Б. Альбертс, А. Джонсон, Д. Льюис и др. - Молекулярная биология клетки (djvu) (1129766), страница 251
Текст из файла (страница 251)
Типичная эпителиальная клетка содержит апикальныи домен, обра п1енный во внутреннюю полость или во внешнюю среду и часто характеризующийся наличием таких специализированных структур, как реснички или шеточная каемка микроворсинок; и базолатеральный домен, покрывающий всю остальную клетку. Два домена отделены друг от друга кольцом плотных соединений (см.
рис. )9.24), которые не позволяют липидам и белкам (внешнего монослоя бислоя) диффундиро вать между доменами. В результате молекулярный состав доменов различается. Нервные клетки служат другим примером поляризованных клеток. Плазматиче с кая мембрана аксона и нервных окончаний приспособлена для сигнализации другим клеткам, тогда как плазматическая мембрана тела клетки и дендритов специализиру ется на получении сигналов от других клеток.
Домены имеют различный белковый состав. Исследования белкового транспорта в культуре нервных клеток показали, что в отношении везикулярного транспорта из транс сети Гольджи на поверхность клет. ки плазматическая мембрана тела клетки и дендритов напоминает базолатеральную мембрану поляризованной зпителиальной клетки, а плазматическая мембрана аксона н нервных окончаний напоминает апикальный домен такой клетки (рис. ) 3,7 3 ). Таким образом, некоторые белки, направляктщиеся в определенный домен эпителиальной клетки, также направляются в соответствующий домен нервной клетки.
3 3.5.9. Различные механизмы сепективно направляют мембранные белки и липиды в соответствующие домены ппазматической мембраны В принципе, различия между доменами плазматической мембраны не должны загитсегь от направленной доставки соответствующих мембранных компонентов. Вместо ггпгго, мембранные компоненты могут быть доставлены в любую область клеточной гктгкгрхностн, а затем селективно стабилизироваться в одних областях иселективно уничтожаться в других. Несмотря на то что такая стратегия случайной доставки, с шюледующим удерживанием или удалением компонентов в некоторых случаях пшк>льзуется, доставка часто специфически предназначается для определенного кп мбгранного домена. Зггителиальные клетки часто секретируют один набор продук- Йб.трвслортнзтрамс-сенГольджевтз)зненпеточнобпространспккзкзоцитоз )2Ю апикапьный транспортный пузырек базолатерапьный транспортный пузырек базопатеральная ранняя зндосома плотное соединение 1 ф глранссеть Гольдин ® /' ,,=к 4 ..
=Ф вЂ” Ф-Ф-4"""т" ПРЯМАЯ СОРТИРОВКА МЕМВРАННЬВ ЕЕЛКОВ В ТРАНС. СЕТИ ГОЛЬД)КИ' НЕПРЯМАЯ СОРТИРОВКА. ' Осуц(есталяемдя ЧЕРЕЗ ЭНДОСОМЫ Рис. 13.72. Два пути сортировки мембранных белков в поляризованной зпителиальной клетке. Ново- синтезированные белки могут достичь своего домена илазматической мембраны по (о) прямому специфическому пути или (б) непрямому пути. В непрямом пути белок захватывается посредством зндацитоза из неправильного домена плазматической мембраны и затем транспортируется в правильный домен в составе ранних зндосом, то есть посредством трансцитоза. Непрямой путь используется в гепатоцитах печени для доставки белков в апикальный домен клеток, выстилающих гкелчные протоки.
Однако в других случаях используется прямой путь, например, в описанном в тексте зависимом от липидных рафтов механизме зпителиальных клеток, ответствующем структурном окружении эти белки узнаются белками оболочки, упаковывающими их в соответствующие транспортные везикулы в ТГГ. Базолатеральные сигналы, узнающиеся в ТСГ, также функционируют в эндосомах для на правления белков обратно в базолатеральнукг плазматическую мембрану после их зндоцитоза. "г 3.5.10. Синаптические пузырьки могут напрямую образовываться из знДОЦИТОзных ПУзыГзькоа Нервные клетки (и некоторые эндокринные клетки) содержат два типа секреторных везикул. Как и все секреторные клетки, эти клетки обычным образом упаковывают белки и пептиды в секреторные пузырьки с плотной сердцевиной для высвобождения в регулируемом секреторном пути. Однако они используют другой специализированный класс очень маленьких (-50 нм в диаметре) секреторных везикул, носящих название синаптических пузырьков.
Эти пузырьки образуются особым образом. В нервных клетках синаптические пузырьки содержат маленькие молекулы нейромедиаторов, например: ацетилхолин, глутамат, глицин 1240 С(вета йгг ВцутрЕННЯЯ Органмэация Кяатизу и у аминомасляную кислоту (ГАМК), которые опгтсредуют быструю передачу сигнала от клетки к клетке в химических синапсах. Как обсуждалось ранее, когда потенциал действия достигает нервного окончания, он запускает высвобождение пузырьками своего содержимого за долю миллисекунды. Некоторые нейроны посылают 1000 сигналов в секунду, каждый раз выделяя нейромедиатор. Такое быстрое высвобождение возможно, потому что пузырьки располагаются вблизи плазмагической мембраны и готовы к слиянию, которое произойдет только когда потенциал действия вызовет вход Саз' в нервное окончание.
Лишь малая часть синаптических пузырьков нервного окончания сливается с плазматической мембраной в ответ на каждый потенциал действия. Но для того чтобы нервное окончание быстро реагировало, пузырьки должны очень быстро заново наполняться после их опустошения. Таким образом, большинство синап тических пузырьков образуется не из мембраны Гольджи в теле нервной клетки, а в результате локальной рециркуляции из плазматической мембраны нервного окончания. Считают, что компоненты мембраны синаптических пузырьков снача ла доставляются в плазматическую мембрану по конститутивному секреторному пути, а затем возвращаются оттуда эндоцитозом. Но вместо того чтобы сливаться с эндосомами, болыпингтво зндоцитозных везикул немедленно заполняется ней ромедиаторами с образованием синаптических пузырьков.
