Содержание

Комплекс Гольджи

Комплекс, или аппарат, Гольджи назван так в честь открывшего его ученого. Это клеточная органелла имеет вид комплекса полостей, ограниченных одинарными мембранами. В растительных клетках и у простейших представлен несколькими отдельными более мелкими стопками (диктиосомами).

Строение аппарата Гольджи

Комплекс Гольджи по внешнему виду, видимому в электронный микроскоп, напоминает стопку наложенных друг на друга дискообразных мешочков, около которых находится множество пузырьков. Внутри каждого «мешка» находится узкий канал, расширяющийся на концах в так называемые цистерны (иногда цистерной называют весь мешочек). От них отпочковываются пузырьки. Вокруг центральной стопки формируется система взаимосвязанных трубочек.

С наружней, имеющей несколько выпуклую форму, стороны стопки образуются новые цистерны путем слияния пузырьков отпочковывающихся от гладкой эндоплазматической сети. На внутренней стороне цистерны завершают свое созревание и распадаются снова на пузырьки. Таким образом, цистерны (мешочки стопки) Гольджи перемещаются от наружней стороны к внутренней.

Часть комплекса, располагающаяся ближе к ядру, называется «цис». Та, что ближе к мембране, – «транс».

Микрофотография комплекса Гольджи

Функции комплекса Гольджи

Функции аппарат Гольджи разнообразны, в общей сложности сводятся к модификации, перераспределению синтезированных в клетке веществ, а также их выведению за пределы клетки, образованию лизосом и построению цитоплазматической мембраны.

Активность комплекса Гольджи высока в секреторных клетках. Белки, поступающие из ЭПС, концентрируются в аппарате Гольджи, затем переносятся к мембране в пузырьках Гольджи. Ферменты секретируются из клетки путем обратного пиноцитоза.

К приходящим в Гольджи белкам присоединены олигосахаридные цепочки. В аппарате они модифицируются и служат маркерами, с помощью которых белки сортируются и направляются по своему пути.

У растений при формировании клеточной стенки Гольджи секретирует углеводы, служащие матриксом для нее (целлюлоза здесь не синтезируется). Отпочковавшиеся пузырьки Гольджи перемещаются с помощью микротрубочек. Их мембраны сливаются с цитоплазматической мембраной, а содержимое включается в клеточную стенку.

Комплекс Гольджи бокаловидных клеток (находятся в толще эпителия слизистой оболочки кишечника и дыхательных путей) секретирует гликопротеин муцин, который в растворах образует слизь. Подобные вещества синтезируются клетками кончика корня, листьев и др.

В клетках тонкого кишечника аппарат Гольджи выполняет функцию транспорта липидов. В клетки попадают жирные кислоты и глицерол. В гладкой ЭПС происходит синтез своих липидов. Большинство из них покрываются белками и посредством Гольджи транспортируются к клеточной мембране. Пройдя через нее, липиды оказываются в лимфе.

Важной функцией является формирование лизосом.

Строение и функции комплекса Гольджи

Строение и функции комплекса Гольджи связаны с завершением модификации веществ, поступающих из ЭПС, и их перераспределением в свои пункты назначения.

В животных клетках чаще всего имеется один крупный комплекс Гольджи, в растительных — несколько более мелких стопок, которые называют диктиосомами.

По своему строению аппарат Гольджи представляет собой стопку мембранных дисков (с полостями внутри). Каждый такой диск называют цистерной

. Каждая цистерна расширяется к краям. Кроме дисков в состав аппарата входят и связанные с ними везикулярные пузырьки, а также (предположительно) окружающая мембранная сеть, связывающая вместе отдельные цистерны.

Сторона Гольджи, обращенная к ядру, называется цис-отделом. Сторона, обращенная к плазмалемме, – транс-отделом. Также выделяют срединных отдел. Ферментативный состав разных отделов различен, поэтому в каждом из них происходят свои химические реакции, т. е этапы модификации веществ. Вещество, проходя по цистернам как по конвейеру, постепенно приобретает необходимое химическое строение и функциональность.

Из эндоплазматической сети, синтезируемые там белки, жиры и углеводы, попадают в комплекс Гольджи с помощью визикул (пузырьков, окруженных мембраной). При этом белки имеют сигнальные химические метки (в виде олигосахаридов), которые «сообщают» комплексу Гольджи, что с ними делать.

На данном рисунке-схеме показано как белок, который был синтезирован в ЭПС, пройдя через аппарат Гольджи, становится компонентом клеточной мембраны. Белок здесь обозначен зеленой овалом. Прикрепленный к нему элемент розового цвета обозначает углевод, связанный с белком. По-сути транспортируется и модифицируется не белок, а гликопротеин (углевод+белок).

Наращивание цитоплазматической мембраны — лишь одна из функций комплекса Гольджи. Также за пределы клетки путем экзоцитоза выделяются компоненты межклеточной жидкости, матрикс клеточных стенок (у растений), различные секреты (у секреторных клеток) и др.

Другая функция – это образование лизосом – клеточных органелл, содержащих в основном ферменты для расщепления поступающих в клетку сложных веществ.

Также в Гольджи образуются транспортные везикулы, доставляющие вещества к другим клеточным органеллам.

Гольджи аппарат, функция - Справочник химика 21

    Аппарат Гольджи выполняет также такую важную функцию, как сортировка белков, углеводов, липидов и мукополисахаридов, предназначенных для различных внутриклеточных органелл. Пройдя через слой мембран Гольджи. они собираются в мембранных везикулах, которые отделяются от цистерн и транспортируются [c.589]

    Еще одна характерная мембранная органелла — аппарат Гольджи (рис. 1.15), который состоит из плотно уложенных мешочков различной величины. К его многообразным функциям относятся упаковка белков и веществ небелковой природы, синтезируемых в ЭР, и транспорт этих веществ в другие участки клетки или к ее поверхности, где пузырь- 

[c.43]


    Каковы основные функции аппарата Гольджи  [c.184]

    Содержимое всех живых клеток отделено от окружающей среды специальными структурами - биомембранами, которые обычно называют прото-плазматическими мембранами. У растений и бактерий наряду с такими мембранами снаружи клетки еще имеется клеточная стенка. Для эукариотических клеток характерно деление внутреннего содержимого клетки на отдельные отсеки, или компартменты. Они представляют собой субклеточные органеллы, ограниченные мембранами, например, ядро митохондрии, аппарат Гольджи. Однако мембраны служат не только поверхностями раздела. По существу, мембраны представляют собой сложные по строению и разнообразные по функциям биохимические системы. [c.106]

    В биохимии углеводов, как и в других разделах биохимии, существует стремление связывать протекающие процессы с клеточными структурами. В этом направлении достигнуты крупные успехи. Ранее упоминалось, что биосинтез мукополисахаридов протекает в присутствии микросом (см. с. 211). Здесь остановимся на раскрытии функции аппарата Гольджи (АГ) в животных и растительных организмах. 

[c.221]

    Растительная клетка характеризуется также наличием расположенной кнаружи от плазматической мембраны клеточной стенки, которая в известном смысле тоже может рассматриваться как типичный субклеточный компонент растительной клетки. Растительная клетка содержит и другие субклеточные системы, которые мы не будем детально рассматривать из-за недостатка знаний об их функции и биохимии. К этим субклеточным компонентам, изучение которых остается делом будущего, относится аппарат Гольджи — мембранная структура характерного строения, обнаруженная с помощью электронного микроскопа. К ним же можно отнести нити веретена, определяющие дви-н ение хромосом при митозе и мейозе, а также органеллы, вырабатывающие эти нити. [c.8]

    Гольджи образует малого размера пузырьки, служащие для переноса материалов к периферии клетки. В этом случае пузырьки, по-видимому, включаются в плазмалемму, оставляя свое содержимое в клеточной оболочке и, возможно, превращаясь в вещество стенки. Такое представление о роли пузырьков аппарата Гольджи в переносе клеточных продуктов совпадает с представлением об их функции в секреторных клетках животных тканей. 

[c.54]

    В клетке находится аппарат Гольджи. Функции его долгое время были совершенно непонятными. В настоящее время считают, что роль аппарата Гольджи — удаление из клетки продуктов ее жизнедеятельности. [c.158]

    Функции аппарата Гольджи в клетке до конца не изучены. Есть предположение, что он участвует в синтезе материала для формирования клеточных стенок, в процессе спорообразования, почкования дрожжей, является местом образования лизосом. [c.27]


    Помимо секреции различных веществ аппарат Гольджи вьшолняет и еще одну важную функцию — в нем формируются лизосомы, к описанию которых мы теперь перейдем. [c.199]

    Заключенные в лизосомах ферменты синтезируются на гранулярном ЭР и транспортируются к аппарату Гольджи. Позже от него отпочковываются пузырьки Гольджи, содержащие ферменты, подвергшиеся необходимым модификациям. Эти пузырьки и превращаются в лизосомы. Лизосомы выполняют ряд функций, которые описаны ниже и перечислены на рис. 5.32. 

[c.199]

    Одна из главных функций ЭР - ковалентное присоединение Сахаров к белкам. Большинство белков, поступивших в полость ЭР, перед тем, как попасть в аппарат Гольджи, лизосомы, плазматическую мембрану или внеклеточное пространство, становятся гликопротеинами (рис. 8-51). Напротив, в цитозоле очень немногие белки гликозилированы, а те, которые гликозилированы, несут различные модификации Сахаров (см, разд. [c.52]

    Диктиосома, или аппарат Гольджи, — это крупная органелла дисковидной формы, состоящая из плотно упакованных мембранных цистерн, выполняющих секреторную функцию (рис. 2.27). С цистернами связаны плотные пузырьки и более крупные вакуоли по-видимому, и те и другие возникают, отпочковываясь от цистерн. Поскольку диктиосомы видны только на электронных микрофотографиях, а для электронной микроско- [c.64]

    Эти А -мутанты НА синтезируются с такой же эффективностью из рекомбинантных геномов, что и белки дикого типа. Однако вместо того, чтобы быть полностью клеточно-ассоциированными (в аппарате Гольджи или на поверхности клетки), мутантные НА эффективно секретируются в среду (рис. 32). Наиболее простое объяснение свойств мутантов состоит в том, что отделение С-терминальных гидрофобных последовательностей приводит к потере функции погружения, так что образующийся полипептид вместо того, чтобы остаться прикрепленным к относящейся к просвету потока стороне грубого эндоплазматического ретикулума, полностью проходит через мембрану. Как только этот полипептид оказывается свободным в просвете потока, клетка обращается с мутантным НА как с подлинным секреторным белком, и он выделяется в среду. 

[c.181]

    Многочисленны и разнообразны функции, выполняемые аппаратом Гольджи. Исследования клетки с помощью электронного микроскопа подтвердили участие аппарата Гольджи в секреторных процессах клетки. С его участием осуществляются также регуляция содержания воды в клетке, Накопление углеводов, выделение слизей и твердых веществ, транслокация и др. [c.40]

    Однако разнообразие функций и размеров микротрубочек, а также их спиральное строение не позволяют отнести их к специализированным органеллам клетки. Они способны функционировать лишь в сочетании с цитоплазмой, находящейся между ними, точно так же, как аппарат Гольджи представляет собой не отдельные цистерны, а их совокупность с разделяющей их цитоплазмой. 

[c.65]

    Структурно-функциональные аномалий, наблюдаемые у одноклеточных и многоклеточных растительных организмов, могут возникать как спонтанно, так и при искусственном воздействии. Причем при нарушении какой-либо одной из клеточных функций в патологический процесс неизменно вовлекаются и другие клеточные отправления. Эти изменения можно наблюдать не только при изучении морфологии и жизнедеятельности клеточного ядра, но и других компонентов клетки — цитоплазмы, аппарата Гольджи, пластид, митохондрий, клеточных стенок и т. п. [c.148]

    Наибольшего развития клетки тапетума достигают в период формирования зародышевого мешка, когда в их цитоплазме можно наблюдать гранулярную эндоплазматическую сеть с параллельными мембранами, развитый аппарат Гольджи, множество рибосом и микротрубочек. Основная функция тапетума — снабжение зародышевого мешка питательными веществами. По мнению ряда исследователей, клетки тапетума выполняют также барьерную функцию, препятствуя вымыванию этих веществ из зародышевого мешка. 

