 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( июнь 2017 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон ) |
Внутриклеточный транспорт - это движение пузырьков и веществ внутри клетки . Внутриклеточный транспорт необходим для поддержания гомеостаза внутри клетки, отвечая на физиологические сигналы. [1] Белки, синтезируемые в цитозоле, распределяются по соответствующим органеллам в соответствии с их последовательностью сортировки конкретных аминокислот. [2] Эукариотические клетки транспортируют пакеты компонентов в определенные внутриклеточные места, прикрепляя их к молекулярным моторам, которые перемещают их по микротрубочкам и актину.нити. Поскольку внутриклеточный транспорт в значительной степени зависит от микротрубочек для движения, компоненты цитоскелета играют жизненно важную роль в перемещении везикул между органеллами и плазматической мембраной, обеспечивая механическую поддержку. Посредством этого пути можно облегчить движение основных молекул, таких как мембранные везикулы и органеллы, мРНК и хромосомы.
Внутриклеточный транспорт уникален для эукариотических клеток, потому что они обладают органеллами, заключенными в мембраны, которые должны быть опосредованы для обмена грузами. [3] Напротив, в прокариотических клетках нет необходимости в этом специализированном транспортном механизме, потому что нет мембранных органелл и компартментов для обмена между ними. Прокариоты могут существовать, позволяя материалам проникать в клетку посредством простой диффузии . Внутриклеточный транспорт более специализирован, чем диффузия; это многогранный процесс, в котором используются транспортные пузырьки . Транспортные везикулы - это небольшие структуры внутри клетки, состоящие из жидкости, заключенной в липидный бислой.это трюмный груз. Эти везикулы обычно выполняют загрузку груза и отпочкование везикул, транспорт везикул, связывание везикул с мембраной-мишенью и слияние мембран везикул с мембраной-мишенью. Чтобы эти везикулы двигались в правильном направлении, а также для дальнейшей организации клетки, специальные моторные белки прикрепляются к везикулам, заполненным грузом, и переносят их по цитоскелету. Например, они должны гарантировать, что лизосомальные ферменты переносятся именно в аппарат Гольджи, а не в другую часть клетки, что может привести к пагубным последствиям.
Fusion [ править ]
Небольшие мембраносвязанные везикулы, ответственные за транспортировку белков от одной органеллы к другой, обычно обнаруживаются в эндоцитарных и секреторных путях . Везикулы отрастают свою донорскую органеллу и высвобождают содержимое своих везикул в результате слияния в определенной органелле-мишени. [4] : 634 Эндоплазматический ретикулум служит каналом, через который белки будут проходить в направлении своего конечного пункта назначения. [3] Исходящие белки из эндоплазматического ретикулума отрастают в транспортные пузырьки, которые перемещаются по коре клетки, чтобы достичь своего конкретного назначения. [3]Поскольку ER является местом синтеза белка, он будет служить родительской органеллой, а цис-грань гольджи, где принимаются белки и сигналы, будет акцептором. Для того, чтобы транспортная везикула точно претерпела событие слияния, она должна сначала распознать правильную мембрану-мишень, а затем слиться с этой мембраной.
Rab-белки на поверхности транспортной везикулы ответственны за выравнивание с комплементарными связывающими белками, обнаруженными на цитозольной поверхности соответствующей органеллы. [3] Это событие слияния позволяет доставить содержимое везикул, опосредованное белками, такими как белки SNARE . SNAREs представляют собой небольшие, закрепленные на хвосте белки, которые часто посттрансляционно вставляются в мембраны, которые ответственны за событие слияния, необходимое для везикул для транспорта между органеллами в цитозоле. Есть две формы SNARE, t-SNARE и v-SNARE, которые подходят друг к другу подобно замку и ключу.
Роль эндоцитоза [ править ]
Внутриклеточный транспорт - это всеобъемлющая категория того, как клетки получают питательные вещества и сигналы. Одна очень хорошо изученная форма внутриклеточного транспорта известна как эндоцитоз . Эндоцитоз определяется как поглощение материала инвагинацией плазматической мембраны. [4] Более конкретно, эукариотические клетки используют эндоцитоз поглощения питательных веществ, понижающую регуляцию рецепторов фактора роста и в качестве регулятора массы сигнальной цепи. Этот метод транспорта в значительной степени является межклеточным, вместо поглощения крупных частиц, таких как бактерии, посредством фагоцитоза, при котором клетка поглощает твердую частицу с образованием внутренней везикулы, называемой фагосомой. Однако многие из этих процессов имеют внутриклеточный компонент. Фагоцитозимеет большое значение для внутриклеточного транспорта, потому что, как только вещество считается вредным и попадает в везикулу, оно может быть доставлено в подходящее место для разложения. Эти эндоцитированные молекулы сортируются в ранние эндосомы внутри клетки, что служит для дальнейшей сортировки этих веществ до правильного конечного пункта назначения (таким же образом, как Гольджи в секреторном пути). Отсюда ранняя эндосома запускает каскад транспорта, где груз в конечном итоге гидролизуется внутри лизосомы для деградации. Эта способность необходима для разложения любого груза, который является вредным или ненужным для ячейки; это обычно наблюдается при попадании постороннего материала. Фагоцитоз имеет иммунологическую функцию и роль в апоптозе.. Кроме того, эндоцитоз можно наблюдать через неспецифическую интернализацию капель жидкости через пиноцитоз и рецепторно-опосредованный эндоцитоз .
