Синтез, накопление и транспорт синтезированного белка в системе ЭПС

Синтез белка на грЭПС начинается на свободных полисомах, ко­торые в дальнейшем связываются с мембранами ЭПС. На первом этапе взаимодейстия иРНК с рибосомами происходит образова­ние особого сигнального пептида, связыва­ющегося с рибонуклеопротеидным комплексом - сигнал-распознающею частицей (СРЧ). Присоединение СРЧ к сигнальному пептиду угнетает дальнейший синтез белка до тех пор, пока комплекс СРЧ-полисома не свяжется со специфическим рецептором на мембране ЭПС - причаль­ным белком . После связы­вания с рецептором СРЧ отделяется от полисом, что разблокирует син­тез белковой молекулы. В мембране грЭПС имеются интегральные ре-цепторные белки рибофорины, обеспечивающие прикрепление больших субъединиц рибосом. Эти белки не диффундируют в область аЭПС и формируют гидрофобные каналы в мембране, служащие для проникновения вновь синтезированной белковой цепочки в просвет грЭПС, что, наряду с рибофоринами, способствует удержанию рибосом на по­верхности мембран грЭПС. В просвете грЭПС сигнальный пептид отщепляется особым фер­ментом сигнальной пептидазой, которая располагается на внутренней поверхности мембраны. В ходе продолжающейся трансляции внутри цистерны грЭПС накапливается белок, который приобретает вторичную и третичную структуру, а также подвергается начальным посттрансля­ционным изменениям - гидроксилированию, сульфатированию и фосфорилированию. Наиболее важным из этих изменений является гликози­лирование - присоединение к белкам олигосахаридов с образованием гликопротеинов, которое происходит перед секрецией или транспортом большинства белков к другим участкам внутри клетки (комплексу Гольджи, лизосомам или плазмолемме). В отличие от них, растворимые белки гиалоплазмы не гликозилированы. Гликозилирование обеспечивается связанным с мембраной ферментом гликозилтрансферазой, перенося­щим олигосахарид. Хотя грЭПС присутствует во всех клетках, степень ее развития существенно варьирует. Она особенно хоро­шо развита в клетках, специализирующихся на белковом синтезе. Для этих клеток характер­на выраженная базофилия цитоплазмы в области расположения эле­ментов грЭПС.

Теория сигиальной последовательности.

Сигнальный пептид, или сигнальная последовательность — короткая (от 3 до 60 аминокислот) пептидная цепь в составе белка, которая обеспечивает пост-трансляционный транспорт белка в соответствующую органеллу (ядро, митохондрия, эндоплазматический ретикулум, хлоропласт, апопласт или пероксисома). После доставки белка в органеллу сигнальный пептид может отщепляться под действием специфич. сигнальной протеазы.

Существует несколько путей транспортировки идентичных полипептидов в различные компартменты клетки: 1) Несколько сигнальных последовательностей в одном полипептиде преднозначенные для разных компартментов. 2) Одна сигнальная последовательность узнается различными рецепторами на поверхности компартментов. 3) Сигнал может быть блокирован другим белком. 4) Сигнал может быть блокирован специфическим сворачиванием белка. 5) Сигнал может быть блокирован после модификации полипептида. 6) Одна РНК может иметь два сайта инициации трансляции при этом образуются два белка - один с сигнальной последовательностью, другой без нее, что определит различную локализацию белков в клетке.

Аппарат Гольджи.

Комплекс Гольджи - сложно организованная мембранная органелла, образованная тремя основными элементами - стопкой уплощенных мешочков (цистерн), пузырьками и вакуолями, или секреторными пузырьками.

1. Цистерны имеют вид изогнутых дисков и образуют стопку из 3-30 элементов, разделенных пространством; выпуклой стороной стопка обычно обращена к ядру, вогнутой - к плазмолемме. Каждая группа цистерн внутри стопки отличается особым составом ферментов, определяющим характер реакций белков. Периферические отделы цистерн несколько расширены, от них отщепляются пузырьки и вакуоли. Механизм, удерживающий стопку в виде единого образования, неизвестен.

2. Пузырьки - сферические окруженные мембраной элементы с содержимым умеренной плотности; образуются путем отщепления от цистерн.

3. Вакуоли – крупные, окруженные мембраной сферические образования, отделяющиеся от цистерны на зрелой поверхности комплекса Гольджи в некоторых железистых клетках. Они содержат секреторный продукт умеренной плотности, находящийся в процессе конденсации.

Полярность комплекса Гольджи. Комплекс Гольджи представляет собой поляризованную структуру, в которой выделяют две поверхности, обладающие структурными и функциональными различиями:

- цис- ,незрелую, формирующуюся -выпуклой формы, обращенную к ЭПС и связанную с системой мелких (транспортных) пузырьков, отщепляющихся от ЭПС;

- транс- , зрелую - вогнутой формы, обращенную к плазмолемме и связанную с отделяющимися от цистерн вакуолями. Между цистернами цис- и транс-поверхностей располагаются цистерны медиальной части комплекса Гольджи.

Белки проникают в стопку цистерн комплекса Гольджи из транспортных пузырьков с цис-поверхности, а выходят в вакуолях с транс-поверхности. Возможные пути этого транспорта описываются двумя моделями:

1) модель перемещения цистерн постулирует, что за счет слияния транспортных пузырьков на цис-поверхности непрерывно происходит новообразование цистерн, в дальнейшем смещающихся к транс-поверхности, по достижении которой они распадаются на вакуоли. Транспорт веществ из одной цистерны в другую, в соответствии с описанной моделью, отсутствует;

2) модель везикулярного транспорта предполагает, что цистерны не меняют своего расположения, а продукты синтеза переносятся от цис к транс-поверхности в пузырьках (везикулах), которые отпочковываются от предшествующей цистерны, сливаясь с последующей.

История открытия.

Камилло Гольджи – в 1898году обнаружил в нервных клетках вокруг ядра сетчатые структуры. Затем назвал - сетчатый аппарат. Сантьяго Рамон-Кахаль – Ноб. Премия 1906, «в знак признания их работы по изучению структуры нервной системы».

62. Локализация в клетке.

Обычно элементы аппарата Гольджи расположены около ядра, вблизи клеточного центра (центриоли). Участки аппарата Гольджи, четко выявляемые методом импрегнации, имели в некоторых клетках вид сложных сетей, где ячейки были связаны друг с другом или представлялись в виде отдельных темных участков, лежащих независимо друг от друга имеющих вид палочек, зерен, вогнутых дисков. Между сетчатой и диффузной формой аппарата Гольджи нет принципиального различия, так как часто в одних и тех же клетках наблюдается смена форм этого органоида. Элементы аппарата Гольджи часто связаны с вакуолями, что особенно характерно для секретирующих клеток.

В специализированных секреторных клетках комплекс Гольджи располагается надъядерно под апикальной частью клетки, через которую происходит выделение секрета механизмом экзоцитоза.