Апарат Гольджі.

Апарат Гольджі є компонентом всіх еукаріотичних клітин (практично єдиний виняток – еритроцити ссавців). Він являє собою найважливішу мембран органел, керуючу процесами внутрішньоклітинного транспорту. Основними функціями апарату Гольджі є модифікація, накопичення, сортування і направлення різних речовин у відповідні внутрішньоклітинні компартменти, а також за межі клітини. Він складається з набору оточених мембраною сплощені цистерн, що нагадують стопку тарілок. Кожна стопка Гольджі (у рослин звана діктіосоми) зазвичай містить від чотирьох до шести цистерн, які мають, як правило, діаметр близько 1 мкм . Число стопок Гольджі в клітці в значній мірі залежить від її типу: деякі клітини містять одну велику стопку, тоді як в інших є сотні дуже маленьких стопок.

Зі стосами Гольджі завжди асоційована маса дрібних (діаметром приблизно 60 нм) обмежених мембраною бульбашок. Вважають, що ці бульбашки (бульбашки Гольджі) переносять білки і ліпіди в апарат Гольджі, транспортують їх з нього і між іншими цистернами. Багато бульбашки є облямованими і покриті клатріном або іншим специфічним білком. Часто можна бачити, як такі облямовані пухирці отшнуровиваются від цистерн Гольджі.

Апарат Гольджі має дві різні боки: формирующуюся, або цис-бік і зрілу, або транс-бік. Цис-сторона тісно пов’язана з перехідними елементами ЕР; транс-сторона розширюється, утворюючи трубчастий ретикулум, званий транс-мережею Гольджі. Білки і ліпіди у складі невеликих бульбашок потрапляють в стопку Гольджі з цис-боку, а залишають її, прямуючи в різні компартменти, разом з бульбашками, що утворюються на транс-стороні. Переходячи з однієї стопки Гольджі в іншу, ці молекули зазнають послідовні серії модифікацій.

Незважаючи на те, що в будові і механізмах функціонування апарату Гольджі залишається ще багато неясного, очевидно, що він виконує надзвичайно різноманітні і важливі для клітини функції. Найбільш вивчені з них полягають у транспорті і хімічної модифікації секретується продуктів.

Добре розвинений апарат Гольджі присутня не тільки в секреторних, але і практично у всіх клітинах еукаріотичних організмів. Це не дивно, тому будь-яка клітина повинна постійно регенерувати і оновлювати свою мембрану, підтримувати специфічність своїх органел, утворювати лізосоми і т.п.

Останнім часом інтерес дослідників до апарату Гольджі різко зріс, і в результаті швидко накопичуються все нові і нові дані про цю найцікавішу органел і її участь у процесах внутрішньоклітинного мембранного транспорта.Кому належить честь відкриття апарату Гольджі, досі невідомо. Вперше схожу структуру описав La Valette St. George в 1865-1867 роках. Згодом багато вчених відзначали схожість цієї структури з органел, описаної Камілло Гольджі в 1898 році. Однак є сумніви в тому, що La Valette St. George дійсно ясно бачив ту структуру, яку описував. Незалежно від Гольджі “діктіосом” (як стали називати нову органел) спостерігали Platner (1889), Murray (1898) і, ймовірно, чимало інших дослідників, беручи до уваги різноманітність вивчалися тоді тканин і клітин, а також численність застосовувалися способів фіксації і забарвлення препаратів . Тим не менше саме Гольджі першим створив метод, який дозволив безпомилково виділити нову структуру на тлі інших клітинних органел і описати деякі деталі її будови та місцезнаходження у клітці. Метод Гольджі полягав у фіксації тканини розчином біхромату натрію з наступним забарвленням азотнокислим сріблом. За допомогою цього методу Гольджі виявив в деяких нервових клітинах невідому йому раніше структуру, яку він назвав “внутрішньою мережею”. Згодом, з удосконаленням методів, було доведено існування цієї органели в клітинах інших тканин.