[c.166]

    Вблизи яйцевого аппарата видна центральная клетка зародышевого мешка, включающая два полярных ядра. Электронно-микроскопические исследования позволили выявить интересные особенности ее структуры. Цитоплазма центральной клетки ограничена плазмалеммой и содержит много митохондрий, пластид, развитый аппарат Гольджи и многочисленные каналы эндоплазматической сети в виде длинных тяжей, окутывающих полярные ядра. Рибосомы в изобилии располагаются свободно или прикреплены к мембранам эндоплазматической сети. Пластиды имеют хорошо выраженную ламеллярную структуру и содержат крупные крахмальные зерна. Митохондрии физиологически высокоактивны, что соответствует существующим представлениям о трофической функции центральной клетки. [c.174]

    Долгое время считалось, что мембраны эндоплазматического ретикулума и аппарат Гольджи так же не могут участвовать в процессах трансформации энергии. Тем не менее недавно удалось доказать, что в аппарате Гольджи возможно создание градиента pH между цитоплазмой и внутренним объемом везикул за счет энергии АТФ. По-видимому, какие-то фрагменты эндоплазматической сети и родственные ей мембраны ядра все-таки могут осуществлять функции, связанные с преобразованием энергии. Однако в настоящее время этот вопрос остается не выясненным. [c.119]


    Секреторная клетка, например клетка печени, использует свой-гладкий ЭР совсем иначе. Как показано на рис. 4.7, белки, вырабатываемые шероховатым ЭР, передаются (через транспортные пузырьки) в систему уплош,енных мешочков, или цистерн,, называемую аппаратом Гольджи. Аппарат Гольджи ориентирован, у него имеются внутренняя, формирующая, сторона и наружная, выделяющая. От этой последней отпочковываются пузырьки, образующие секреторные гранулы. Тем самым функция аппарата Гольджи состоит в хранении, концентрировании и упаковке секреторных белков. Секреторные гранулы остаются в цитоплазме клетки до тех пор, пока ее не стимулируют соответствующие факторы. Тогда гранулы передвигаются к апикальной поверхности, где их мембраны сливаются с плазматической мембраной и выделяют свое содержимое. Этот процесс называется экзоцитозом и требует затраты энергии и присутствия свободных ионов кальция. [c.88]

    Для растительной клетки характерно присутствие пластид. Важнейшие пластиды — это хлоропласты. Диаметр хлоропластов составляет 5.. .10 мкм. Они осуществляют трансформацию световой энергии в химическую. Другой важнейший энергетический процесс (синтез АТФ за счет энергии окисления) происходит в митохондриях. Они представляют собой овальные или палочковидные структуры длиной 1...2 мкм. Система канальцев и цистерн (диктиосом), ограниченных однослойной мембрано-й, составляет аппарат Гольджи, основная функция которого — внутриклеточная секреция веществ, необходимых для построения клеточной оболочки и др. В округлых тельцах — лизосомах сконцентрированы гидролитические ферменты. С помощью сферосом идет синтез липидов. [c.4]

    Синтез РНК связан с количеством транспортной т-РНК, т. е. РНК переносящей аминокислоты. Если концентрация молекул т-РНК, не имеющих нагрузки, возрастает, то синтез РНК задерживается. Действие этого поразительного механизма уже само по себе указывает на постоянную пространственную близость всех деталей аппарата, синтезирующего белок. В действительности так оно и есть, ведь синтез белка протекает в рибосомах, т. е. в организованных частицах клетки. Число структур, образуемых мембранами, не исчерпывается, конечно, митохондриями и рибосомами. Ядро клетки, лизосомы, аппарат Гольджи и другие органел-лы также построены из мембран они же послужили и материалом для создания нейронов — элементов нервной системы, в том числе и мозга, выполняющего высшие кодовые функции. [c.395]

    Клеточная мембрана и сеть эндоплазматических мембран являются существенным элементом каждой живой клетки. Они не только отграничивают друг от друга клетки и их структурные элементы, но и обеспечивают активный транспорт низкомолекулярных веществ. Основной биологической функцией эндоплазматической сети и связанного с ней образования — так называемого аппарата Гольджи является, по-видимому, синтез основных биополимеров клетки и их транспортировка в нужные участки клетки . В участках так называемой шероховатой сети с эндоплазматическими мембранами связаны рибонуклеопротеидные частицы — рибосомы, в которых происходит синтез белка. В гладких участках эндоплазматической сети происходит биосинтез полисахаридов и липидов. [c.600]

    Биохимические функции. Гормоны гипоталамуса не имеют видовых различий и отличаются высокой биологической активностью. Воздействуя на гипофиз, они индуцируют синтез и секрецию гормонов гипофиза, так называемых тройных гормонов. Эффект реализуется, достигает максимума и затем исчезает в течение 40—60 мин. Влияние на синтез гипофизарных гормонов происходит по мембрано-опосредованному механизму, через стимуляцию аде-нилатциклазной системы клеток гипофиза (гл. 11). На поверхности клеток гипофиза найдены специфические рецепторы либеринов и статинов гипоталамуса. Влияние гормонов гипоталамуса на секрецию новосинтезированных гипофизарных гормонов может реализовываться на уровне аппарата Гольджи или упаковки в секреторные гранулы. [c.144]

    Функция нейрона зависит от его формы-эта форма определяет, в каких местах возможен прием сигналов и к каким местам эти сигналы должны быть подведены. У человека длина мотонейрона, посылающего отросток от спинного мозга к мышце ступни, может достигать целого метра. Обычно можно выделить три главные части нейрона тело, дендрты и аксон (рис. 18-2). Тело клетки - биосинтетический центр, где находятся ядро и почти все рибосомы, эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи. Дендриты представляют собой систему ветвящихся отростков, которые отходят от тела нейрона и увеличивают поверхность, способную принимать сигналы от других клеток. Аксон тоже отросток клетки, но обычно он только один и гораздо длиннее дендритов. Аксон проводит потенциалы действия от тела клетки к удаленной мишени. Дальний конец аксона обычно ветвится, что позволяет Передавать сигнал одновременно во много пунктов. [c.73]

    Это утверждение можно проиллюстрировать на примере современных данных о природе структурных компонентов клетки. На основе электронно-микроскопических и биохимических данных о свойствах ядра, я дрышка, митохондрий, нитей веретена митоза, аппарата Гольджи и т. д. решительно невозможно судить о структуре органоидов клетки отдельно от их функции, т. е. здесь нацело стирается грань между проблемами морфологии и физиологии. [c.156]

    Современные представления о клеточных цитоплазматических структурах соответствуют данным биохимии и биофизики. Строгая упорядоченность химических процессов в живом организме может быть основана не только на соотношении скоростей регулируемых ферментами реакций, но и на высокой структурной организованности всех частей живого организма вплоть до молекулярного уровня. В живых клетках существует высокоупорядоченная система поверхностей, которая создается при помощи мембранных элементов структуры. Например, поры в оболочке ядра могут представлять собой путь обмена между ядром и цитоплазмой сравнительно больших отдельных элементов. Богатая рибонуклеиновыми кислотами эргастоплазма состоит, по-видимому, из свернутых в трубки мембран. Эти трубки покрыты снаружи рибосомами. Особую группу мембранного комплекса представляет аппарат Гольджи. Функция этого аппарата пока еще мало известна, но его можно рассматривать как особый морфогенетический центр, как специфическое мембранное депо живой клетки. [c.290]

    Вакуоли являются производными зндоплазматическо-го ретикулума либо аппарата Гольджи. В зависимости от происхождения вакуоли выполняют, по-видимому, различные функции. Они могут быть местом локализации запасных веществ клетки и клеточным образованием, в котором сосредоточиваются ненужные продукты обмена и токсические вещества, т. е. вакуоли принимают непосредственное участие в выделительной функции клетки. [c.27]

    Цитоплазматическая мембрана непосредственно прилегает к клеточной стенке. Но у некоторых бактерий между ними есть пространство, которое можно с некоторым допущением назвать периплазматическим. Здесь, по-видимому, сосредоточиваются гидролитические ферменты и вещества, транспортируемые внутрь клетки и за ее пределы. Цитоплазматическая мембрана бактерий представляет собой липопротеидную трехслойную мембрану (липидный слой покрыт с двух сторон белковым слоем). Толщина мембраны около 7,5 нм. Она является главным осмотичёским барьером клетки, ею контролируются поступление и выброс веществ, водный и солевой обмены. Цитоплазматическая мембрана имеет многочисленные выпячивания (инвагинации). Внутри них находятся пузырьки и канальца, организованные в трубчатые и пластинчатые тилакоиды, бухтоообразные и спиралевидно закрученные тельца — мезосомы. Предполагают, что одни из них выполняют функции митохондрий, другие —эндоплазматического ретикулума, третьи — аппарата Гольджи и т.д. Но это пока недостаточно четко подтверждено экспериментально. Очевидно только, что в цитоплазматической мембране происходят важнейшие биохимические превращения с участием различных ферментов, осуществляется синтез некоторых компонентов клеточной стенки и капсулы. С мембраной частично связаны рибосомы клетки. Цитоплазматическая мембрана составляет около 20% сухой массы клетки. [c.32]

    Одной из главных функций агранулярного ЭР является синтез липидов. Так, в эпителии кищечника агранулярный ЭР синтезирует липиды из жирных кислот и глицерола, всасывающихся в кищечнике, а затем передает их в аппарат Гольджи для экспорта. В агранулярном ЭР синтезируются также стероиды — один из классов липидов. К стероидам принадлежат некоторые гормоны, например кортикостероиды, синтезируемые в коре надпочечников, или половые гормоны тестостерон и эстроген. В мьппечных клетках присутствует особая специализированная форма агранулярного ЭР — саркоплазматический ретикулум. [c.195]

    Функцию аппарата Гольджи составляют транспорт веществ и химическая модификация поступающих в него клеточных продуктов. Функция эта особенно важна в секреторных клетках, хорошим примером которых могут служить ацинарные клетки поджелудочной железы. Эти клетки секретируют пищеварительные ферменты панкреатического сока в вьшодной кроток железы, по которому они поступают в двенадцатиперстную кишку. На рис. 5.29, А представлена электронная микрофотография такой клетки, а на рис. 5.29, Б — схема упомянутого секреторного пути. [c.196]

    Функции органелл, содержищихся в клетках Сертоли, указывают на то, что эти клетки вырабатывают вешества, используемые в самих клетках. Сырье для этих процессов они получают путем расщепления материалов, поступающих в клетку при этом используются ферменты, хранящиеся в лизосомах. Синтезируемые продукты запасаются в аппарате Гольджи для последующего использования. Агранулярный ЭР продуцирует тестостерон (стероид). Митохондрии поставляют энергию в форме АТФ. [c.358]

    Главная отличительная особенность мембранного аппарата бактерий по сравнению с эукариотами заключается в отсутствии у них высокоспециализированных мембран митохондрий, эндоплазматического ретикулума, аппарата Гольджи, а также ядерной мембраны (Ryter, 1968, 1969 van Iterson, 1969). Поскольку бактериальной клетке свойственны все основные функции, выполняемые этими мембранами у эукариотов (кроме функции ядерной мембраны), то естественно предположить, что у бактерий эти функции осуществляют либо вся система мембран в целом, либо ее отдельные структурные элементы (цитоплазматическая мембрана, мезосомы, тилакоиды). Выяснение вопроса о физиологической дифференциации мембран в бактёриальной клетке иредставляет значительный интерес, поскольку мембранный аппарат бактерий в эволюционном отношении, по-видимому, является промежуточной ступенью [c.25]

    С мембранной системой эндоплазматического ретикулума связан аппарат Голъджи. Роль его состоит, возможно, в создании новых мембран. Имеются указания, что аппарат Гольджи выполняет также защитную функцию — концентрирование и удаление продуктов секреции из клетки. [c.10]

    Участки ЭР, не несущие связанных рибосом, называются гладким ЭР. Как правило, если клетки и содержат настоящий гладкий ЭР, то в очень малых количествах в действительности большинство областей ЭР частично являются гладкими, а частично-гранулярными. Их называют промежуточным ЭР. Именно от этих районов отшиуровываются транспортные пузырьки, переносящие вновь синтезированные белки в аппарат Гольджи (см. рис. 8-9). Однако существуют специализированные клетки, в которых гладкий ЭР хорошо развит и выполняет особые функции. В частности, гладкий эндоплазматический ретикулум преобладает в клетках, специализирующихся на метаболизме липидов. Например, клетки, синтезирующие стероидные гормоны из холестерола, имеют обширный гладкий ЭР, предназначенный для расквартирования ферментов, участвующих в синтезе холестерола и его преобразовании в гормоны (см. рис. 8-37,А). [c.40]

    Полисомы, активно синтезирующие белки,. могут существовать в виде свободных частиц или быть прикрепленными к внутриклеточной мембранной сети, называемой эндоплазматическим ретикулумом (ЭПР). Многочисленные полисомы, прикрепленные к мембранам эндоплазматического ретикулума, создают регистрируемую электронным микроскопом шероховатую структуру. Белки, синтезируемые на прикрепленных полисомах, вытесняются в пространство между слоями шероховатого ЭПР и подвергаются последующей экскреции. Для этого некоторые белковые продукты упаковываются в зимогенные частицы при участии аппарата Гольджи (см. гл. 42). Цитоплазматические полисомы синтезируют белки, необходимые для выполнения внутриклеточных функций. [c.105]

    Содержание в лизосомах ферментов, в частности кислой фосфатазы, несколько сближает их со сферосомами. Отсюда можно предполагать, что эти органеллы филогенетически близки и функции их сводятся к изоляции накапливающихся в них ферментов от соответствующих цитоплазматических субстратов. Есть данные о связи аппарата Гольджи с лизосомами, поскольку содержимое диктиосом и пузырьков Гольджи дает реакцию на кислую фосфатазу. [c.46]


его строение, функции и роль в жизни клеток

Что такое аппарат Гольджи
  • Строение аппарата Гольджи

  • Функции комплекса Гольджи

  • Аппарату Гольджи (видео)
  • Что такое аппарат Гольджи

    Аппарат Гольджи, он же комплекс Гольджи, представляет собой один из важнейших компонентов в строении клетки. Эта клеточная органелла, названая в честь итальянского биолога Камилло Гольджи, который ее открыл в 1898 году, она имеет вид комплекса полостей, ограниченных одиночными мембранами. По сути, аппарат Гольджи это мембранная структура эукариотической клетки.

