Molekulare Zellbiologie II (Zytologie)

Molekulare Zellbiologie für 2. Semester Medizin UZH

Molekulare Zellbiologie für 2. Semester Medizin UZH


F. M.
Diese Lernkarten bieten einen umfassenden Überblick über die molekulare Zellbiologie auf Universitätsniveau, mit Fokus auf Proteine, Membranen und Vesikelverkehr. Sie decken Themen wie Endozytose, Exozytose, den sekretorischen Weg und die Rolle des Golgi-Apparats ab. Besonders behandelt werden Prozesse wie die Aufnahme und Abgabe von Vesikeln, die Funktion von Rezeptoren und die Modifikation von Proteinen. Ideal für Studierende der Medizin, die sich auf Zytologie spezialisieren möchten.
Flashcards
58
Students
4
Language
German
Category
Medical
Level
University
Created / Updated
19.03.2016 / 01.06.2018

Flashcards

Proteinsortierung (lysosomale Proteine)

· lysosomale Signal-Sequenz

· Cystinosin (Transporter der lysosomalen Membran)

  · exportiert Cystin (H+ gesteuert)

  · bei Fehlfunktion kommt es zu Cystinose

  · Typische Sequenz am C-Terminus (liegt im Cytoplasma):   -Gly-Tyr-X-X-  /  -G-Y-X-X-

Lernziele "Sekretorischer Weg"

Sekretorischer Weg

1.  Proteinsynthese am rER

2.  Aufnahme des Proteins ins ER

3.  Sortierung im Golgi-Apparat

4a. Abgabe über Transportvesikel nach extrazellulär

4b. Aufnahme ins Endosom und Abgabe ins Lysosom

Sekretorischer Weg (Aufnahme des Proteins ins ER)

· Proteine besitzen eine AS-Sequenz mit einem hydrophoben Block am N-Terminus

· Proteine können bereits während der Synthese ins ER aufgenommen werden

 

· wasserlösliche Proteine werden ganz ins Lumen aufgenommen (s. unten)

· transmembrane Proteine werden in die ER-Membran eingelagert (komplexer Vorgang)

 

· Prinzip der Aufnahme von wasserlöslichen Proteinen:

  1.  ER-Signalsequenz wird vom SRP (Signal-recognition particle / verlangsamt Proteinsynthese) gebunden

  2.  SRP bindet an Rezeptor in der ER-Membran

  3.  SRP-Rezeptor bindet an einen Translokations-Kanal

  4.  Signal-Sequenz des Proteins bindet an Translokations-Kanal und öffnet diesen (GTP-Verbrauch)

  5.  SRP dissoziiert vom Protein → Proteinsynthese läuft wieder normal ab

  6.  Protein wird direkt ins ER-Lumen synthetisiert

  7.  Signalsequenz wird von einer Signal-Peptidase abgeschnitten → Kanal wird geschlossen

Sekretorischer Weg (Topologie von Membranproteinen)

STA = Internal Stop-Transfer Anchor Sequence (nie mit SA verbunden / hydrophob / stopt Translokation)

SA  = Internal Signal-Anchor Sequence (immer mit positiven AS verknüpft)

+++ = positive AS-Reste (immer auf cytosolischer Seite / mit SA verknüpft)

 

· zu Lernen: Typ I / II / III

· Beispiele:

  · Na+/K+ - ATPase  (Typ I / Typ II / Multipass)

  · GPI-verankerte Proteine

Sekretorischer Weg (Modifikationen im ER)

· Bildung von Disulfidbrücken

  · Cystein wird oxidiert durch PDI (protein disulfide isomerase / kann zu ROS führen)

  · Disulfidbrücken tragen zur Stabilität und Resistenz gegenüber pH und Enzymen bei

 

· Glykosylierung

  · ER-Enzyme (OPT / oligosaccharide protein transferase)

  · Oligosaccharid wird über N-Acetylglucosamin an Asn angehängt (Sequenz: -Asn-X-Ser- oder -Asn-X-Thr-)

     · Oligosaccharid besteht aus 3x Glucose / 9x Mannose / 2x N-Acetylglucosamin → 14 Zucker

     · für Transport in Golgi wird 3x Glucose und 1x Mannose abgeschnitten → nur noch 10 Zucker

     · die ersten 7 Zucker werden cytosolisch auf Dolichol-Phosphat aufgebaut, bevor das Oligosaccharid ins Lumen "flipt"

  · ermöglicht Schutz / Transportsignal / Erkennungssignal

  · 50% aller Proteine sind glykosyliert

 

· Proteolyse

Sekretorischer Weg (Glykosylierung im Golgi-Apparat)

1.  es werden einige Mannose-Zucker vom Oligosaccharid abgespalten

2.  in der "terminalen Glykosylierung" werden komplexe Strukturen angehängt

 

· O-linked glycosylation

  · findet im cis-Golgi statt (nach der N-Glykosylierung und der Proteinfaltung)

  · Glykane werden an O-Atome von Serin und Threonin (und Hydroxylysin / -prolin) angehängt

  · wichtig für den Proteintransport

Sekretorischer Weg (Insulin)