Мембранные компоненты синаптических пузырьков включактт в себя транспортеры, переносящие опосредующий быструю синаптическую передачу сигнала нейромедиатор из цитозоля, где он синтезируется. После загрузки нейромедиат ором везикулы возвращаются к плазматической мембране, где они ждут до тех пор, пока клетка не будет стимулирована. После высвобождения нейромедиатора мембранные компоненты пузырьков в эндоцитозных везикулах возвращаются внутрь клетки и повторно используются (рис.
13.73). .:;.:, достлвкл компонентов СИНАПТИЧЕСКОГО ПУЗЫРЬКА в пвшмлтическую МЕМБРАНУ ЭНДОЦИТОЗ КОМПОНЕНТОВ СИНАПТИЧЕСКОГО ПУЗЫРЬКА И ОБРАЗОВАНИЕ НОВОГО СИНАПТИЧЕСКОГО ПУЗЫРЬКА НАПРЯМУЮ ~";::1 3 эндоцитозкОмпОнентОВ СИНАПТИЧЕСКОГОПУЗЫРЬКА И ДОСТАВКА В ЭНДОСОМУ ~Ь'",' г ОТШНУРОВЫВАНИЕ фь, СИНАПТИЧЕСКОГО ПУЗЫРЬКА ОТ ЭНДОСОМЫ З ЗАГРУЗКА НЕЙРОМЕДИАТОРА в' В СИНАПТИЧЕСКИЙ ПУЗЫРЕК ГГ.,',- В СЕКРЕЦИЯ НЕЙРОМЕДИАТОРА ПУТЕМ ЭКЗОЦИТОЗА В ОТВЕТ НА ПОТЕНЦИАЛ действия Рис. 13.73. Образование синаптического пузырька.
Эти очень маленькие однородные пузырьки содержатся только в нервных клетках и некоторых зндокри нных клетках, где они хранят и секрети руют малые молекулы нейромедиаторов. Импорт нейромедиатора напрямую в маленькие зндоцитозные пузырьки, образующиеся из плазматической мембраны, опосредуегся мембранными белками-переносчиками, работающими как анти- порты и зависящими от градиента Н; поддерживаемого протонными насосами в мембране пузырьков.
535,траспортиатраносетиГопьджиаоанеипепэчноепространств(ввкаоциэов '1241 Поскольку синаптических пузырьков много и они относительно однородны по форме, их можно выделить в большом количестве. Благодаря этому они являются наиболее полно охарактеризованными органеллами клетки. Точный количествен ный протеомный анализ позволил идентифицировать компоненты синаптических пузырьков (рис. (3.74). (синаптобрввин) Чглутаматврвносчик мат Раза Рис.
13.74. Модель синаптического пузырька в масштабе. На рисунке показан срез через синаптический пузырек. Белки и липиды изображены в масштабе в соответствии с их известной стехиометрией н известной или приблизительной структурой. Показано только около 70 ус мембранных белков, по оценкам, присутствующих в мембране. Таким образом, полная модель выглядела бы еще более густонаселенной, чем представленная здесь. Мембрана каждого синаптического пузырька содержит 7000 молекул фосфолипидов, 5700 молекул холестерина и около 50 молекул различных интегральных мембранных белков, которые значительно различаются по относительному содержанию и все вместе вносят примерно 600 трансмембранных и-спиралей.
Среди белков пузырька преобладает ч-5НАКЕ синаптобревин (-70 копий/пузырек). 3а счет свой филаментной структуры он выступает из плотного переплетения цитоплазматических доменов белков, которые практически полностью покрывают поверхность веэикулы. Ч-АТРаза, которая использует гидролиэ АТР для накачки Н' в люмен, наоборот, присутствует в 1-2 копиях на пузырек. Градиент Н обеспечивает энергией импорт нейромедиаторов антипортом Н'/нейромедиатор, который нагружает каждый пузырек 1800 молекулами нейромедиатора, например глутамата, один из которых показан в масштабе.
(Адаптировано иэ 5. Та)гаптоп ет а)., Се(0 127: 831-846, 2006. С любезного разрешения издательпва Е)эеч|ег.) Занп)огэение Клетки способны секретировать,чолекулы посредством экэоцитоэа либо по конститутивному, либо по регулируемому пути. Если регулируемый путь работает только в специализированных секреторных клегнках, то конститу- 1242 Часть 1Ч. Внутренняя организация клетки тивный путь свойственен всем эукариотическим клеткам и характеризуется непрерывныч везикулярным транспортом из ТСГ в плазматическую мембрану. В регулируемом пути молекульс хранятся либо в секреторных пузырьках, либо в синаптических пузырьках, которые не сливаются с мембраной для высвобождения своего содержимого до тех пор, пока не получат соответствующий сигнал.
Секреторные пузырьки, содержащие белки для секреции, отпочковываются от ТСГ. Секреторные белки концентрируются в процессе образования и созревания секреторных пузырьков. Синаптические пузырьки, встречающиеся только в нервных клетках и некоторьп эндокринных клетках, образуются из эндоцитозньп пузырьков и эндосом и опосредуют регулируемую секрецию малых молекул нейромедиаторов. Белки доставляются из ТСГ в плазматическую мембрану по консгпигпутивному пути, за исключением белков, которые направляются в другие пути или удерживаются в аппарате Гольджи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