    Строение аппарата Гольджи

    Если мы посмотрим на аппарат Гольджи в электронный микроскоп, то увидим него нечто напоминающее стопку наложенных друг на друга мешочков, около которых находится множество пузырьков. В середине каждого подобного мешка находится узкий канал, который расширяется на концах в так званые цистерны. От них в свою очередь отпочковываются пузырьки. Вокруг центральной стопки образуется система связанных между собой трубочек.

    Внешняя сторона аппарат Гольджи имеет немного выпуклую форму, там наши стопки образуют новые цистерны путем слияния пузырьков отпочковывающихся от гладкой эндоплазматической сети. С внутренней стороны аппарата цистерны завершают свое созревание и также распадаются вновь на пузырьки. Подобным образом происходит перемещение цистерн (мешочков, стопок) от наружной стороны органеллы к внутренней.

    Также часть комплекса Гольджи, которая располагается ближе к ядру клетки, называется «цис», а часть, которая находится ближе к мембране, называется «транс».

    Так выглядит аппарат Гольджи на рисунке.

    Функции комплекса Гольджи

    Роль аппарата Гольджи в жизни клетки разнообразна, в основном она сводится к модификации и перераспределению синтезирующих веществ и также их выведению за пределы клетки, образованию лизосом и построению цитоплазматической мембраны.

    Весьма высока активность аппарата Гольджи в секреторных клетках. Белки, которые поступающие из эндоплазматической сети концентрируются в аппарате Гольджи, затем в пузырьках Гольджи переносятся к мембране.

    В клетках растений при формировании клеточной стенки именно Гольджи секретирует углеводы, которые служат матриксом для нее. При помощи микротрубочек отпочковавшиеся пузырьки Гольджи перемещаются и их мембраны сливаются с цитоплазматической мембраной, а содержимое включается в клеточную стенку.

    Комплекс Гольджи бокаловидных клеток (они находятся в толще эпителия слизистой оболочки кишечника и дыхательных путей) секретирует гликопротеин муцин, он образует слизь.

    А в клетках кишечника именно аппарат Гольджи выполняет важную функцию по перемещению липидов. Происходит это таким образом: жирные кислоты и глицерол попадают в клетки, затем в эндоплазматической сети происходит синтез своих липидов, большая часть их которых покрывается белками и при помощи Гольджи транспортируется к клеточной мембране, пройдя через которую липиды окажутся в лимфе.

    Также благодаря аппарату Гольджи происходит формирование лизосом, на которых более детально остановимся в будущей статье.

    Аппарат Гольджи (видео)

    И в завершение образовательное видео по теме нашей статьи.


    Автор: Павел Чайка, главный редактор журнала Познавайка

    При написании статьи старался сделать ее максимально интересной, полезной и качественной. Буду благодарен за любую обратную связь и конструктивную критику в виде комментариев к статье. Также Ваше пожелание/вопрос/предложение можете написать на мою почту [email protected] или в Фейсбук, с уважением автор.

    Эта статья доступна на английском языке – Golgi Apparatus (Golgi Complex).

    16. Аппарат Гольджи. Строение и функции.Химический состав. Эндоплазматическая сеть.

    Органоиды — постоянные, обязательно присутствующие, компоненты клетки, выполняющие специфические функции.

    Эндоплазматическая сеть

    Эндоплазматическая сеть (ЭПС), или эндоплазматический ретикулум (ЭПР), — одномембранный органоид. Представляет собой систему мембран, формирующих «цистерны» и каналы, соединенных друг с другом и ограничивающих единое внутреннее пространство — полости ЭПС. Мембраны с одной стороны связаны с цитоплазматической мембраной, с другой — с наружной ядерной мембраной. Различают два вида ЭПС: 1) шероховатая (гранулярная), содержащая на своей поверхности рибосомы, и 2) гладкая (агранулярная), мембраны которой рибосом не несут.

    Функции: 1) транспорт веществ из одной части клетки в другую, 2) разделение цитоплазмы клетки на компартменты ( «отсеки»), 3) синтез углеводов и липидов (гладкая ЭПС), 4) синтез белка (шероховатая ЭПС), 5) место образования аппарата Гольджи.

    Аппарат Гольджи

    Аппарат Гольджи, или комплекс Гольджи, — одномембранный органоид. Представляет собой стопки уплощенных «цистерн» с расширенными краями. С ними связана система мелких одномембранных пузырьков (пузырьки Гольджи). Каждая стопка обычно состоит из 4-х–6-ти «цистерн», является структурно-функциональной единицей аппарата Гольджи и называется диктиосомой. Число диктиосом в клетке колеблется от одной до нескольких сотен. В растительных клетках диктиосомы обособлены.

    Аппарат Гольджи обычно расположен около клеточного ядра (в животных клетках часто вблизи клеточного центра).

    Функции аппарата Гольджи: 1) накопление белков, липидов, углеводов, 2) модификация поступивших органических веществ, 3) «упаковка» в мембранные пузырьки белков, липидов, углеводов, 4) секреция белков, липидов, углеводов, 5) синтез углеводов и липидов, 6) место образования лизосом. Секреторная функция является важнейшей, поэтому аппарат Гольджи хорошо развит в секреторных клетках.

    Лизосомы

    Лизосомы — одномембранные органоиды. Представляют собой мелкие пузырьки (диаметр от 0,2 до 0,8 мкм), содержащие набор гидролитических ферментов. Ферменты синтезируются на шероховатой ЭПС, перемещаются в аппарат Гольджи, где происходит их модификация и упаковка в мембранные пузырьки, которые после отделения от аппарата Гольджи становятся собственно лизосомами. Лизосома может содержать от 20 до 60 различных видов гидролитических ферментов. Расщепление веществ с помощью ферментов называют лизисом.

    Различают: 1) первичные лизосомы, 2) вторичные лизосомы. Первичными называются лизосомы, отшнуровавшиеся от аппарата Гольджи. Первичные лизосомы являются фактором, обеспечивающим экзоцитоз ферментов из клетки.

    Вторичными называются лизосомы, образовавшиеся в результате слияния первичных лизосом с эндоцитозными вакуолями. В этом случае в них происходит переваривание веществ, поступивших в клетку путем фагоцитоза или пиноцитоза, поэтому их можно назвать пищеварительными вакуолями.

    Автофагия — процесс уничтожения ненужных клетке структур. Сначала подлежащая уничтожению структура окружается одинарной мембраной, затем образовавшаяся мембранная капсула сливается с первичной лизосомой, в результате также образуется вторичная лизосома (автофагическая вакуоль), в которой эта структура переваривается. Продукты переваривания усваиваются цитоплазмой клетки, но часть материала так и остается непереваренной. Вторичная лизосома, содержащая этот непереваренный материал, называется остаточным тельцем. Путем экзоцитоза непереваренные частицы удаляются из клетки.

    Комплекс (аппарат) Гольджи, строение и функции

    Аппарат Гольджи – одномембранная, микроскопическая органелла эукариотической клетки, которая предназначена для завершения процессов синтеза клетки и обеспечивает вывод образовавшихся веществ.

    Исследование структурных компонентов комплекса Гольжи началось еще в 1898 итальянским ученым-гистологом Камилло Гольджи, в честь него органелла и была названа. Изучение органоида проходило впервые в составе нервной клетки.

    Внешний вид комплекса Гольджи

    Строение комплекса Гольджи

    В пластинчатом комплексе (аппарат Гольджи) имеется три части:

    • Цис-цистерна — находится вблизи ядра, постоянно взаимодействует с гранулярной эндоплазматической сетью;
    • медиал-цистерна или промежуточная часть;
    • транс-цистерна — отдаленная от ядра, дает трубчатые разветвления, формируя транс-сеть Гольджи.

    Пластинчатый комплекс в клетках разной природы и даже на различных этапах дифференцировки одной клетки, иногда имеет отличительные черты в строении.

    Строение аппарата Гольджи

    Характерные признаки аппарата Гольджи

    Имеет вид стопки, которая состоит от трех до восьми цистерн, толщиной около 25 нм, они уплощены в центральной части и расширяются в направлении к периферии, напоминают стопку перевернутых тарелок. Поверхности цистерн примыкают друг к другу очень плотно. От периферической части отпочковываются небольшие мембранные пузырьки.

    Клетки человека имеют одну, реже пару стопок, а клетки растений могут содержать несколько таких образований. Совокупность цистерн (одна стопка) совместно с окружающими ее пузырьками называется диктиосомой. Несколько диктиосом могут связываться между собой, формируя сеть.

    Полярность – наличие цис-стороны, направленной к ЭПС и ядру, где происходит слияние везикул, и транс-стороны, устремленной к клеточной оболочке (это особенность хорошо прослеживается в клетках секретирующих органов).

    Асимметричность – сторона расположенная ближе к ядру клетки (проксимальный полюс) вмещает «незрелые» белки, к ней постоянно присоединяются везикулы, отсоединившиеся от ЭПС, транс-сторона (дистальный, зрелый полюс) содержит уже модифицированные белки.

    При разрушении чужеродными агентами пластинчатого комплекса, происходит разделение аппарата Гольджи на отдельные части, но его основные функции при этом сохраняются. После возобновления системы микротрубочек, которые были хаотично разбросаны в цитоплазме, части аппарата собираются, и снова превращаются в нормально функционирующий пластинчатый комплекс. Физиологическое разделение происходит и в обычных условиях жизнедеятельности клеток, во время непрямого деления.

    ЭПС и комплекс Гольджи

    ЭПС – это часть комплекса Гольджи? 

    Однозначно нет. Эндоплазматическая сеть – это самостоятельная мембранная органелла, которая построена из системы замкнутых канальцев, цистерн, сформированных непрерывной мембраной. Основная функция – синтез белков, с помощью рибосом, размещенных на поверхности гранулярной ЭПС.

    Существует ряд сходных признаков между ЭПС и аппаратом Гольджи:

    • Это внутриклеточные образования, отграниченные от цитоплазмы мембраной;
    • отделяют мембранные пузырьки, которые наполнены органическими продуктами синтеза;
    • вместе формируют единую синтезирующую систему;
    • в секретирующих клетках имеют наибольшие размеры и высокий уровень развития.

    Чем образованы стенки эндоплазматической сети и комплекса Гольджи?

    Стенки ЭПС и аппарата Гольджи представлены в виде однослойной мембраны. Эти органеллы вместе с лизосомами, пероксисомами и митохондриями объединены в группу мембранных органоидов.

    Что происходит в комплексе Гольджи с гормонами и ферментами?

    За синтез гормонов отвечает эндоплазматическая сеть, на поверхности ее мембраны идет производство гормональных веществ. В комплекс Гольджи поступают синтезированные гормоны, здесь они накапливаются, затем идет переработка и выведение их наружу. Поэтому в клетках эндокринных органов встречаются комплексы больших размеров (до 10 мкм).

    Функции комплекса Гольджи

    Протеолиз белковых веществ, что приводит к активации белков, так проинсулин переходит в инсулин.

    Обеспечивает транспорт из клетки продуктов синтеза ЭПС.

    Самой важной функцией комплекса Гольджи считают выведение из клетки продуктов синтеза, поэтому его еще называют транспортным аппаратом клетки.

    Синтез полисахаридов, таких как пектин, гемицеллюлоза, которые входят в состав мембран растительных клеток, образование гликозаминогликанов, одного из составляющих межклеточной жидкости.

    В цистернах пластинчатого комплекса идет созревание белковых веществ, необходимых для секреции, трансмембранных протеинов клеточной мембраны, ферментов лизосом и др. В процессе созревания белки постепенно перемещаются по отделам органоида, в которых завершается их формирование и происходит гликозилирование и фосфорилирование.

    Формирование липоптротеидных веществ. Синтез и накопление слизистых веществ (муцина). Образование гликолипидов, которые входят в состав мембранного гликокаликса.

    Передает белки в трех направлениях: к лизосомам (перенос контролируется ферментом – маннозой- 6-фосфат), к мембранам или внутриклеточной среде, и к межклеточному пространству.

    Вместе с зернистой ЭПС образует лизосомы, путем слияния отпочковавшихся везикул с автолитическими ферментами.

    Экзоцитозный перенос – везикула, подойдя к мембране, встраивается в нее и оставляет свое содержимое с наружной стороны клетки.

    Сводная таблица функций комплекса Гольджи

    Структурная единицаФункции
    Цис-цистерна Захват синтезированных ЭПС белков, мембранных липидов
    Срединные цистерныПосттрансляционные модификации связанные с переносом ацетилглюкозамина.
    Транс-цистернаЗавершается гликозилирование, присоединение галактозы и сиаловой кислоты, идет сортировка веществ для дальнейшего транспорта из клетки.
    ПузырькиОтвечают за перенос липидов, белков в аппарат Гольджи и между цистернами, а также за выведение продуктов синтеза.

    Биология для студентов - 28. Строение и функции аппарата Гольджи

    Комплекс Гольджи – это мембранная структура, присущая любой эукариотической клетке.

