Процессы в комплексе Гольджи

Структура и функции комплекса Гольджи

Основная часть комплекса – скопление плоских параллельно лежащих мембранных цистерн, называемое диктиосомой. В клетке их может быть несколько, соединенных цистернами и трубочками. Обращенная к эпс сторона диктиосомы называется проксимальной, или цис-полюсом. Сюда перемещаются мембранные пузырьки от эпс. Противоположная сторона диктиосомы (от которой отделяются пузырьки с готовыми белками) называется дистальной, или транс-полюсом. Так в диктиосоме созревающие белки постепенно перемещаются от проксимальной части к дистальной.

Здесь продолжаются модификация и сортировка белков. Специфическая для каждого вида белков перестройка углеводного компонента: удаляется последний остаток глюкозы и несколько остатков маннозы, присоединяются дополнительные остатки галактозы и нейраминовой кислоты (или ее производной сиаловой кислоты), путем О-гликозилирования формируются новые олигосахаридные ветви.

Сортировка белков

А) Белки эпс. При отшнуровывании пузырька от цистерны эпс в ней случайно могут оказаться и такие белки, местом службы которых является эпс (фолдазы, шапероны, ферменты N-гликозилирования и гидроксилирования). Такие белки должны вернуться обратно в эпс. Оказывается, они имеют сходную последовательность из 4-х аминокислотных остатков:

– Лиз – асп – глу – лей –

По ней белки опознаются и собираются в пузырьки, возвращающиеся обратно в эпс.

Б) Ферменты лизосом. Маркерная последовательность не известна. Но после их «опознания» происходит их дополнительное «мечение» – фосфорилируется один из остатков маннозы.

На внутренней поверхности мембран аппарата Гольджи в некоторых местах имеются рецепторы к маннозофосфату. Здесь собираются лизосомальные ферменты и начинает отпочковываться пузырек. В мембране имеются также протонные насосы, которые создают внутри будущих лизосом кислую среду, что приводит к диссоциации лизосомальных ферментов от рецепторов. Рецепторы группируются в кластеры и возвращаются в аппарат Гольджи. Т.е. в отношении белков аппарата Гольджи природа не менее экономна, чем в отношении белков эпс.

Рис.

Имеется наследственная болезнь муколипидоз II, или болезнь I-клеток. При ней не происходит фосфорилирование маннозы в составе прелизосомальных ферментов, что нарушает процесс сортировки. Часть ферментов, ответственных за разрушение гликозамингликанов попадает не в лизосомы, а во внеклеточную среду, и затем в кровь. Лизосомы же оказываются переполненными гликозамингликанами (по-старому – мукополисахаридами). В итоге нарушается обмен мукополисахаридов в соединительной ткани, у больного ребенка наблюдается задержка развития и деформация скелета.

В) Мембранные белки. Эти белки не протягиваются полностью через пору в мембране эпс, а остаются фиксированными в ней благодаря наличию протяженного гидрофобного участка в средней части полипептидной цепи. После отщепления СП N-конец оказывается в просвете эпс, а С-конец – на цитоплазматической поверхности.

Рис.

Иногда могут быть дополнительные СП, протягивающие свой конец через мембрану. Тогда пептидная цепь не один, а несколько раз «прошивает» мембрану (и оба конца могут оказаться на одной поверхности мембраны).

Затем эти белки вместе с окружающим участком мембраны последовательно оказываются:

· В стенке транспортного пузырька, перемещающегося от эпс к аппарату Гольджи;

· В мембране цистерн этого аппарата;

· В стенке транспортного пузырька, перемещающегося к плазматической (или иной) мембране и сливающегося с ней. Так достигается место своего назначения.

Все время сохраняется полярность мембран и ориентация в них интегральных белков. Например, внутренняя поверхность мембран эпс, аппарата Гольджи, пузырьков и лизосом соответствует по полярности внешней поверхности плазматической мембраны.

Со встраиванием в мембрану эпс новых белков в нее включаются и новые липидные молекулы. Площадь мембраны увеличивается, создается ее избыток, необходимый для отшнуровывания части мембраны и роста клетки.

Дефекты в системе внутриклеточного распределения приводят к заболеваниям.

Заболевания, связанные с нарушением сигналов внутриклеточного транспорта