Роль микротрубочек [ править ]
Транспортный механизм зависит от перемещаемого материала. Внутриклеточный транспорт, требующий быстрого движения, будет использовать актин-миозиновый механизм, в то время как более специализированные функции требуют для транспорта микротрубочек. [5] Микротрубочки функционируют как треки во внутриклеточном транспорте мембраносвязанных везикул и органелл. Этот процесс запускается моторными белками, такими как динеин . Моторные белки соединяют транспортные везикулы с микротрубочками и актиновыми филаментами для облегчения внутриклеточного движения. [1] Микротрубочки организованы таким образом , их плюс концы проходят через периферию клеток и их минус концы закреплены в центросоме, поэтому они используют моторные белки кинезины «ы (положительный конец , направленный) идинеин (направленный отрицательный конец) для транспортировки везикул и органелл в противоположных направлениях через цитоплазму. [6] Каждый тип мембранных везикул специфически связывается со своим собственным моторным белком кинезина посредством связывания в хвостовом домене. Одна из основных ролей микротрубочек - транспортировать мембранные везикулы и органеллы через цитоплазму эукариотических клеток. Предполагается, что области внутри клетки, считающиеся «бедными микротрубочками», вероятно, транспортируются по микрофиламентам с помощью моторного белка миозина . Таким образом, микротрубочки помогают транспорту хромосом к полюсам веретена за счет использования моторных белков динеина во время анафазы .
Заболевания [ править ]
Понимая компоненты и механизмы внутриклеточного транспорта, можно увидеть его значение в заболеваниях. Дефекты включают в себя неправильную сортировку груза по транспортным носителям, отрастание пузырьков, проблемы с движением пузырьков по цитоскелетным путям и слияние на мембране-мишени. Поскольку жизненный цикл клетки - это строго регулируемый и важный процесс, если какой-либо компонент выходит из строя, существует вероятность пагубных последствий. Если клетка неспособна правильно выполнять компоненты внутриклеточного пути, существует неминуемая возможность образования агрегатов белка. Растущие данные подтверждают концепцию, согласно которой дефицит аксонального транспорта способствует патогенезу множественных нейродегенеративных заболеваний. Предполагается, что агрегация белков из-за неправильного транспорта является ведущей причиной развитияБАС , болезнь Альцгеймера и деменция . [7]
С другой стороны, нацеливание на процессы внутриклеточного транспорта этих моторных белков представляет собой возможность фармакологического нацеливания лекарственных средств. Понимая метод, при котором вещества перемещаются по нейронам или микротрубочкам, можно нацелить определенные пути распространения болезни. В настоящее время многие фармацевтические компании стремятся использовать траекторию внутриклеточных транспортных механизмов для доставки лекарств в локализованные области и клетки-мишени без вреда для здоровых соседних клеток. Возможности этого типа лечения с помощью противораковых препаратов - захватывающая и многообещающая область исследований.
См. Также [ править ]
- Транспорт многомоторными белками
- Кинезин
- Адаптерный белок
- Лиламин
- Динактин
- MCOLN2
- KIF6 , KIF5A , участвуют во внутриклеточном транспорте органелл
- COG2 , COG4 , COG5 , COG7
- Белок-носитель стерола
Ссылки [ править ]
- ^ a b Барлан K, Гельфанд VI (май 2017). «Транспорт на основе микротрубочек и распределение, привязка и организация органелл» . Перспективы Колд-Спринг-Харбор в биологии . 9 (5): a025817. DOI : 10.1101 / cshperspect.a025817 . PMC 5411697 . PMID 28461574 .
- ^ Mellman I, Нельсон WJ (ноябрь 2008). «Скоординированная сортировка, нацеливание и распределение белков в поляризованных клетках» . Обзоры природы. Молекулярная клеточная биология . 9 (11): 833–45. DOI : 10.1038 / nrm2525 . PMC 3369829 . PMID 18946473 .
- ^ a b c d Альбертс, Брюс (ноябрь 2018 г.). Важнейшая клеточная биология (Пятое изд.). Нью-Йорк. ISBN 978-0-393-67953-3. OCLC 1048014962 .
- ^ a b Lodish HF, Berk A, Zipursky SL, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell J (2000). Молекулярная клеточная биология (4-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman. ISBN 978-0-7167-3136-8.
- ^ Geitmann A, Nebenführ A (октябрь 2015). Козьминский К.Г. (ред.). «Навигация по растительной клетке: внутриклеточная транспортная логистика в зеленом царстве» . Молекулярная биология клетки . 26 (19): 3373–8. DOI : 10,1091 / mbc.E14-10-1482 . PMC 4591683 . PMID 26416952 .
- ^ Клетка: молекулярный подход .
- ^ Шевалье-Larsen E, Holzbaur EL (2006). «Аксональный транспорт и нейродегенеративные заболевания». Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Молекулярная основа болезни . 1762 (11–12): 1094–108. DOI : 10.1016 / j.bbadis.2006.04.002 . PMID 16730956 .