    Аппарата Гольджи представлен сплющенными цистернами (или мешками), собранными в стопку. Каждая цистерна немного изогнута и имеет выпуклую и вогнутую поверхности. Средний диаметр цистерн составляет около 1 мкм. В центре цистерны ее мембраны сближены, а на периферии часто формируют расширения, или ампулы, от которых отшнуровываются пузырьки. Пакеты плоских цистерн количеством в среднем около 5-10 формируют диктиосому. Кроме цистерн, в комплексе Гольджи присутствуют транспортные и секреторные пузырьки. В диктиосоме в соответствии с направлением кривизны изогнутых поверхностей цистерн различают две поверхности. Выпуклая поверхность называется незрелой, или цис-поверхностью. Она обращена к ядру или к канальцам гранулярной эндоплазматической сети и связана с последней пузырьками, отшнуровывающимися от гранулярной сети и приносящими молекулы белка в диктиосому на дозревание и оформление в мембрану. Противоположная трансповерхность диктиосомы вогнута. Она обращена к плазмолемме и именуется зрелой потому, что от ее мембран отшнуровываются секреторные пузырьки, содержащие готовые к выведению из клетки продукты секреции.

    Комплекс Гольджи участвует:

    • в накоплении продуктов, синтезированных в эндоплазматической сети,
    • в их химической перестройке и созревании.

    В цистернах комплекса Гольджи происходит синтез полисахаридов, их комплексирование с белковыми молекулами.

    Одна из главных функций комплекса Гольджи — формирование готовых секреторных продуктов, которые выводятся за пределы клетки путем экзоцитоза. Важнейшими для клетки функциями комплекса Гольджи также являются обновление клеточных мембран, в том числе и участков плазмолеммы, а также замещение дефектов плазмолеммы в процессе секреторной деятельности клетки.

    Комплекс Гольджи считается источником образования первичных лизосом, хотя их ферменты синтезируются и в гранулярной сети. Лизосомы представляют собой внутриклеточно формирующиеся секреторные вакуоли, заполненные гидролитическими ферментами, необходимыми для процессов фаго- и аутофагоцитоза. На светооптическом уровне лизосомы можно индентифицировать и судить о степени их развития в клетке по активности гистохимической реакции на кислую фосфатазу — ключевой лизосомальный энзим. При электронной микроскопии лизосомы определяются как пузырьки, ограниченные от гиалоплазмы мембраной. Условно выделяют 4 основных вида лизосом:

    • первичные,
    • вторичные лизосомы,
    • аутофагосомы,
    • остаточные тельца.

    Первичные лизосомы — это мелкие мембранные пузырьки (средний диаметр их составляет около 100 нм), заполненные гомогенным мелкодисперсным содержимым, представляющим собой набор гидролитических ферментов. В лизосомах идентифицированы около 40 ферментов (протеазы, нуклеазы, гликозидазы, фосфорилазы, сульфатазы), оптимальный режим действия которых рассчитан на кислую среду (рН 5). Лизосомальные мембраны содержат специальные белки-носители для транспорта из лизосомы в гиалоплазму продуктов гидролитического расщепления — аминокислот, Сахаров и нуклеотидов. Мембрана лизосом устойчива по отношению к гидролитическим ферментам.

    Вторичные лизосомы образуются при слиянии первичных лизосом с эндоцитозными либо с пиноцитозными вакуолями. Иными словами, вторичные лизосомы — это внутриклеточные пищеварительные вакуоли, ферменты которых поставляются первичными лизосомами, а материал для переваривания — эндоцитозной (пиноцитозной) вакуолью. Строение вторичных лизосом весьма разнообразно и изменяется в процессе гидролитического расщепления содержимого. Ферменты лизосом расщепляют попавшие в клетку биологические вещества, в результате чего образуются мономеры, которые транспортируются через мембрану лизосомы в гиалоплазму, где утилизируются или включаются в разнообразные синтетические и метаболические реакции.

    Если взаимодействию с первичными лизосомами и гидролитическому расщеплению их ферментами подвергаются собственные структуры клетки (стареющие органеллы, включения и пр.), формируется аутофагосома. Аутофагоцитоз является естественным процессом в жизнедеятельности клетки и играет большую роль в обновлении ее структур при внутриклеточной регенерации.

    Остаточные тельца это одна из финальных стадий существования фаго- и аутолизосом и обнаруживаются при незавершенном фаго- или аутофагоцитозе и впоследствии выделяются из клетки путем экзоцитоза. Они имеют уплотненное содержимое, часто наблюдается вторичная структуризация непереваренных соединений (например, липиды образуют сложные слоистые образования).

    Функции тела Гольджи

    Тело Гольджи , также иногда называемое аппаратом Гольджи или комплексом Гольджи, представляет собой внутриклеточную органеллу, которая отвечает за упаковку и транспортировку белковых продуктов. Белки, которые вырабатываются в эндоплазматическом ретикулуме (ER), отправляются в тело Гольджи, где они затем модифицируются и отправляются на секрецию посредством экзоцитоза. Во многом функционирование аппарата Гольджи можно сравнить с работой почтового отделения.

    Подобно тому, как почтовое отделение организует, маркирует и отправляет пакеты, аппарат Гольджи функционирует для организации, маркировки и отправки белков в нужные внутри- или внеклеточные места.

    «Тело - это клеточное состояние, в котором каждая клетка является гражданином. Болезнь - это просто конфликт граждан государства, вызванный действием внешних сил ». - Рудольф Вирхов

    Благодаря своему размеру и уникальной форме комплекс Гольджи был среди первых клеточных органелл, которые были должным образом идентифицированы и исследованы.По иронии судьбы, это была одна из последних органелл, существование которой было окончательно подтверждено. Впервые он был обнаружен итальянским врачом и неврологом Камилло Гольджи в 1898 году, когда Гольджи наблюдал за органеллой с помощью своего собственного идиосинкразического метода окрашивания нервных клеток. Тогда Гольджи назвал недавно обнаруженную органеллу apparato reticolare interno («внутренний ретикулярный аппарат»). Спустя почти 50 лет коллеги-врачи думали, что органелл на самом деле не существует; они считали его «открытие» просто оптической иллюзией, возникшей в результате определенных методов окрашивания, которые использовал Гольджи.Только в 1950-х годах микробиологи подтвердили реальность органеллы и дали ей нынешнее название тела Гольджи в честь ее первооткрывателя.

    Структура тела Гольджи

    В эукариотических клетках аппарат Гольджи является одной из более крупных органелл клетки, его длина составляет около 200 нм. Тело Гольджи также может изменять свой размер в соответствии с производственными потребностями клетки. Органелла состоит из ряда уплощенных покрытых мембраной дисков, называемых цистернами . Типичные клетки млекопитающих содержат от 40 до 100 таких цистерн.

    «Клетка высшего организма содержит тысячу различных веществ, собранных в сложную систему». - Герберт Спенсер Дженнингс

    Этот набор цистерн далее делится на два функциональных пути: сеть цис-Гольджи (CGN) и сеть транс-Гольджи (TGN). Эти системы соответствуют «входу» и «выходу» тела Гольджи соответственно. CGN составляет первую систему тела Гольджи и отвечает за прием и начальную обработку белков.TGN расположен в конце цепочки упаковки и отвечает за упаковку белков в пузырьки для отправки в другие области клетки. Эти функциональные пути являются общими чертами тела Гольджи, но есть структурные и организационные различия в теле Гольджи между эукариотами. Общее правило состоит в том, что у растительных клеток, как правило, цистерны меньше, но больше, а у животных цистерны меньше, но больше. Кроме того, чем больше секрета вырабатывает клетка, тем больше ее тело Гольджи.

    Функция тела Гольджи

    Тело Гольджи в первую очередь отвечает за индивидуальную упаковку и транспорт белков, которые синтезируются эндоплазматическим ретикулумом. Как только белок создается в эндоплазматическом ретикулуме, он запечатывается в пузырек и отправляется в тело Гольджи. Везикула связывается с цис-лицевой стороной органеллы и переносит содержащийся белок через молекулы-носители. Попав внутрь тела Гольджи, белок проходит «обработку», где он модифицируется и маркируется для транспортировки.На трансфокальной поверхности органеллы обработанный белок переупаковывается в пузырьки и отправляется в заданном направлении.

    Большая часть «процессинга» белка в теле Гольджи происходит в форме посттрансляционной модификации - добавления дополнительных функциональных или химических групп к белку, который был синтезирован посредством транскрипции мРНК. По сути, аппарат Гольджи добавляет дополнительные химические группы к различным частям белка. Эти химические группы служат маркерами, которые позволяют остальной органелле знать, куда направить белки.Например, лизосомные белки модифицируются путем добавления фосфатной группы к сахарным группам белка. Другие распространенные механизмы посттрансляционной модификации включают добавление углеводных и сульфатных групп.

    После того, как белки были соответствующим образом модифицированы, они упаковываются в пузырьки и отправляются в различные части клетки. В зависимости от химических последовательностей, добавленных к белку в процессе модификации, TGN упакует белок в одну из трех везикул, каждая из которых соответствует разному местоположению.До сих пор ведутся живые научные дебаты о точной природе физиологических механизмов, лежащих в основе везикулярного транспорта и транспорта тела Гольджи.

    Функцию тела Гольджи, возможно, лучше всего можно понять, объяснив, что произошло бы без тела Гольджи. Если бы у клеток не было аппарата Гольджи, они не смогли бы различать, какие белки какие и какие принадлежат. Представьте себе, если бы местное почтовое отделение внезапно исчезло. Никто не сможет отправлять пакеты или почту, и не будет механизмов для маркировки и рассылки пакетов или почты правильным получателям.

    Из-за большого разнообразия белков, которые обрабатывает тело Гольджи, патологии аппарата Гольджи могут иметь ряд симптомов в зависимости от того, какие последовательности белков задействованы. Например, болезнь Пелицея-Мерцбахера - это состояние, при котором мутации в генах, ответственных за продукцию PLP1, вызывают неправильное сворачивание белка и его застревание в пути аппарата ER-Golgi. Сопутствующие симптомы включают атаксию, задержку моторного развития и атрофию мышц. Альтернативно, болезнь Паркинсона была связана с накоплением белка α-синуклеина и фрагментацией аппарата Гольджи.Считается, что фрагментация аппарата Гольджи предотвращает процессинг α-синуклеина, накопление которого может способствовать нейродегенеративным симптомам, характерным для болезни Паркинсона.

    «У меня нет выбора, болен ли я болезнью Паркинсона или нет, но это отсутствие выбора - это миллион других вариантов, которые я могу сделать». - Майкл Дж. Фокс

    Таким образом, тело Гольджи важно для функционирования клеток, поскольку оно служит для правильной упаковки, маркировки и отправки белков как для внутри-, так и для внеклеточного использования.Без комплекса Гольджи различные белки, производимые клеткой, бесцельно плавали бы, совершенно бессильно выполнять свои функции.

    Была ли эта статья полезной?

    😊 ☹️ Приятно слышать! Хотите больше научных тенденций? Подпишитесь на нашу рассылку новостей науки! Нам очень жаль это слышать! Мы любим отзывы 🙂 и хотим, чтобы вы внесли свой вклад в то, как сделать Science Trends еще лучше.

    Цитоплазма и клеточные органеллы - анатомия и физиология

    OpenStaxCollege

    Цели обучения

    К концу этого раздела вы сможете:

    • Опишите структуру и функцию клеточных органелл, связанных с эндомембранной системой, включая эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи и лизосомы.
    • Опишите структуру и функцию митохондрий и пероксисом
    • Объясните три компонента цитоскелета, включая их состав и функции

    Теперь, когда вы узнали, что клеточная мембрана окружает все клетки, вы можете погрузиться в прототип клетки человека, чтобы узнать о ее внутренних компонентах и ​​их функциях.Все живые клетки в многоклеточных организмах содержат внутренний цитоплазматический компартмент и ядро ​​внутри цитоплазмы. Цитозоль, желеобразное вещество внутри клетки, обеспечивает жидкую среду, необходимую для биохимических реакций. Эукариотические клетки, включая все клетки животных, также содержат различные клеточные органеллы. Органелла («маленький орган») - это один из нескольких различных типов мембранных тел в клетке, каждое из которых выполняет уникальную функцию. Подобно тому, как различные органы тела работают вместе в гармонии, выполняя все функции человека, множество различных клеточных органелл работают вместе, чтобы поддерживать здоровье клетки и выполнять все ее важные функции.Органеллы и цитозоль вместе составляют цитоплазму клетки. Ядро - это центральная органелла клетки, содержащая ДНК клетки ([ссылка]).

    Прототипная клетка человека

    Хотя это изображение не указывает на какую-либо конкретную человеческую клетку, это прототип клетки, содержащей первичные органеллы и внутренние структуры.

    Набор из трех основных органелл вместе формирует внутри клетки систему, называемую эндомембранной системой.Эти органеллы работают вместе для выполнения различных клеточных задач, включая задачу производства, упаковки и экспорта определенных клеточных продуктов. Органеллы эндомембранной системы включают эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи и везикулы.

    Эндоплазматическая сеть

    Эндоплазматический ретикулум (ЭР) представляет собой систему каналов, которая является продолжением ядерной мембраны (или «оболочки»), покрывающей ядро, и состоит из того же материала липидного бислоя. ER можно рассматривать как серию извилистых магистралей, похожих на водные каналы Венеции.ER обеспечивает проходы через большую часть клетки, которые функционируют при транспортировке, синтезе и хранении материалов. Обмоточная структура ER приводит к большой площади мембранной поверхности, которая поддерживает его многие функции ([ссылка]).