1.  Preproinsulin aus mRNA im Pankreas wandert in das ER

2.  Signal-Sequenz wird abgeschnitten und Disulfidbrücken werden gebildet → Proinsulin

3.  Endonuklease im Golgi schneidet 31 Aminosäuren heraus → Insulin

4.  Insulin reift in den endokrinen Zellen der Langerhans-Inseln aus

5.  Signalsequenz wird verpackt und recycled

6.  bei einer Stimulation der β-Zellen wird Insulin ins Blut sezerniert

Sekretorischer Weg (fehlgefaltete Proteine)

· fehlgefaltete Proteine verbleiben im ER-Lumen

· Chaperone binden an diese Proteine, bis sie richtig gefaltet sind

· werden die Proteine nicht richtig gefaltet, werden sie im Proteasom abgebaut

· fehlgefaltete Proteine aktivieren UPR (unfolded protein response) → Protein- und Chaperonsynthese wird erhöht

· zuviele fehlgefahltete Proteine führen zu ER-Stress → Apoptose oder Krebs

Sekretorischer Weg (M6P-Proteine)

1.  Proteine werden im ER und cis-Golgi mit Mannose-6-Phosphat bestückt

2.  im Trans-Golgi binden M6P-Rezeptoren an die M6P-Proteine

3.  vom Trans-Golgi wandern die M6P-Protein-Rezeptor-Komplexe zum Lysosom

4.  der tiefe pH im Lysosom führt zum dissoziieren des M6P-Rezeptors

5.  M6P-Rezeptor wird zurück zum Trans-Golgi transportiert

Sekretorischer Weg (regulative und konstitutive Exozytose)

konstitutiv

  · Standardweg

  · Vesikel verschmelzen unkontrolliert mit der Zellmembran

     · in den Vesikeln enthaltenes Sekret wird sezerniert

     · in den Vesikeln enthaltene Membranproteine verbleiben in der Plasmamebran

 

regulativ

  · nur in spezialisierten sekretorischen Zellen

  · Sekret befindet sich in sekretorischen Vesikeln

  · sekretorische Vesikel sammeln sich in der Nähe der Plasmamembran

  · Fusion findet erst statt, wenn ein Signal (Hormon, Neurotransmitter, ...) von aussen eintrifft

Lernziele "Vesikelverkehr"

Vesikelverkehr (Protein-Import-Mechanismen)

· freie Diffusion / Transport (in nukleären Poren)

· Translokator-Proteine (in den Mitochondrien / Peroxisomen / im ER)

· Vesikel (im ER / Golgi / Lysosom / Plasmamembran)

Vesikelverkehr (budding)

1.  Cargo wird von Rezeptoren in der Plasmamembran gebunden

2.  Adaptin bindet an Rezeptoren

3.  Clathrin bindet an Adaptin

4.  Dynamin (GTPase) schnürt Vesikel von der Plasmamembran ab

5.  Adaptin-Clathrin-Komlex löst sich vom Vesikel

 

· die sieben Phosphoinositole in der Membran beeinflussen die Destination der endozytierten Vesikel

 

Herkunft → Mantel → Destination:

  · Golgi-Apparat             →  Clathrin + Adaptin 1    → Lysosom (via Endosom)

  · Plasmamembran      →  Clathrin + Adaptin 2    → Endosom

  · ER                                    →  COP II                                 → Golgi-Apparat

  · Golgi-Apparat             →  COP I                                  → ER

 

Vesikelverkehr (Transportart)

· Vesikel werden über Motorproteine auf Aktinfilamenten und Mikrotubuli transportiert

Vesikelverkehr (SNARE-Komplex)

· SNARE-Komplex = VAMP (v-SNARE) + Syntaxin + SNAP-25 (t-SNARE)

 

1.  Rab-Protein (GTPase) auf Vesikel bindet an Rezeptor-Protein in der Membran

2.  v-SNARE des Vesikels verbindet sich mit dem t-SNARE der Membran (target membrane)

3.  Vesikel kann mit der Membran fusionieren (nur ~1.5nm Abstand bevor Fusion / benötigt Ca2+ für Fusion)

4.  NSF (ATPase / enthält Adaptorprotein α-SNAP) baut den SNARE-Komplex ab

 

Rab-Proteine sind spezifisch:

  · Rab 1 + 2:   ER → Golgi → ER

  · Rab 5:         Endosom

  · Rab 8:         Trans-Golgi-Netzwerk (TGN) → Plasmamembran

  · Rab 6, 33:    Golgi → Golgi

Vesikelverkehr (Endozytose)

1.  kontinuierliche Aufnahme von Molekülen

      · Pinocytose:     kleine Vesikel (< 150nm / machen alle Zellen)

      · Phagocytose:  grosse Vesikel (> 250nm / Phagosome für Bakterien)

     → Möglichkeit der Abgabe an andere Zelle (Transzytose)

 

Nur Endozytose:

2.  Aufnahme der Vesikel in das frühe Endosom (~ pH 6)

     → Möglichkeit der Abgabe an die Plasmamembran (recycling)

3.  Transport vom frühen Endosom in das späte Endosom (~ pH 5.4)

4.  Transport vom späten Endosom in das Lysosom (~ pH 5)

 

· Zelloberfläche verändert sich nicht, weil Endozytoserate = Exozytoserate

· Rezeptor-vermittelte Endozytose ermöglicht effiziente, gleichzeitige Aufnahme mehrerer Moleküle (z.B. LDL-Rezeptor)

Vesikelverkehr (Entose)

· Aufnahme ganzer, lebender Zellen

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