Endoplasmatisches Reticulum, Skripte von Molekularbiologie

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Vorlesung 2: ER/Kompartimentalisierung (Transport)

Transportprozesse:

 gated transport (Kerntransport): Kern <-> Cytosol (keine Membran muss überwunden werden)

 Transmembran-Transport: Cytosol -> in Kompartimente (z.B: Nukleus, Mitochondrien, Peroxisome, ER, Plastiden)

 vesikulärer Transport: entlang sekretorischer Weg; ER <-> Golgi -> Endosomen, sekr. Vesikel, Lysosomen

Vesikulärer Transport: Budding + Fusion; Vesikel-Bildung > Abschnürung (Budding) > Fusion mit Zielmembran

Warum ist Transport von Proteinen schwer?: groß, hydrophile/hydrophobe Anteile, 3D-Struktur

Translokation (Translokatoren): Proteinkomplexe für Proteintransport; co-translationale Translokation (Translation gekoppelt mit Transport) + post-translationale Translokation (Transport nach Translation)

 Translokatoren mit Signal-Peptidase > spaltet Signalpeptid

Signalsequenz: Informationen wo Proteine hin müssen steckt in ihrer Primärsequenz (Adress-Code); hydrophobe Sequenz am N-Terminus

Lokalisation: Adresscode > Signal Decodierung > Transportsystem

ER-Funktion: Protein-Syntehse (rER), Lipid-Synthese (sER), Detoxifikation (durch cytochrome P450), Ca2+-Speicher; Eingangspforte für den Sekretionsweg (Proteine transportiert vom ER > Golgi)

Wie gelangen Proteine ins ER?: hergestellt an Ribsomen > Signalsequenz bringt sie zu bestimmten Translokatoren > Transport in ER-Lumen

SRP (cotranslationale Translokation): Signal Recognition Particle; bindet an Ribsom (hemmt Translation

Bindung an SRP-Rezeptor auf ER-Membran > Fortsetzung der Translation + Translokation beginnt

Sec61 (posttranslationale Translokation): Protein-Translokator in ER-Membran > Transport ins ER

 Sec62,63,71,72-Komplex: Rezeptor bei posttranslationaler T. (bei Eukaryonten)

 SecA: Rezeptor bei Bakterien

Proteinreifung: Faltung (durch Chaperone), Gylkolysierung, Oligomerisierung, Disulfidbrückenbildung

 Hsp70: atp-abhängige Chaperon-Familie (essentiell bei Proteinfaltung; verhindert Aggregation)

 Calnexin/Calreticulin: Chaperone reguliert durch Glykosylierung; erkennen + unterstützen

unvollständig gefaltenen Proteine

Glykosylierung: Asparagin-gekoppelte (N-linked- Glykosylierung): N-acetylglucosamine, Manose, Glucose mithilfe von Olgiosaccharyltransferase an Asn des Proteins gebunden (Ausnahme Serin, wird in Golgi glykosyliert; das wäre dann eine O-Gykosylierung)

PDI (bei Disulfidbrücken): Oxidoreduktase PDI (protein disulfid isomerase); vermittelt und korriergiert Disulfidbrückebildung (da ER-Lumen oxidierend)

Lysosom: enthält sauere Hydrolasen; Abbau von fehlgefalteten Proteinen

Ubiquitin-Proteasom-System: fehltefaltene mit Ubiquitin-markierte Proteine werden in 26S Proteasom (Proteinkomplex für Proteinabbau) abgebaut (ERAD)

ERAD: ER-assoziierte Degradation: Ubiquitinmarkierung zur Entsorgung fehlgefalteter Proteine, wichtig für Proteostase (Regulation des Proteasoms); ER fühlt Faltungsstatus und passt dementsprechend Translation und Faltungsmaschinerie an UPR (fehlgefaltene Proteine aus Er raus; im Extremfall Apoptose)

UPR: unfolded protein response; führt zur Aktivierung von Genen, die die Chaperonsynthese einleiten (ausgelöst durch fehltgefaltete Proteine, die zur Synthese von mRNA von Genregulationsproteine führen, welche dann andere Gene zur Chaperonsynthese aktivieren > Chaperone in ER sorgen dann für korrekte Faltung

Mitochondrien: Kraftwerk, Atmungskette (chemiosmotische Kopplung), Citratzyklus und ß-Oxidation, Calcium Speicher, Apoptose, eigenes Genom (stellt Proteine selbst her/ aber meisten nimmt von Außen auf)

Transmembran-Transport von Proteinen in Mitochondrien:

 TOM: Translokation durch die äußere Membran (OM)

 TIM 23: lösliche Matrix-Proteine und einige Proteine der inneren Membran (IM)

 TIM 22: IM-Proteine wie zB. Transporter

 SAM: vor allem ß-Barrel Proteine der OM

 OXA: Insertion von Matrixproteinen in die IM

Transport von Proteinen in Mito-Matrix: erfolgt posttranslational; Signal-Sqeunz bindet an Import Rezeptor von TOM > Insertion/Transport in Matrix über TIM-Komplex > Signalpeptidase entfernt dann das Signal; Transport getrieben durch ATP-Hydrolyse + Membranpotenzial (HSP70-Chaperone halten Proteine löslich; H+ Gradient treibt positiv geladene Signalsequenz von Intermembran-Raum in die Matrix)