    Эндоплазматическая сеть (ER)

    (a) ER представляет собой извилистую сеть тонких мембранных мешочков, находящихся в тесной связи с ядром клетки. Гладкая и шероховатая эндоплазматическая сеть очень различаются по внешнему виду и функциям (источник: ткань мыши).(b) Rough ER усеяна многочисленными рибосомами, которые являются участками синтеза белка (источник: ткань мыши). EM × 110000. (c) Smooth ER синтезирует фосфолипиды, стероидные гормоны, регулирует концентрацию клеточного Ca ++ , метаболизирует некоторые углеводы и расщепляет определенные токсины (источник: ткань мыши). EM × 110 510. (Микрофотографии предоставлены Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012)

    Эндоплазматический ретикулум может существовать в двух формах: грубый ER и гладкий ER.Эти два типа ER выполняют очень разные функции и могут быть найдены в очень разных количествах в зависимости от типа клетки. Грубый ER (RER) называется так, потому что его мембрана усеяна встроенными гранулами - органеллами, называемыми рибосомами, что придает RER неровный вид. Рибосома - это органелла, которая служит местом синтеза белка. Он состоит из двух субъединиц рибосомной РНК, которые оборачиваются вокруг мРНК, чтобы запустить процесс трансляции, за которым следует синтез белка. В гладком ER (SER) эти рибосомы отсутствуют.

    Одна из основных функций гладкого ER - синтез липидов. Гладкий ER синтезирует фосфолипиды, основной компонент биологических мембран, а также стероидные гормоны. По этой причине клетки, вырабатывающие большое количество таких гормонов, например, из женских яичников и мужских семенников, содержат большое количество гладкого ЭПР. В дополнение к синтезу липидов гладкий ER также секвестрирует (то есть накапливает) и регулирует концентрацию клеточного Ca ++ , функции, чрезвычайно важной в клетках нервной системы, где Ca ++ является триггером высвобождения нейромедиатора. .Гладкий ER дополнительно метаболизирует некоторые углеводы и выполняет роль детоксикации, расщепляя определенные токсины.

    В отличие от гладкого ER, основная работа грубого ER - это синтез и модификация белков, предназначенных для клеточной мембраны или для экспорта из клетки. Для этого синтеза белка многие рибосомы прикрепляются к ER (придавая ему вид грубого ER). Как правило, белок синтезируется внутри рибосомы и высвобождается в канале грубого ЭПР, где к нему могут быть добавлены сахара (посредством процесса, называемого гликозилированием), прежде чем он будет транспортирован внутри везикулы на следующий этап процесса упаковки и транспортировки. : аппарат Гольджи.

    Аппарат Гольджи

    Аппарат Гольджи отвечает за сортировку, модификацию и отгрузку продуктов, поступающих из неотложной помощи, так же, как и в почтовом отделении. Аппарат Гольджи выглядит как сложенные стопкой плоские диски, почти как стопки блинов странной формы. Как и ER, эти диски являются перепончатыми. У аппарата Гольджи есть две разные стороны, каждая из которых играет свою роль. Одна сторона аппарата принимает продукты в виде пузырьков. Эти продукты сортируются через аппарат, а затем они выпускаются с противоположной стороны после переупаковки в новые пузырьки.Если продукт должен быть экспортирован из клетки, везикула мигрирует на поверхность клетки и сливается с клеточной мембраной, и груз секретируется ([ссылка]).

    Аппарат Гольджи

    (a) Аппарат Гольджи управляет продуктами грубого ER, а также производит новые органеллы, называемые лизосомами. Белки и другие продукты ER отправляются в аппарат Гольджи, который организует, модифицирует, упаковывает и маркирует их. Некоторые из этих продуктов транспортируются в другие области клетки, а некоторые выводятся из клетки посредством экзоцитоза.Ферментативные белки упаковываются как новые лизосомы (или упаковываются и отправляются для слияния с существующими лизосомами). (б) Электронная микрофотография аппарата Гольджи.

    Лизосомы

    Некоторые из белковых продуктов, упаковываемых аппаратом Гольджи, содержат пищеварительные ферменты, которые должны оставаться внутри клетки для использования в расщеплении определенных материалов. Везикулы, содержащие ферменты, высвобождаемые Гольджи, могут образовывать новые лизосомы или сливаться с существующими лизосомами. Лизосома - это органелла, содержащая ферменты, которые расщепляют и переваривают ненужные клеточные компоненты, такие как поврежденная органелла.(Лизосома похожа на разрушительную бригаду, которая сносит старые и ненадежные здания по соседству.) Аутофагия («самопоедание») - это процесс переваривания клеткой собственных структур. Лизосомы также важны для расщепления инородного материала. Например, когда определенные клетки иммунной защиты (лейкоциты) фагоцитируют бактерии, бактериальная клетка транспортируется в лизосому и переваривается находящимися внутри ферментами. Как можно догадаться, такие клетки фагоцитарной защиты содержат большое количество лизосом.

    При определенных обстоятельствах лизосомы выполняют более грандиозную и ужасную функцию. В случае поврежденных или нездоровых клеток лизосомы могут открыться и высвободить свои пищеварительные ферменты в цитоплазму клетки, убивая клетку. Этот механизм «самоуничтожения» называется автолизом и контролирует процесс гибели клеток (механизм, называемый «апоптоз»).

    Посмотрите это видео, чтобы узнать об эндомембранной системе, которая включает грубую и гладкую ER и тело Гольджи, а также лизосомы и везикулы.Какова основная роль эндомембранной системы?

    Помимо функций, выполняемых эндомембранной системой, клетка выполняет множество других важных функций. Подобно тому, как вы должны потреблять питательные вещества, чтобы обеспечить себя энергией, каждая из ваших клеток должна принимать питательные вещества, некоторые из которых превращаются в химическую энергию, которая может использоваться для поддержания биохимических реакций. Еще одна важная функция клетки - детоксикация. Люди поглощают всевозможные токсины из окружающей среды, а также производят вредные химические вещества в качестве побочных продуктов клеточных процессов.Клетки печени, называемые гепатоцитами, выводят токсины из организма.

    Митохондрии

    Митохондрия (множественное число = митохондрии) - это мембранная бобовидная органелла, которая является «преобразователем энергии» клетки. Митохондрии состоят из внешней двухслойной липидной мембраны, а также дополнительной внутренней двухслойной липидной мембраны ([ссылка]). Внутренняя мембрана сильно сложена в извилистые структуры с большой площадью поверхности, называемые кристами. Именно вдоль этой внутренней мембраны ряд белков, ферментов и других молекул выполняет биохимические реакции клеточного дыхания.Эти реакции преобразуют энергию, хранящуюся в молекулах питательных веществ (таких как глюкоза), в аденозинтрифосфат (АТФ), который обеспечивает клетку полезной клеточной энергией. Клетки постоянно используют АТФ, поэтому митохондрии постоянно работают. Молекулы кислорода необходимы во время клеточного дыхания, поэтому вы должны постоянно вдыхать их. Одной из систем организма, которая использует огромное количество АТФ, является мышечная система, потому что АТФ требуется для поддержания мышечного сокращения. В результате мышечные клетки заполнены митохондриями.Нервным клеткам также требуется большое количество АТФ для работы натриево-калиевых насосов. Следовательно, отдельный нейрон будет загружен более чем тысячей митохондрий. С другой стороны, костная клетка, которая не так метаболически активна, может иметь всего пару сотен митохондрий.

    Митохондрия

    Митохондрии - это фабрики преобразования энергии клетки. (а) Митохондрия состоит из двух отдельных двухслойных липидных мембран. Вдоль внутренней мембраны расположены различные молекулы, которые вместе производят АТФ, главную энергетическую валюту клетки.(б) Электронная микрофотография митохондрий. EM × 236000. (Микрофотография предоставлена ​​Медицинской школой Риджентс Мичиганского университета © 2012)

    Пероксисомы

    Как и лизосомы, пероксисома представляет собой мембранно-связанную клеточную органеллу, которая в основном содержит ферменты ([ссылка]). Пероксисомы выполняют несколько различных функций, включая метаболизм липидов и химическую детоксикацию. В отличие от пищеварительных ферментов, обнаруженных в лизосомах, ферменты в пероксисомах служат для переноса атомов водорода от различных молекул к кислороду, производя перекись водорода (H 2 O 2 ).Таким образом, пероксисомы нейтрализуют яды, такие как алкоголь. Чтобы понять важность пероксисом, необходимо понять концепцию активных форм кислорода.

    Пероксисома

    Пероксисомы - это мембраносвязанные органеллы, содержащие множество ферментов для детоксикации вредных веществ и метаболизма липидов.

    Активные формы кислорода (АФК), такие как пероксиды и свободные радикалы, являются высокореактивными продуктами многих нормальных клеточных процессов, включая митохондриальные реакции, которые производят АТФ и метаболизм кислорода.Примеры ROS включают гидроксильный радикал OH, H 2 O 2 и супероксид (). Некоторые АФК важны для определенных клеточных функций, таких как клеточные сигнальные процессы и иммунные ответы против чужеродных веществ. Свободные радикалы реактивны, потому что они содержат свободные неспаренные электроны; они могут легко окислять другие молекулы по всей клетке, вызывая клеточное повреждение и даже гибель клетки. Считается, что свободные радикалы играют роль во многих деструктивных процессах в организме, от рака до ишемической болезни сердца.

    Пероксисомы, с другой стороны, контролируют реакции, нейтрализующие свободные радикалы. Пероксисомы производят большие количества токсичного H 2 O 2 в процессе, но пероксисомы содержат ферменты, которые превращают H 2 O 2 в воду и кислород. Эти побочные продукты безопасно попадают в цитоплазму. Подобно миниатюрным установкам для очистки сточных вод, пероксисомы нейтрализуют вредные токсины, чтобы они не наносили вред клеткам. Печень - это орган, который в первую очередь отвечает за детоксикацию крови до того, как она разовьется по телу, а клетки печени содержат исключительно большое количество пероксисом.

    Защитные механизмы, такие как детоксикация внутри пероксисомы и некоторых клеточных антиоксидантов, служат для нейтрализации многих из этих молекул. Некоторые витамины и другие вещества, содержащиеся в основном во фруктах и ​​овощах, обладают антиоксидантными свойствами. Антиоксиданты действуют, окисляясь сами, останавливая каскады деструктивных реакций, инициируемых свободными радикалами. Однако иногда АФК накапливаются за пределами возможностей такой защиты.

    Окислительный стресс - это термин, используемый для описания повреждения клеточных компонентов, вызванного ROS.Из-за своих характерных неспаренных электронов АФК могут запускать цепные реакции, в которых они удаляют электроны из других молекул, которые затем становятся окисленными и реакционноспособными, и делают то же самое с другими молекулами, вызывая цепную реакцию. АФК могут вызвать необратимое повреждение клеточных липидов, белков, углеводов и нуклеиновых кислот. Поврежденная ДНК может привести к генетическим мутациям и даже к раку. Мутация - это изменение нуклеотидной последовательности в гене в ДНК клетки, потенциально изменяющее белок, кодируемый этим геном.Другие заболевания, которые, как считается, вызываются или обостряются ROS, включают болезнь Альцгеймера, сердечно-сосудистые заболевания, диабет, болезнь Паркинсона, артрит, болезнь Хантингтона и шизофрению, среди многих других. Примечательно, что эти заболевания во многом связаны с возрастом. Многие ученые считают, что окислительный стресс является одним из основных факторов старения.

    Старение и…

    Ячейка: теория свободных радикалов

    Теория свободных радикалов о старении была первоначально предложена в 1950-х годах и до сих пор остается предметом дискуссий.Вообще говоря, теория старения со свободными радикалами предполагает, что накопленное повреждение клеток в результате окислительного стресса способствует физиологическим и анатомическим эффектам старения. Есть две существенно разные версии этой теории: одна утверждает, что сам процесс старения является результатом окислительного повреждения, а другая утверждает, что окислительное повреждение вызывает возрастные заболевания и расстройства. Последняя версия теории более широко принята, чем первая. Однако многие данные свидетельствуют о том, что окислительное повреждение действительно способствует процессу старения.Исследования показали, что уменьшение окислительного повреждения может привести к увеличению продолжительности жизни некоторых организмов, таких как дрожжи, черви и плодовые мухи. И наоборот, усиление окислительного повреждения может сократить продолжительность жизни мышей и червей. Интересно, что манипуляция, называемая ограничением калорий (умеренное ограничение потребления калорий), как было показано, увеличивает продолжительность жизни у некоторых лабораторных животных. Считается, что это увеличение, по крайней мере, частично связано с уменьшением окислительного стресса. Однако долгосрочное исследование приматов с ограничением калорийности не показало увеличения их продолжительности жизни.Потребуется множество дополнительных исследований, чтобы лучше понять связь между активными формами кислорода и старением.

    Так же, как костный скелет структурно поддерживает человеческое тело, цитоскелет помогает клеткам сохранять свою структурную целостность. Цитоскелет - это группа волокнистых белков, которые обеспечивают структурную поддержку клеток, но это только одна из функций цитоскелета. Компоненты цитоскелета также имеют решающее значение для подвижности клеток, воспроизводства клеток и транспортировки веществ внутри клетки.

