Endoplasmaatiline retiikulum: erinevus redaktsioonide vahel
Eemaldatud sisu Lisatud sisu
Resümee puudub |
Resümee puudub |
||
1. rida:
'''Endoplasmaatiline retiikulum''' (ER) ehk '''tsütoplasmavõrgustik''' on
Tsütoplasmavõrgustik jaguneb kaheks: siledapinnaline endoplasmaatiline retiikulum ("sER" – ''smooth endoplasmic reticulum'') ning karedapinnaline endoplasmaatiline retiikulum ("rER" – ''rough endoplasmic reticulum).
[[Pilt:Biological cell.svg|Biological cell.png|pisi|Pildil on rakk. 1.Tuumake 2.Rakutuum 3.Ribosoom 4.Vesiikul 5.'''Kare endoplasmaatiline retiikulum''' 6.Golgi kompleks 7.Tsütoskelett 8.'''Sile endoplasmaatiline retiikulum''' 9.Mitokonder 10.Vakuool 11.Tsütosool 12.Lüsosoom 13.Tsentriool]]
==Ajalugu==
Porter, Claude ja Fullam kirjeldasid 1945. aastal, et elektronmikroskoobi abil on rakus võimalik näha "pitsi-taolist" retiikulumi.
Kolme aasta pärast võtsid Porter ning tema kolleegid esmakordselt kasutusele mõiste endoplasmaatiline retiikulum. <ref> [http://www.jstor.org/stable/1602993| “The Endoplasmic Reticulum”] Palade, The Journal of Biophysical and Biochemical Cytology Vol. 2, No. 4, (1956)</ref>
==Struktuur==
Tsütoplasmavõrgustiku moodustavad ühekordse membraaniga ümbritsetud vesiikulid, tsisternid ja tuubulid. Omavahel ühenduses moodustavad nad võrgustiku. Võrgustiku sisse jäävat valendikku nimetatakse ER luumeniks. Luumen moodustab sageli rohkem kui 10% raku ruumalast ning raku [[tsütosool]]ist eraldab seda ERi membraan. Tsütoplasmaatilise retiikulumi ühekihiline membraan koosneb fosfolipiidsest kaksikkihist.
Eristatakse kareda- ja siledapinnalist endoplasmaatilist retiikulumi. <ref name=Alberts> [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26841/| “Molecular Biology of the Cell 4th edition”] Alberts, Johnson,Lewis (2002) </ref>
[[Pilt:Rough endoplasmic reticulum.JPG|Rough endoplasmic reticulum.png|pisi|''Ribosomes'' ehk ribosoomid. ''Rough endoplasmic reticulum'' ehk karedapinnnaline endoplasmaatiline retiikulum]]
[[Pilt:Smooth Endoplasmic Reticulum.jpg|Smooth Endoplasmic Reticulum.png|pisi|Siledapinnaline endoplasmaatline retiikulum]]
===Karedapinnaline ER===
Karedapinnaline endoplasmaatiline retiikulum on seotud [[ribosoom]]idega, mistõttu on ta elektronmikroskoobis nähtav “karedana”. Ribosoomid seonduvad ERi tsütoplasmapoolsel küljel olevatele [[retseptor]]itele. Seondumine leiab aset, kui ribosoom hakkab sünteesima sekretoorset valku. <ref name="Shibata">[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867406009706| “Rough Sheets and Smooth Tubules"] Shibata, Voeltz,Rapoport, ''Cell press Issue 3'' (2006)</ref>
===Siledapinnaline ER===
Kui ERile ei ole seotud ribosoome, nimetatakse seda siledapinnaliseks tsütoplasmavõrgustikuks.
Siledapinnaline ER on lihasrakkudes spetsialiseerunud sarkoplasmaatiliseks retiikulumiks. <ref name="Shibata">[http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867406009706| “Rough Sheets and Smooth Tubules"] Shibata, Voeltz,Rapoport, ''Cell press Issue 3'' (2006) </ref>
==Funktsioonid==
Tsütoplasmavõrgustikul on rakus palju erinevaid ülesandeid. Olulisemateks funktsioonideks on [[lipiid]]ide ja [[valk]]ude süntees ning valkude sekreteerimine. Sileda- ja karedapinnalisel ERil on rakus täita erinevad rollid.
Karedapinnaline ER (rER), mis on seotud ribosoomidega, osaleb membraanide ja sekreteeritavate valkude sünteesis. rERis toimub valkude sorteerimine transpordiks [[lüsosoom]]i, väliskeskkonda või teistesse raku piirkondadesse.
rERi on rakkudes hulgaliselt, kuna [[translatsioon]] (valgusüntees) on organismi seisukohalt äärmiselt oluline protsess. Näiteks on rERi palju plasmarakkudes, mis toodavad antikehi.
Siledapinnaline tsütoplasmavõrgustik vastutab [[rasvhape]]te, lipiidide ja [[steroid]]ide sünteesi eest ning on samuti oluline hüdrofoobsete toksiliste ühendite lagundamisel. Toksiliste hüdrofoobsete ühendite detoksifikatsioon toimub keemilise modifitseerimise teel, mille abil muudetakse ühendid vees kergemini lahustuvaks. Tänu sellele on neid kergem rakust välja transportida.