Глікозилювання білків

Глікозилювання називають процес приєднання до поліпептидного ланцюга різних вуглеводних залишків. Всі секретуються білки еукаріот бувають в тій чи іншій мірі глікозильованого.

N-глікозилювання
N-глікозилювання здійснюється по аспарагін, розташованому через один амінокислотний залишок від триптофану, і відбувається постадійно. Процес цей  має наступні стадії:

1) перебуваючи в шорсткою ЕПР, білок взаємодіє з мембранозв’язаних донором оліго-сахаридов доліхол-фосфатом (Dol), переносящим на білок слаборазветвленние олігосахарідную ланцюжок, що складається з дев’яти залишків манози (Man) і трьох залишків глюкози (Glc). Цей ланцюжок прикріпляється до білка через два залишки N-ацетилглюкозамін (NAcGlc). Інгібітором цієї реакції є антибіотик тунікоміцін. Виглядає реакція наступним чином:

Glc Glc
I I
Glc Glc
I I
Glc Glc
I I
Man Man Man Man Man Man
I I I I I I
Dol + Man Man Man”>polypeptide + Man Man Man —–> Dol + Man Man Man
I I / I I /
Man Man Man Man
I / I /
Man Man
I I
NAcGlc NAcGlc
I I
NAcGlc NAcGlc
I I
Dol polypeptide

2) В ЕПР працюють також глюкозидази I і глюкозидази II, які потім видаляють залишки глюкози від отриманого глікопротеїну (інгібітором цієї реакції є дезоксінойріміцін):

Glc
I
Glc
I
Glc
I
Man Man Man Man Man Man
I I I I I I
Man Man Man Man Man Man
I I / I I /
Man Man —–; Man Man
I / I /
Man Man
I I
NAcGlc NAcGlc
I I
NAcGlc NAcGlc
I I
polypeptide polypeptide

3) Локалізований в цис-Гольджі фермент маннозідаза I видаляє чотири залишку манози:

Man Man
Man
I I I
Man Man Man Man Man
I I / I /
Man Man Man Man
I / I /
Man —– Man
I I
NAcGlc NAcGlc
I I
NAcGlc NAcGlc
I I
polypeptide polypeptide

4) У медіа-Гольджі працюють ферменти NAcGlc-трансфераза I, маннозідаза II і NAcGlc-трансфераза II, що каталізують реакції (1), (2) і (3) відповідно:

Man Man NAcGlc Man Man
NAcGlc NAcGlc NAcGlc
I / II / III
Man Man Man Man Man Man Man Man
I / I / I / I /
Man (1) Man (2) Man (3) Man
I —– I —– I —– I
NAcGlc NAcGlc NAcGlc NAcGlc
IIII
NAcGlc NAcGlc NAcGlc NAcGlc
IIII
polypeptide polypeptide polypeptide polypeptide

Після проходження реакцій (1) і (2) глікопротеїн набуває стійкість до дії ендонуклеази H (EndoH). На всіх попередніх стадіях обробка Endo H призводить до повного відщеплення олігосахарідной послідовності. Завдяки цій особливості, стійкість до Endo H є важливою ознакою, що дозволяє говорити про те, що даний білок був транспортований в медіа-Гольджі.

5) NAcGlc-трансферазаIV, локалізована або в медіа-Гольджі, або в транс-Гольджі, приєднує ще один залишок NAcGlc

NAcGlc NAc Glc NAcGlc NAcGlc NAcGlc
I I I I /
Man Man Man Man
I / I /
Man Man
I”>I —–> I
NAcGlc NAcGlc
I I
NAcGlc NAcGlc
I I
polypeptide polypeptide

6) У транс-Гольджі ферменти фукозілтрансфераза, галактозілтрансфераза і сіалілтрансфераза завершують модифікацію, відповідно приєднуючи до глікопротеїну фукози, три залишку галактози (Gal) і три залишку сіалова кислоти (SA):