    Цитоскелет образует сложную нитевидную сеть по всей клетке, состоящую из трех различных видов белковых филаментов: микрофиламентов, промежуточных филаментов и микротрубочек ([ссылка]). Самая толстая из трех - микротрубочка, структурная нить, состоящая из субъединиц белка, называемого тубулином. Микротрубочки поддерживают форму и структуру клеток, помогают сопротивляться сжатию клетки и играют роль в расположении органелл внутри клетки. Микротрубочки также составляют два типа клеточных придатков, важных для движения: реснички и жгутики.Реснички находятся на многих клетках тела, включая эпителиальные клетки, выстилающие дыхательные пути дыхательной системы. Реснички движутся ритмично; они постоянно бьются, перемещая отходы, такие как пыль, слизь и бактерии, вверх по дыхательным путям, от легких к рту. Удары ресничек клеток в женских фаллопиевых трубах перемещают яйцеклетки из яичника в матку. Жгутик (множественное число = жгутик) - это придаток больше реснички и специализированный для передвижения клеток.Единственная жгутиковая клетка у человека - это сперматозоид, который должен продвигаться к женским яйцеклеткам.

    Три компонента цитоскелета

    Цитоскелет состоит из (а) микротрубочек, (б) микрофиламентов и (в) промежуточных филаментов. Цитоскелет играет важную роль в поддержании формы и структуры клеток, стимулировании клеточного движения и содействии делению клеток.

    Очень важная функция микротрубочек - устанавливать пути (наподобие железнодорожных путей), по которым генетический материал может тянуться (процесс, требующий АТФ) во время деления клетки, так что каждая новая дочерняя клетка получает соответствующий набор хромосом.Две короткие идентичные структуры микротрубочек, называемые центриолями, находятся рядом с ядром клеток. Центриоль может служить точкой клеточного происхождения для микротрубочек, выходящих наружу в виде ресничек или жгутиков, или может способствовать разделению ДНК во время деления клетки. Микротрубочки вырастают из центриолей, добавляя больше субъединиц тубулина, например добавляя дополнительные звенья в цепь.

    В отличие от микротрубочек, микрофиламент представляет собой более тонкий тип филаментов цитоскелета (см. [Ссылка] b ).Актин, белок, образующий цепи, является основным компонентом этих микрофиламентов. Волокна актина, скрученные цепочки актиновых нитей, составляют значительный компонент мышечной ткани и, наряду с белком миозином, ответственны за сокращение мышц. Как и микротрубочки, актиновые филаменты представляют собой длинные цепочки отдельных субъединиц (называемых субъединицами актина). В мышечных клетках эти длинные актиновые нити, называемые тонкими филаментами, «притягиваются» толстыми филаментами миозинового белка, чтобы сократить клетку.

    Актин также играет важную роль во время деления клеток.Когда клетка собирается разделиться пополам во время деления клетки, филаменты актина работают с миозином, создавая борозду расщепления, которая в конечном итоге разделяет клетку посередине, образуя две новые клетки из исходной клетки.

    Последний филамент цитоскелета - это промежуточный филамент. Как следует из названия, промежуточная нить - это нить, промежуточная по толщине между микротрубочками и микрофиламентами (см. [Ссылка] c ). Промежуточные волокна состоят из длинных волокнистых субъединиц белка, называемого кератином, которые намотаны вместе, как нити, составляющие веревку.Промежуточные филаменты вместе с микротрубочками важны для поддержания формы и структуры клеток. В отличие от микротрубочек, которые сопротивляются сжатию, промежуточные филаменты сопротивляются растяжению - силам, разрывающим клетки. Во многих случаях клетки склонны к растяжению, например, когда эпителиальные клетки кожи сжимаются, растягивая их в разных направлениях. Промежуточные филаменты помогают закрепить органеллы вместе внутри клетки, а также связывать клетки с другими клетками, образуя специальные межклеточные соединения.

    Внутренняя среда живой клетки состоит из жидкого желеобразного вещества, называемого цитозолем, которое состоит в основном из воды, но также содержит различные растворенные питательные вещества и другие молекулы. Клетка содержит множество клеточных органелл, каждая из которых выполняет уникальную функцию и помогает поддерживать здоровье и активность клетки. Цитозоль и органеллы вместе составляют цитоплазму клетки. Большинство органелл окружено липидной мембраной, похожей на клеточную мембрану клетки.Эндоплазматический ретикулум (ER), аппарат Гольджи и лизосомы имеют общие функциональные связи и вместе называются эндомембранной системой. Есть два типа ER: гладкая и грубая. В то время как гладкий ER выполняет множество функций, включая синтез липидов и хранение ионов, грубый ER в основном отвечает за синтез белка с использованием связанных с ним рибосом. Грубый ER отправляет вновь созданные белки в аппарат Гольджи, где они модифицируются и упаковываются для доставки в различные места внутри или за пределами клетки.Некоторые из этих белковых продуктов представляют собой ферменты, предназначенные для расщепления нежелательного материала и упакованные в виде лизосом для использования внутри клетки.

    Клетки также содержат митохондрии и пероксисомы, которые являются органеллами, ответственными за производство энергии клетки и детоксикацию определенных химических веществ, соответственно. Биохимические реакции в митохондриях преобразуют молекулы, несущие энергию, в пригодную для использования форму клеточной энергии, известную как АТФ. Пероксисомы содержат ферменты, которые превращают вредные вещества, такие как свободные радикалы, в кислород и воду.Клетки также содержат миниатюрный «скелет» из белковых нитей, который простирается по всей ее внутренней части. Этот цитоскелет составляют три различных типа филаментов (в порядке увеличения толщины): микрофиламенты, промежуточные филаменты и микротрубочки. Каждый компонент цитоскелета выполняет уникальные функции, а также обеспечивает поддерживающую основу для клетки.

    Посмотрите это видео, чтобы узнать об эндомембранной системе, которая включает грубую и гладкую ER и тело Гольджи, а также лизосомы и везикулы.Какова основная роль эндомембранной системы?

    Обработка, упаковка и перемещение материалов, производимых ячейкой.

    Выберите термин, который лучше всего завершает следующую аналогию: Цитоплазма относится к цитозолю, как бассейн, содержащий хлор и плавучие игрушки, к ________.

    1. стенки бассейна
    2. хлор
    3. плавучие игрушки
    4. вода

    Черновая ER получила свое название из-за каких связанных структур?

    1. Аппарат Гольджи
    2. рибосомы
    3. лизосомы
    4. белков

    Что из следующего является функцией грубой ER?

    1. производство белков
    2. детоксикация некоторых веществ
    3. синтез стероидных гормонов
    4. регуляция концентрации внутриклеточного кальция

    Что из перечисленного является общим для всех трех компонентов цитоскелета?

    1. Все они служат каркасом для органелл внутри клетки.
    2. Все они имеют примерно одинаковый диаметр.
    3. Все они представляют собой полимеры белковых субъединиц.
    4. Все они помогают клетке противостоять сжатию и растяжению.

    Какая из следующих органелл продуцирует большое количество АТФ, когда и глюкоза, и кислород доступны для клетки?

    1. митохондрии
    2. пероксисомы
    3. лизосомы
    4. ER

    Объясните, почему структура ER, митохондрий и аппарата Гольджи способствует их соответствующим функциям.

    Структура аппарата Гольджи соответствует его функциям, поскольку он представляет собой серию уплощенных перепончатых дисков; вещества модифицируются и упаковываются в последовательные этапы по мере их перемещения от одного диска к другому. Структура аппарата Гольджи также включает в себя принимающую поверхность и передающую поверхность, которые организуют клеточные продукты, когда они входят и выходят из аппарата Гольджи. ER и митохондрии имеют структурную специализацию, которая увеличивает их площадь поверхности. В митохондриях внутренняя мембрана сильно сложена, что увеличивает площадь поверхности для производства АТФ.Точно так же ER тщательно намотан на всю клетку, увеличивая площадь его поверхности для таких функций, как синтез липидов, хранение Ca ++ и синтез белка.

    Сравните и сопоставьте лизосомы с пероксисомами: назовите хотя бы два сходства и одно различие.

    Пероксисомы и лизосомы представляют собой клеточные органеллы, связанные двухслойными липидными мембранами, и оба они содержат много ферментов. Однако пероксисомы содержат ферменты, которые выводят токсины из веществ, перенося атомы водорода и производя H 2 O 2 , тогда как ферменты в лизосомах функционируют для разрушения и переваривания различных нежелательных материалов.

    Глоссарий

    автолиз
    Распад клеток под действием их собственных ферментов
    аутофагия
    Лизосомный распад собственных компонентов клетки
    центриоль
    небольшая самовоспроизводящаяся органелла, которая обеспечивает начало роста микротрубочек и перемещает ДНК во время деления клеток
    реснички
    небольшой отросток на определенных клетках, образованный микротрубочками и модифицированный для перемещения материалов по клеточной поверхности
    цитоплазма
    внутренний материал между клеточной мембраной и ядром клетки, в основном состоящий из жидкости на водной основе, называемой цитозолем, внутри которой находятся все другие органеллы, растворенные и взвешенные вещества клетки
    цитоскелет
    «скелет» клетки; образованы палочковидными белками, которые поддерживают форму клетки и обеспечивают, помимо других функций, двигательные способности
    цитозоль
    прозрачная полужидкая среда цитоплазмы, состоящая в основном из воды
    эндоплазматическая сеть (ЭР)
    клеточная органелла, состоящая из связанных между собой мембраносвязанных канальцев, которые могут быть связаны или не быть связаны с рибосомами (грубый тип или гладкий тип, соответственно)
    жгутик
    придаток на определенных клетках, образованный микротрубочками и модифицированный для движения
    Аппарат Гольджи
    Клеточная органелла, образованная серией уплощенных мембраносвязанных мешочков, которые выполняют функцию модификации белка, маркировки, упаковки и транспорта
    промежуточная нить
    тип цитоскелетной нити, состоящей из кератина, характеризующейся средней толщиной и играющей роль в сопротивлении растяжению клеток
    лизосома
    мембраносвязанная клеточная органелла, происходящая из аппарата Гольджи и содержащая пищеварительные ферменты
    микрофиламент
    самая тонкая из филаментов цитоскелета; состоит из субъединиц актина, которые участвуют в сокращении мышц и клеточной структурной поддержке
    микротрубочка
    самая толстая из филаментов цитоскелета, состоящая из субъединиц тубулина, которые участвуют в движении клеток и структурной поддержке
    митохондрия
    одна из клеточных органелл, связанных двойным липидным бислоем, которая функционирует в первую очередь в производстве клеточной энергии (АТФ)
    мутация
    изменение нуклеотидной последовательности в гене в ДНК клетки
    ядро ​​
    Центральная органелла клетки
    ; содержит ДНК клетки
    органелла
    любой из нескольких различных типов заключенных в мембрану специализированных структур в клетке, которые выполняют определенные функции для клетки
    пероксисома
    мембраносвязанная органелла, содержащая ферменты, в первую очередь отвечающие за детоксикацию вредных веществ
    активные формы кислорода (АФК)
    Группа чрезвычайно реактивных пероксидов и кислородсодержащих радикалов, которые могут способствовать повреждению клеток
    рибосома
    клеточная органелла, участвующая в синтезе белка