Siledapinnalist ERi on rakkudes vähem kui rERi. Seevastu maksarakkudes on sERi rohkesti. <ref> “Molecular Cell Biology 5th edition” Lodish, Berk, Matsudaira, Kaiser, Krieger, Scott, Zipursky, Darnell (2000) lk 173</ref>
Sarkoplasmaatiline retiikulum on oluline kaltsiumi konsentratsiooni regulatsioonis. Selle luumenis on palju kaltsiumiga seonduvaid proteiine, mis teevad võimalikuks kaltsiumi hoiustamise ERis. Kaltsium pääseb luumenisse tänu membraanis olevatele kaltsium-[[ATPaas]]idele. <ref name=Alberts>[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26841/| “Molecular Biology of the Cell 4th edition”] Alberts, Johnson,Lewis (2002)</ref>
==Valkude muutmine endoplasmaatilises retiikulumis==
Enne kui sekreteeritavad valgud transporditakse ERist nende sihtmärk piirkonda, toimub tsütoplasmavõrgustikus nende muutmine ehk modifitseerimine. Modifikatsioonid, mida viiakse läbi ERis, jagunevad neljaks: valkude glükosüleerimine, disulfiidsildade moodustumine, spetsiifiline proteolüüs ning valkude kokkupakkimine ja multimeeride teke.
===Valkude glükosüleerimine===
Enamik membraanidega seotud ja sekretoorseid valke on [[glükoproteiin]]id. Seetõttu on valkude glükosüleerimine üks levinumaid keemilisi modifikatsioone.
Esineb kaks enamlevinud glükosüleerimise tüüpi: O-seoseline ja N-seoseline. N-seoseline glükosüleerimine toimub ERis ning on komplekssem kui O-seoseline. O-seoseline glükosüleerimine toimub [[Golgi kompleks]]is.
N-seoseline glükosüleerimine on oma nime saanud sellest, et oligosahhariidid seotakse valgu külge üle lämmastiku. O-seoseline glükosüleerimine toimub oligosahhariidide seostumisel OH-rühmale. <ref name =Lodish> “Molecular Cell Biology 5th edition” Lodish, Berk, Matsudaira, Kaiser, Krieger, Scott, Zipursky, Darnell (2000) lk 679-685</ref>
===Disulfiidsidemete moodustumine===
Disulfiidsidemete teke on oluline valkude tertsiaar- ja kvarternaarstruktuuride moodustumisel. Disulfiidsed sidemed( –S-S-) moodustuvad valkude [[tsüsteiinijääk]]ide tioolrühmade (-SH) oksüdeerumisel. Kuna [[oksüdeerumine]] toimub spontaanselt, on oluline, et keskkonnas oleks piisavalt oksüdanti. Seega saab disulfiidsete sidemete teke toimuda vaid luumenis, mitte aga tsütoplasmas. Vabadel ribosoomidel sünteesitavad tsütosooli lahustuvad valgud vajavad struktuuri stabiliseerimiseks teisi vahendeid kui disulfiidsidemed. <ref name = Lodish> “Molecular Cell Biology 5th edition” Lodish, Berk, Matsudaira, Kaiser, Krieger, Scott, Zipursky, Darnell (2000) lk 679-685</ref>
===Spetsiifiline proteolüüs===
Mõningad valgud sünteesitakse mitteaktiivsete eellasvalkudena. Seda tüüpi valgud alluvad täiendavale proteolüüsile, mille käigus [[proteaas]]id lõikavad ära kahest aluselisest aminohappest (arginiin ja arginiin või arginiin ja lüsiin) koosneva C-terminaalse otsa pool paikneva piirkonna. Spetsiifiline proteolüüs toimub enamasti Golgi kompleksis, kuid vähemal määral ka ERis. <ref name = Lodish> “Molecular Cell Biology 5th edition” Lodish, Berk, Matsudaira, Kaiser, Krieger, Scott, Zipursky, Darnell (2000) lk 679-685</ref>
===Valkude kokkupakkimine===
Selleks, et valgud oleksid funktsionaalsed, peavad nad omama korrektset [[konformatsioon]]i. Proteiinide õige struktuuri tagamiseks on ER luumenis spetsiaalsed valgud – chaperonid, mis osalevad teiste valkude kokkupakkimisel. Lisaks on õige struktuuri tagamisel olulised ka disulfiidsidemed ning glükoproteiinide puhul glükosüleerimine. Kui valk ei omanda õiget struktuuri, siis liigub ta läbi [[translookon]]i (kanal ERi membraanis) tagasi tsütoplasmasse ning suunatakse lagundamisele [[proteasoom]]i. <ref name = Lodish> “Molecular Cell Biology 5th edition” Lodish, Berk, Matsudaira, Kaiser, Krieger, Scott, Zipursky, Darnell (2000) lk 679-685</ref>
==Valkude transport tsütoplasmavõrgustikku==