SA SA SA
I I I
Gal Gal Gal
I I I
NAcGlc NAcGlc NAcGlc NAcGlc NAcGlc NAcGlc
I I / I I /
Man Man Man Man
I / I /
Man Man
I”>I ——> I
NAcGlc NAcGlc
I I
NAcGlc NAcGlc – Fucose
I I
polypeptide polypeptide

N-глікозилювання білків, що направляються в лізосоми

N-глікозилювання білків, що направляються в лізосоми, відбувається

трохи інакше. При попаданні в цис-Гольджі вони піддаються дії

N-ацетилглюкозаминфосфотрансферазы, приєднуйся NAcGlc через

фосфатну групу (P) до шостого залишку манози:

Man Man Man Man Man Man

I I I I I I

Man Man Man Man Man Man-P-NAcGlc

I I / I I /

Man Man Man Man

I / I /

Man —–> Man

I I

NAcGlc NAcGlc

I I

NAcGlc NAcGlc

I I

polypeptide polypeptide

Потім маннозідазаI і інший фермент цис-Гольджі, фосфодіефіровая

глікозідаза, видаляють три залишку манози і NAcGlc:

Man Man Man Man

I / I /

Man ——–> Man

I I

NAcGlc NAcGlc

I I

NAcGlc NAcGlc

I I

polypeptide polypeptide

Наявність манози-6-фосфату в глікопротеїну необхідно для

подальшого пізнавання в транс-Гольджі та напрямки в лізосоми.

“Відбір” лізосомних білків здійснюється за допомогою

манози-6-фосфатного рецептора.

O-глікозилювання

У процесі О-глікозилювання відбувається приєднання одного-двох вуглеводних залишків переважно по серину і триптофану, але іноді і по іншим амінокислотним залишкам (наприклад, по гідроперіну, як це відбувається в рослинних білках интенсиности). В одній молекулі поліпептиду може бути безліч сайтів О-глікозилювання.

Дріжджова інвертаза, наприклад, містить 150 залишків манози на молекулу.

О-глікозилювання відбувається без участі мембранозв’язаних посередника. Існують дані про те, що процес О-глікозилювання починається дуже скоро після покидання білком ендоплазматичного ретикулуму, можливо, вже в проміжному компартменте, і продовжується, ймовірно, в декількох відділах апарату Гольджі.

Протеоглікани: приєднання до полісахаридів

Синтез протеогліканів включає в себе приєднання до білка

великої кількості полісахаридів, чия маса може бути в десять разів

більше маси самого білка. Збірка полісахаридних ланцюгів – складний

процес, що складається з ряду стадій, що розрізняються у різних

протеогліканів. Основні реакції, що йдуть при цьому, такі:

1) перенесення ксилози від UDP-ксилози, каталізуються

ксілозілтрансферазой;

2) нарощування полисахаридной ланцюжка шляхом переносу

моносахаридів від відповідних нуклеосахаров за допомогою

специфічних глікозилтрансфераз;

3) численні модифікації продукту. Доведено, що всі ці

процеси (за винятком, може бути, перенесення ксилози) відбуваються в

апараті Гольджі. Для виділення всіх ферментів, що беруть в них

участь, потрібні подальші дослідження.

Протеоглікани: сульфатування

Сульфатування протеогліканів, глікопротеїнів і гліколіпідів

є однією з останніх стадій їх дозрівання. Припускають, що

воно відбувається в дистальних відділах апарату Гольджі, можливо, в

транс-Гольджі.

Глікопротеїн: сульфатування

Сульфатування протеогліканів, глікопротеїнів і гліколіпідів є однією з останніх стадій їх дозрівання. Припускають, що воно відбувається в дистальних відділах апарату Гольджі, можливо, в транс-Гольджі.

Гліколіпіди: сульфатованих

Сульфатування протеогліканів, глікопротеїнів і гліколіпідів є однією з останніх стадій їх дозрівання. Припускають, що воно відбувається в дистальних відділах апарату Гольджі, можливо, в транс-Гольджі.

Comments are closed.