    видов аппаратов Гольджи

    Сатоши Нарамото, Мариса С.Отеги, Нацумаро Куцуна, Риет де Рике, Томоко Дайнобу, Майкл Карампелиас, Масару Фудзимото, Елена Ферару, Дайсуке Мики, Хироо Фукуда, Акихико Накано, Джиэи Фримл, Анализ локализации и функции регулятора движения мембран ARF ГЭФ в Аппарате Гольджи в ��� Аппарат Гольджи: Комплекс Гольджи (Аппарат Гольджи, Комплекс Дальтона, Аппарат Ретикуларе) представляет собой сложную цитоплазматическую структуру, состоящую из гладких мембранных мешочков или цистем, сети канальцев с ��� мембранной организацией Аппарат Гольджи был подробно описан Далто и Феликсом (1954) с помощью просвечивающей электронной микроскопии.Функция Гольджи ��� Аппарат Гольджи состоит из стопок разного размера, соединенных между собой трубчатыми соединениями. A) Репрезентативные изображения, показывающие, что сеть транс-Гольджи рассредоточена в клетках, инфицированных высоковирулентным штаммом Sheila Smith R. rickettsii, но не в клетках, инфицированных авирулентным штаммом Iowa или неинфицированными контрольными клетками. Аппарат Гольджи представляет собой органеллу, присутствующую в большинстве эукариотических клеток. Он состоит из мембраносвязанных мешочков и также называется телом Гольджи, Гольджи ��� Аппарат Гольджи представляет собой динамическую мембранную структуру, которая, как было обнаружено, изменяет ее расположение и морфология во время клеточного цикла и после разрушения микротрубочек.Оба состоят из заключенных в мембрану мешочков, заполненных жидкостью. История из учебника, которую, вероятно, знает большинство людей, возникла с появлением электронной микроскопии ��� Несмотря на повышенное содержание-глюкана и хитина, он сверхчувствителен к клеточной стенке ��� Аппарат Гольджи представляет собой мембранно-связанную органеллу, обнаруженную в большинство клеток. В большинстве клеток цистерны Гольджи организованы в стопки. Аппарат Гольджи Размер 2,5 микрометра. Какова структура и функции аппарата Гольджи? О-связанные гликаны муцинового типа синтезируются в аппарате Гольджи эукариотических клеток.Аппарат Гольджи представляет собой большую органеллу, которая обычно состоит из пяти-восьми чашеобразных, покрытых мембраной дисков, называемых цистернами, как показано на рисунке выше. Цистерны немного похожи на стопку спущенных воздушных шаров. Lavi E et al (1996) Образование синцитий, вызванное коронавирусной инфекцией, связано с фрагментацией и перестройкой аппарата Гольджи. Аппарат Гольджи специально разработан для клеток, которые выполняют функции, связанные с секрецией веществ, например ��� Он состоит из расположенных друг над другом полостей, покрытых мембраной, называемых диктиосомами (рис.Аппарат Гольджи расположен близко к ядру и может быть очень большим в секреторных клетках, где он заполняет почти всю цитоплазму. Гольджи участвует в упаковке белковых молекул перед их отправкой по назначению. Везикулы, отходящие от эндоплазматического ретикулума, сливаются с сетью. Трубчатые соединения состоят из микротрубочек, а стопки цистерн, составляющие тело Гольджи, берут начало в эндоплазматическом ретикулуме и отпочковываются. Для его активации необходима транслокация STING из эндоплазматического ретикулума в аппарат Гольджи.Тело Гольджи - это клеточная органелла, которая является частью клеточной эндомембранной системы, обнаруженной в эукариотических клетках. Ее также называют аппаратом Гольджи или комплексом Гольджи. Посредством транспортных пузырьков, которые сливаются с цис-гранью Гольджи, комплекс получает несколько типов молекул, продуцируемых в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме (RER). Название дано от имени ученого, открывшего органеллу, то есть аппарат Гольджи был открыт Камилло Гольджи в 1889 году, когда он изучал нейроны, но на протяжении десятилетий он не был полностью принят как настоящая органелла.Мембранные диски расположены в последовательных отсеках, названных в честь направления, в котором белки движутся через них. После процессинга Гольджи эти молекулы высвобождаются из трансфокации Гольджи в более крупных ��� В этой статье мы обсудим аппарат Гольджи или комплекс Гольджи: 1. Цитоплазматические органеллы представляют собой мембраносвязанные структуры в клетке, такие как ядро. Другие органеллы расположены в цитоплазме, такие как митохондрии, хлоропласты, эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, пероксисомы, лизосомы, вакуоли и глиоксисомы.Везикулы, которые покидают грубую эндоплазматическую сеть, транспортируются к цис-стороне аппарата Гольджи, где они сливаются с мембраной Гольджи и выводят свое содержимое в просвет. В этой статье мы рассмотрим структуру и функцию аппарата Гольджи и его роль в болезни Вильсона. Резюме �� Аппарат Гольджи против эндоплазматической сети. 1995 июл; 108 (Pt 7): 2715-27. Аппарат Гольджи расположен близко к ядру и может быть очень большим в секреторных клетках, где он ... В этой статье мы рассмотрим структуру и функцию аппарата Гольджи и его роль в болезни Вильсона.Камилло Гольджи. Исследователи пересматривают основные концепции структурно-функциональных отношений аппарата Гольджи. Рис. 1. Популяции, обогащенные профазными клетками, были получены либо с использованием линии клеток с температурой ��� Она была открыта в 1898 году итальянским врачом Камилло Гольджи во время исследования нервной системы. Аппарат Гольджи, также известный как тело Гольджи или комплекс Гольджи, представляет собой органеллу эукариотической клетки, открытую итальянским физиком Камилло Гольджи в 1897 году. Бергер и Дж.Рот, редакторы. Цистерны тела Гольджи имеют четыре структурных компонента: цис-Гольджи, эндо-Гольджи, медиальный-Гольджи и транс-Гольджи. Он отвечает за транспортировку, изменение ��� Если подумать, это тот же тип работы, что и в местном почтовом отделении. Эти исследования продемонстрировали субкомпартменты органелл и клеточную компартментацию эндоплазматического ретикулума и реакции гликозилирования, связанные с аппаратом Гольджи. У некоторых протистов есть небольшие кусочки RER, отщипанные на концах с образованием пузырьков.Научно доказано, что Гольджи может синтезировать многие вещества, такие как полисахариды, а также может сочетать белки с сахарами или липиды с гликопротеинами и липопротеинами. Аппарат Гольджи - это мембраносвязанная органелла, обнаруженная в большинстве клеток. Аппарат Гольджи (GOL-JEE) часто называют почтовым отделением ���cell������� Это органелла, основная задача которой состоит в модификации, сортировке и упаковке белков, которые посылает ей эндоплазматический ретикулум. В то время как многие типы клеток содержат только один или несколько аппаратов Гольджи, клетки растений могут содержать их сотни.Посредством транспортных пузырьков, которые сливаются с цис-гранью Гольджи, комплекс получает несколько типов молекул, продуцируемых в шероховатом эндоплазматическом ретикулуме (RER). Диктиозные органеллы, связанные с мембраной, напоминающие мешочки. Материал секрета накапливается внутри мешочка, образованного снаружи цистерн. Тело Гольджи, также известное как аппарат Гольджи, представляет собой клеточную органеллу, которая помогает обрабатывать и упаковывать белки и молекулы липидов. Аппарат Гольджи был открыт г-ном Чемелло Гольджи в 1898 году.Он расположен в цитоплазме рядом с эндоплазматическим ретикулумом и рядом с ядром клетки. Аппарат Гольджи. Они предложили название аппарата Гольджи ... Fang et al. В клетках человека аппарат Гольджи состоит из серии уплощенных мембраносвязанных дисков, известных как цистерны, возникающих в результате слияния везикулярных кластеров, отростковывающихся от эндоплазматического ретикулума (ER) (Kulkarni-Gosavi P et al. Quick Посмотрите: Аппарат Гольджи (или комплекс, или тело, или �������������) встречается во всех растительных и животных клетках и представляет собой термин, используемый для групп уплощенных дискообразных структур, расположенных близко к эндоплазматической оболочке. сеточка.Выбирайте из 389 различных наборов карточек с аппаратами Гольджи в Quizlet. Что такое аппарат Гольджи? Он состоит из многослойных покрытых мембраной полостей, называемых диктиосомами (рис. Он находится во всех эукариотических клетках, растениях, а также животных.Основная функция аппарата Гольджи - обрабатывать белки и отправлять их по разным направлениям.В клетках растений несколько небольших диктиосом комплекса Гольджи. Аппарат Гольджи (или Гольджи для его друзей) назван в честь Камилло Гольджи, который впервые сообщил в 1888 году о ретикулярной структуре в цитоплазме многих типов клеток, которую он обнаружил при окрашивании хроматом серебра. Везикула - это небольшой сферический отсек, который представляет собой уплощенный набор мембран. Щелкните, чтобы увидеть полный ответ В этом отношении, какой тип сульфатированных гликозаминогликанов, синтезированных аппаратом Гольджи ���, опосредует полимеризацию и активацию датчика cGAMP. STING Run Fang, 1,2,4 Qifei Jiang, 1,2,4 Yukun Guan, 1,2,3 Pengfei Gao, 1,2 Rui Zhang, 1,2 Zhen Zhao, 1,2 и Zhengfan Jiang1,2,5, * 1 Ключевая лаборатория клеточной пролиферации и дифференциации ��� В то время как многие типы клеток содержат только один или несколько аппаратов Гольджи, клетки растений могут содержать сотни.Число наборов аппарата Гольджи в клетке может составлять всего 1, как во многих клетках животных, или многие сотни, как в некоторых клетках растений. Аппарат Гольджи, или комплекс Гольджи, функционирует как фабрика, на которой белки, полученные из ER, далее обрабатываются и сортируются для транспортировки к их конечному месту назначения: лизосомам, плазматической мембране или секреции. У него есть передняя часть и задняя часть. Возможны самые разные конечные гликановые структуры. Комплекс Гольджи - это гладкая мембранная система, состоящая из уплощенных одинарных мембранных везикул, которые часто уложены друг на друга.Попав внутрь просвета, молекулы модифицируются, а затем сортируются для транспортировки к следующему месту назначения. Цистерны разбросаны по цитозолю, но их функции одинаковы. Обычно в ячейке находится от 40 до 100 стопок. https://micro.magnet.fsu.edu/cells/golgi/golgiapparatus.html Аппарат Гольджи является частью мембранной системы, которая также содержит ER. Расположение 4. 1.4 B). Человеческая клетка в аппарате Гольджи - Атлас белков человека. Выберите из премиального аппарата Гольджи высочайшего качества.Аппарат Гольджи представляет собой набор сплюснутых мембраносвязанных везикул, который выполняет функцию хранения, модификации и переупаковки производимых биохимических веществ в клетке. Число наборов аппарата Гольджи в клетке может составлять всего 1, как во многих клетках животных, или многие сотни, как в некоторых клетках растений. Специализированные секреторные клетки содержат больше наборов аппарата Гольджи, чем другие клетки. Тело Гольджи растительной клетки обеспечивает строительные блоки стенки растительной клетки. Аппарат Гольджи (GA), также называемый тельцами Гольджи или комплексом Гольджи и обнаруживаемый повсеместно как в растительных, так и в животных клетках, обычно состоит из серии из пяти-восьми чашевидных, покрытых мембраной мешочков, называемых цистернами, которые выглядят чем-то вроде стопки. спущенных шаров.Предыдущие исследования [7���9,11,12,14,16,17,19,20,23,26,29,30,32���34] показали, что аппарат Гольджи имеет общую трехмерную структуру. различными типами клеток следующим образом. Трехмерное представление комплекса Гольджи. Эта органелла была открыта итальянским ученым по имени Камилло Гольджи при исследовании нервной системы в 1879 году, органелла была названа в его честь в 1898 году. Аппарат Гольджи 1. Да и нет. Из-за дефекта микротрубочек аппарата Гольджи эндоплазматическая сеть не может перемещать белки, необходимые для гормонов роста, что препятствует правильному формированию костей и хрящей.Эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи - две мембраносвязанные органеллы, обнаруженные у эукариот.

    Brier Creek Apartments Дарем, Северная Каролина, Что вы можете сделать со степенью классики, Исследование тканей растений называется, Кексы и одежда из кашемира оптом, Чертеж бесконечного куба, Поле для гольфа Wolf Creek Pga Tour,

    Объяснение секреции коллагена | Природа

    Клетки упаковывают белки в пузырьки для секреции во внеклеточную среду. В результате исследования был выявлен фермент, который модифицирует упаковочные машины, чтобы инкапсулировать необычно большие белки, такие как коллаген. См. Статью стр. 495

    У вас есть полный доступ к этой статье через ваше учреждение.

    Вместе с другими внеклеточными белками коллаген обеспечивает структурную основу, на которой ткани развиваются и функционируют. Он синтезируется в эндоплазматическом ретикулуме, внутриклеточной органелле, в виде жесткого палочковидного предшественника (проколлагена) длиной около 300 нанометров.Проколлаген, как и почти все секретируемые белки, затем упаковывается в транспортные везикулы для доставки в другую органеллу, аппарат Гольджи, до его секреции в окружение клетки. Транспортные везикулы, однако, обычно меньше 100 нм, так как они генерируются из эндоплазматического ретикулума группой белков (оболочка COPII), которые совместно собираются в виде структурно определенной полиэдрической клетки 1 . На странице 495 этого выпуска Jin et al . 2 показывают, что модификация одного из белков COPII позволяет формировать везикулы, которые достаточно велики, чтобы удерживать проколлаген.

    Внешний слой оболочки COPII собирается с использованием структурных элементов, состоящих из белков SEC13 и SEC31 (рис. 1a). Хотя считалось, что шарниры между этими элементами достаточно гибкие, чтобы позволить пузырькам различного размера формироваться 3,4 , мало что было известно о том, как контролируется размер пузырьков. Джин и его коллеги 2 показывают, что SEC31 может быть изменен путем убиквитинирования - присоединения одной или нескольких копий небольшого белка, называемого убиквитином. Хотя убиквитинирование может «пометить» белок для деградации, становится все более очевидным, что оно также может влиять на функцию белка 5 .

    Рисунок 1: Большие пузырьки для секреции коллагена.

    Растворимые белки, нацеленные на секрецию, вместе с небольшими трансмембранными белками упаковываются в эндоплазматическом ретикулуме в пузырьки, покрытые белковой клеткой COPII. Белки, которые будут формировать внутренний слой оболочки COPII, упорядоченно связываются, а затем рекрутируют белки SEC13 и SEC31, которые образуют внешний слой. Это приводит к деформации мембраны и, в конечном итоге, к разрыву транспортных пузырьков размером 60–80 нм. b , Крупные белки, такие как проколлаген (предшественник коллагена), не помещаются в эти типичные везикулы. Джин и др. . 2 сообщают, что для инкапсуляции таких больших грузов фермент CUL3-KLHL12 присоединяет одну копию малого белка убиквитина к SEC31 в составе комплекса SEC13-SEC31, и что этот процесс способствует экспорту коллагена. Дополнительный, неизвестный белок может дополнительно стабилизировать латеральные взаимодействия SEC13-SEC31. Хотя неизвестно, запускает ли синтез коллагена напрямую активность CUL3 – KLHL12, трансмембранный белок TANGO1, который связывает коллаген в эндоплазматическом ретикулуме с собирающейся оболочкой на цитозольной поверхности, может играть роль в этом процессе.

    В частности, авторы 2 сообщают, что в клетках мышей фермент CUL3-KLHL12 добавляет единственный убиквитин к небольшому пулу молекул SEC31, и что эта модификация необходима для управления секрецией коллагена. Используя электронную микроскопию высокого разрешения, они обнаружили, что избыточная экспрессия CUL3-KLHL12 ведет к продукции больших структур COPII, до 500 нм в диаметре - достаточных для размещения проколлагена. Простейшим объяснением этих наблюдений является то, что присоединение убиквитина к SEC31 приводит к структурным изменениям в клетке COPII, которые изменяют гибкость оболочки и позволяют инкапсулировать проколлаген в формирующуюся везикулу (рис.1б).