1971. aastal avastati, et proteiinide transpordis on oluline roll kanda signaaljärjestusel<ref>[http://jcb.rupress.org/content/170/3/338.full.pdf+html| “Lost in translation” ]Leslie, JCB Vol. 199, No. 1 (2005) </ref>.On tehtud kindlaks, et sekreteeritavad valgud sisaldavad N-terminaalses otsas nn ER liider- e signaaljärjestust. Tavaliselt moodustub signaaljärjestus 16–30 aminohappe jäägist. Signaalpeptiid koosneb positiivselt laetud [[aminohape]]test, mis asuvad peptiidi N-ja C terminaalsetes otstes ning hüdrofoobsetest aminohapetest, mis paiknevad 6–12 positsioonil. Hüdrofoobne piirkond on vajalik, et saaks toimuda proteiini seostumine ERi membraanis olevatele retseptoritele. Kuna liiderjärjestust äratundvad retseptorid paiknevad ERis, siis seetõttu toimubki sekreteeritavate valkude transport läbi tsütoplasmavõrgustiku. Valkude transport ERi toimub kotranslatsiooniliselt (valgusünteesiga samaaegselt).Signaaljärjestuse äratundmises osalevad SRP retseptor ning SRP (signaali äratundmise kompleks). SRP on tsütoplasmas paiknev valguline [[RNA]]-d sisaldav kompleks, mis seostub liiderjärjestuse, ribosoomi suure subühiku ja SRP retseptoriga. Kui signaaljärjestus ja SRP retseptor omavahel seostuvad, siis translatsioon peatub, toimub [[GTP]] hüdrolüüs ning SRP-SRP retseptor-kompleks vabaneb ja signaaljärjestus seostub translookoniga. Kui liiderjärjestus ja translookon on seostunud, siis kanal vabaneb ning sünteesitav valk liigub ER luumeni. Kuna signaalpeptiid ei ole vajalik valgu funktsioonide täitmiseks, eemaldatakse see luumenis [[signaalpeptidaas]]i abil. Kui valgu translatsioon on lõppenud, siis toimub ERis valgu modifitseerimine ning valk suunatakse lõpp sihtpunkti. <ref>“Molecular Cell Biology 5th edition”Lodish, Berk, Matsudaira, Kaiser, Krieger, Scott, Zipursky, Darnell (2000) lk 666-670</ref>
==Endoplasmaatilise retiikulumi stress==
Endoplasmaatilise retiikulumi stress on seisund, mille puhul ERi talitlus on häiritud. Kuna ERil on rakus palju erinevaid ülesandeid, siis võib sellist olukorda esile kutsuda suur hulk erinevaid tegureid. Näiteks [[hüpoksia]], glükoosipuudus, viiruslikud infektsioonid, kaltsiumi regulatsiooni häired jne. Need tegurid põhjustavad ERi luumenis voltimata rakkude kuhjumist, mis viib voltimata valkude vastuseni ehk UPR (unfolded protein response) rajani. UPRi esialgne eesmärk rakus on taastada normaalne ER funktsioneerimine. Kui rakus on käivitatud UPR rada, siis aktiveeritakse nende geenide [[transkriptsioon]] (RNA süntees), mis on seotud proteiinide kokkupakkimisega. Samuti käivitatakse ERAD (ER- assisted degradation), mis aitab voltimata valke suunata tsütosooli lagundamisele. Lisaks inhibeeritakse mõneks tunniks mRNA transleerimine, et piirata ERi minevate valkude hulka. Kui eelpool toodud adaptiivsed mehhanismid ei suuda ER stressi kõrvaldada, siis kutsutakse esile rakusurm. <ref name=Wu> [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16397578| “From acute ER stress to physiological roles of the Unfolded Protein Response” ] Wu, Kaufman, Cell Death and Differentiation (2006)</ref> <ref>[http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19043451| “Cell death and endoplasmic reticulum stress : disease relevance and therapeutic opportunities”] Kim,Xu,Reed, Nature Reviews Drug Discovery 7, (2008) </ref>
==UPRi signalisatsiooni mehhanismid==
Kui kokkupakkimata valgud hakkavad ERi luumenis kogunema, siis hõivatakse kõik valendikus olevad chaperonid. Kui chaperonid seotakse voltimata valkudega, siis vabanevad transmembraansed proteiinid, mis vastutavad UPRi raja indutseerimise eest. Ühe teooria kohaselt võib UPRi indutseerivate proteiinide N-terminaalne ots olla seotud ERi valendikus olevate chaperonidega. Kui voltimata valkude hulk aga tõuseb ning kõik chaperonid hõivatakse, siis hakkavad UPRi esile kutsuvad valgud agregeeruma ning käivitatakse UPR rada. Arvatavasti osalevad UPRi esile kutsumises ka teised mehhanismid. Üheks UPR raja käivitamise võimaluseks võib olla ka voltimata valkude otsene induktsioon UPRi esile kutsuvatele valkudele. <ref name=Wu> [http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16397578| “From acute ER stress to physiological roles of the Unfolded Protein Response” ] Wu, Kaufman, Cell Death and Differentiation (2006)</ref>
==Viited==
{{viited}}
| |||