokal polarisierte Sekretion einer Mastzelle Lokal stimulierte Mastzelle (Stimulans wurde an Träger/Beads gekoppelt) Polarisierter Transport in Epithelzellen Vergleich mit einer ebenfalls polarisierten Nervenzelle.... Transport vom Trans- Golgi Netzwerk ins Lysosom Der Mannose 6-Phosphat Rezeptor Transportweg Der Transport neu synthetisierter lysosomaler Hydrolasen ins Lysosom Transport von der Plasma Membran in die Zelle: Endozytose Endozytose - ein paar überaschende Fakten…. • 2500 clathrin coated pits verlassen die Plasma Membran in Richtung Endosom jede Minute in einem kultivierten Fibroblasten • Eine Makrophage “verspeist” 25% ihres eigenen Volumens an Flüssigkeit / Stunde • Das bedeutet, 3% der Plasma Membran werden jede Minute internalisiert oder 100% in ca 1/2 Stunde!! Receptor-mediierte Endozytos von Low Density Lipoproteinen (LDL) Polarisierte Epithelzellen besitzen zwei unterschiedliche Endozytose Kompartimente Transzytose Die möglichen Transportwege internalisierter Rezeptoren Intrazelluläre Organellen und die wichtigsten Transportwege Drei mögliche endozytotische Transportwege im Proteinabbau Molekulare Grundlagen des Proteintransportes Wie bilden sich Vesikel, was benötigen sie? „Coats“ auf Vesikeln (I): Clathrin „Coats“ auf Vesikeln (I): Clathrin „Coats“ auf Vesikeln (I): Clathrin Sorting signal for endocytosis „Coats“ auf Vesikeln (II): Clathrin Elektronenmikroskopie von Clathrin Vesikeln die sich an der Plasma Membran bilden Wo wird der Clathrin abhängige Transportweg verwendet? „Coats“ auf Vesikeln (II): Coatomer oderr COP-coats „Coats“ auf Vesikeln (II): Coatomer oderr COP-coats coatomer coats do not self-assemble but require ATP to drive their formation Kleine GTP-bindende Proteine (Ras, Rab, ARF, SAR, Rho, Rac etc...) „Coats“ auf Vesikeln (II): Caveolin auf Cavolae Wie bewegen sich Vesikel innerhalb von Zellen? Endozytose benötigt Mikrotubuli Motorproteine für beide Richtungen... Vesikel Transport entlang von Mikrotubuli Aktin Motoren Myosin-I und Myosin-II Motoren Wie wird die Richtung bestimmt? Warum fusioniert ein Vesikel mit der richtigen Organelle? SNARE Proteine bestimmen den Zielort Rab Proteine kontrollieren das Andocken Jede Organelle besitzt zumidest 1 Rab Protein an der zytoplasmatisch zugewandten Oberfläche Subcellular Locations of Some Rab Proteins Protein Organelle Rab1 (YPT1) Rab2 Rab3A Rab4 Rab5 Rab6 Rab7 Rab8 (Sec4) Rab9 ER and Golgi complex transitional ER, cis Golgi network secretory vesicles early endosomes early endosomes, plasma membrane medial and trans Golgi cisternae late endosomes basolateral/dendritic trans golgi vesicles late endosomes, trans Golgi network Wie kann man sich vesikel Fusion vorstellen? Wie kann Fusion von Vesikelmebranen erklärt werden? Membranfusion und Viren (I) Membranfusion und Viren (II)