    Наблюдение Джина и его коллег, что только некоторые молекулы SEC31 модифицируются, строго указывает на то, что добавление убиквитина не влияет напрямую на механику сборки оболочки COPII. Вместо этого убиквитинирование SEC31 может приводить к привлечению дополнительного, неизвестного белка для выполнения этой роли - например, путем дальнейшей стабилизации латеральных взаимодействий SEC13-SEC31. Идентификация дополнительного фактора и более детальное молекулярное объяснение измененной геометрии оболочки везикул - задачи на будущее.

    Убиквитинирование некоторых молекул SEC31 может быть продолжающимся процессом, который способствует образованию больших везикул COPII как рутинной функции клетки; альтернативно, большие пузырьки могут образовываться только по требованию. В последнем случае, однако, не сразу очевидно, как CUL3-KLHL12, расположенный в цитоплазме, будет ощущать присутствие вновь синтезированного проколлагена в эндоплазматическом ретикулуме. Потенциальным кандидатом для передачи этой информации через мембрану эндоплазматического ретикулума является трансмембранный белок TANGO1, который формирует часть рецептора упаковки, который важен для секреции проколлагена 6,7 .TANGO1, однако, не контактирует напрямую с SEC31 и не обнаруживается в полностью сформированных пузырьках, поэтому его возможное соединение с CUL3-KLHL12 неясно.

    Остались другие вопросы. Становится ли коллаген полностью инкапсулированным в большую клетку COPII во время образования везикул (Fig. 1b), или COPII каким-то образом способствует экспорту коллагена косвенно, без необходимости в полной клетке? И как добавление убиквитина меняет геометрию покрытия COPII? Открытие Джина и его коллег 2 может помочь в разработке бесклеточной системы для изучения COPII-зависимой упаковки коллагена, которая поможет решить эти проблемы.Более того, релевантно ли убиквитинирование SEC31 для упаковки других больших секретируемых макромолекул, таких как липопротеины?

    Эти вопросы имеют отношение к нашему пониманию не только фундаментальных механизмов клеточной секреции, но и заболеваний, при которых секреция (особенно коллагена) нарушена из-за мутации гена 8 . Более того, манипуляции с путем убиквитинирования CUL3-KLHL12 могут быть использованы для увеличения секреции коллагена клетками для применения в культуре стволовых клеток, для роста тканевых компонентов в регенеративной медицине или, возможно, для облегчения возрастной дегенерации соединительной ткани.

    Ссылки

    1. 1

      Zanetti, G., Pahuja, K. B., Studer, S., Shim, S. & Schekman, R. Nat. Клетка. Биол . 14 , 20–28 (2012).

      CAS Статья Google ученый

    2. 2

      Jin, L. et al. Природа 482 , 495–500 (2012).

      ADS CAS Статья Google ученый

    3. 3

      Стагг, С.M. et al. Cell 134 , 474–484 (2008).

      CAS Статья Google ученый

    4. 4

      Фатх С., Мансиас Дж. Д., Би, X. и Голдберг, Дж. Cell 129 , 1325–1336 (2007).

      CAS Статья Google ученый

    5. 5

      Komander, D. Biochem. Soc. Пер. 37 , 937–953 (2009).

      CAS Статья Google ученый

    6. 6

      Сайто К.и другие. Cell 136 , 891–902 (2009).

      CAS Статья Google ученый

    7. 7

      Wilson, D. G. et al. J. Cell Biol. . 193 , 935–951 (2011).

      Google ученый

    8. 8

      De Matteis, M. A. & Luini, A. N. Engl. J. Med. 365 , 927–938 (2011).

      CAS Статья Google ученый

    Скачать ссылки

    Информация об авторе

    Принадлежности

    1. Дэвид Дж.Стивенс работает в лабораториях клеточной биологии, Школа биохимии, Бристольский университет, Бристоль, BS8 1TD, Великобритания

      Дэвид Дж. Стивенс

    Автор, отвечающий за переписку

    Для корреспонденции Дэвид Дж. Стивенс.

    Об этой статье

    Цитируйте эту статью

    Стивенс, Д. Объяснение секреции коллагена. Nature 482, 474–475 (2012). https://doi.org/10.1038/482474a

    Ссылка для скачивания

    Дополнительная литература

    • Транспорт коллагена и связанные с ним пути при несовершенном остеогенезе

      • Lauria Claeys
      • , Silvia Storoni
      • , Marelise Eekhoff
      • , Mariet Elting
      • , Lisanne Wisse
      • , Gerard Pals
      • , Nathalie Bravenboer
      • , Алессандра
      Michoff
    • 999 и Дидзандра Maugeri 999 Генетика человека (2021 год)

    • COL4A1 способствует росту и метастазированию клеток гепатоцеллюлярной карциномы путем активации передачи сигналов FAK-Src.

      • Тин Ван
      • , Хаоцзе Цзинь
      • , Цзинъинг Ху
      • , Си Ли
      • , Хаоюй Руань
      • , Хуэйли Сюй
      • , Линь Вэй
      • , Вэйхуа Дун
      • , Фэй Тенг
      • , Цзяньрен Гу
      • , Вэньсинь Цинь
      • , Сяоин Ло
      • и Юйцзюнь Хао

      Журнал экспериментальных и клинических исследований рака (2020)

    • KIF5A транспортирует коллагеновые везикулы миофибробластов во время фиброза плевры.

      • Хиротоши Камата
      • , Ёсиказу Цукасаки
      • , Цуёси Сакаи
      • , Рэйко Икебе
      • , Джулия Ван
      • , Энн Джефферс
      • , Джейк Борен
      • , Хигуки
      • Оуэнс
      • Сузара, Так
      • , Стивен Иделл
      • , Торри А.Такер
      • и Мицуо Икебе

      Научные отчеты (2017)

    • Микроскопические и ультраструктурные свидетельства на коже человека после обработки наполнителем из гидроксилапатита кальция

      • Никола Зербинати
      • , Эдоардо Д'Эсте
      • , Пьер Камилло Пароди
      • и Альберто Каллигаро

      Архив дерматологических исследований (2017)

    • Микроскопические и ультраструктурные модификации атрофической слизистой оболочки влагалища в постменопаузе после лечения фракционным углекислотным лазером

      • Никола Зербинати
      • , Маурицио Серати
      • , Массимо Оригони
      • , Массимо Кандиани
      • , Томмазо Яннитти
      • , Стефано Сальваторе
      • , Франческо Маротта
      • и Альберто

      Лазеры в медицине (2015)

    границ | Изменения в аппарате Гольджи нейронов неокортекса и гиппокампа у хомячка в спячке

    Введение

    Комплекс Гольджи - клеточная органелла, участвующая в процессинге, модификации, транспорте и нацеливании клеточных белков.Он состоит из стопок, состоящих из близко расположенных уплощенных цистерн и пузырьков, обычно локализованных в околоядерной области (Képès et al., 2005; Egea et al., 2006; Yadav and Linstedt, 2011) и удерживаемых в своем положении за счет микротрубочек (MT) - зависимые механизмы. В клетках млекопитающих эти стопки латерально связаны с образованием мембранной сети, называемой лентой Гольджи, которая позволяет повысить эффективность гликозилирования за счет создания ферментных субкомпартментов в порядке, необходимом для процессинга (Storrie et al., 1998; Сторри и Ян, 1998). Несмотря на степень организации аппарата Гольджи (ГА), было показано, что эта органелла очень динамична и при различных физиологических процессах, таких как деление митотических клеток (Levine et al., 1995), и при патологических состояниях, он может сочетать огромные скорости потока через мембрану со способностью быстро изменять свою форму, перераспределять разные резидентные белки Гольджи (Glick, 2002) и даже разбираться и повторно собираться (Fan et al., 2008).

    Зимняя спячка - это физиологическое состояние, которое позволяет зимующим видам млекопитающих выживать в холодном климате в периоды ограниченной доступности пищи.Животные, находящиеся в спячке, использовались в качестве моделей для изучения некоторых аспектов пластических изменений, которые происходят в метаболизме и физиологии нейронов нормального мозга в этих условиях. У мелких млекопитающих спячка характеризуется периодами пониженной температуры тела и скорости метаболизма, называемыми оцепенением, которые могут длиться несколько дней, перемежающихся короткими периодами активности и нормотермией (Geiser, 2004, 2013; Geiser, Martin, 2013). Гибернация приводит к снижению скорости метаболизма (Zhou et al., 2001) и требует радикальных физиологических изменений для поддержания экономии энергии (Geiser, 2004, 2013; Geiser, Martin, 2013). Во время приступов оцепенения транскрипция и синтез белка сильно подавлены, чтобы свести к минимуму энергетически требовательные клеточные процессы, такие как транскрипция и трансляция, при этом такие процессы полностью восстанавливаются во время межпроцессного возбуждения (Жегунов, 1988; Rolfe and Brown, 1997; van Breukelen and Martin, 2001). Что касается сниженного синтеза белка, предыдущие наблюдения с помощью электронной микроскопии в клетках вкусовых рецепторов (Popov et al., 1999) и в пирамидных нейронах CA3 (Bocharova et al., 2011) выявили временное уменьшение количества полирибосом и грубых профилей эндоплазматического ретикулума во время стадий торпора. Что касается ГА, временная фрагментация или разборка вместе с потерей уплощенных цистерн во время оцепенения были зарегистрированы в исследованиях с использованием традиционной электронной микроскопии (Popov et al., 1999; Bocharova et al., 2011). Структурное поддержание ленты Гольджи, как было показано, зависит от белковых комплексов, образованных 65 кДа белка повторной сборки Гольджи (GRASP65) и 130 кДа цис -матричного белка Гольджи (GM130), оба из которых в основном локализованы в цис -компартмент Гольджи и отвечают за связывание боковых цистерн вместе, тем самым способствуя их слиянию (Nakamura et al., 1995; Barr et al., 1997, 1998; Puthenveedu et al., 2006). Также было показано, что архитектура GA зависит от Golgin84, кроличьего белка, присутствующего во всех стеках Гольджи с возрастающим градиентом к стороне trans (Diao et al., 2003; Satoh et al., 2003; Sohda et al. др., 2010). Вмешательство в экспрессию Golgin84, как было показано, нарушает ленту Гольджи и вызывает появление фрагментов Гольджи, рассредоточенных по всей клетке (Jiang et al., 2014). Распределение этих белков в ГА нейронов кортикальных нейронов у гибернационных животных неизвестно, и также неясно, изменяются ли их экспрессия и / или распределение во время различных фаз цикла гибернации.В настоящем исследовании мы использовали вестерн-блоттинг, иммуноцитохимию и конфокальную микроскопию для анализа уровней экспрессии и паттернов распределения GM130 и Golgin84 у сирийского хомяка Mesocricetus auratus в состоянии оцепенения, возбуждения и эвтермии. Аналогичным образом мы проанализировали экспрессию MG160, сиалогликопротеина мембраны 160 кДа, находящегося в медиальных цистернах GA, который участвует в передаче, процессинге и, вероятно, в регуляции эндогенных или аутокринных FGF, и который, как предполагалось, играет важную роль в биогенез и функция GA (Gonatas et al., 1995, 1998а). Результаты показывают, что GA претерпевает глубокую и обратимую морфологическую и нейрохимическую реорганизацию во время цикла гибернации, которая, вероятно, влияет на способность обрабатывать и сортировать белки.

    Кроме того, гибернация млекопитающих была предложена в качестве модели для изучения некоторых физиологических аспектов ассоциированного с микротрубочками белка tau фосфорилирования in vivo . Действительно, эта модель может быть полезна для изучения механизмов нейропротекции на первых стадиях нейродегенеративных расстройств, таких как болезнь Альцгеймера (БА), поскольку нейроны животных в спячке демонстрируют временное фосфорилирование тау-белка, подобное PHF (парные спиральные нити), с некоторым сходством с ним. пациентов на ранних стадиях заболевания (Zhou et al., 2001; Арендт и др., 2003; Авила и др., 2004; Härtig et al., 2005, 2007; Су и др., 2008; Стилер и др., 2011; Леон-Эспиноза и др., 2013). Поскольку тау-белок локализован в ассоциации с мембранами Гольджи, где он может служить связующим звеном между этими структурами и микротрубочками (Farah et al., 2006), ГА претерпевают широко распространенные структурные изменения в нейронах пациентов и животных моделях БА (Gonatas et al., 1998b; Liazoghli et al., 2005; Hu et al., 2007), в настоящем исследовании мы анализируем, могут ли изменения ГК в нейронах коры гибернирующих хомяков во время оцепенения коррелировать с накоплением гиперфосфорилированного тау-белка. .

    Материалы и методы

    Все экспериментальные процедуры проводились в помещении для животных Мадридского университета Сан-Пабло CEU (SVA-CEU.USP, регистрационный номер ES 28022 0000015) и были одобрены институциональным комитетом по этике экспериментов на животных. В общей сложности 21 самец сирийского хомячка в возрасте 4 месяцев ( Mesocricetus auratus ) был приобретен у Janvier Labs. Животные имели свободный доступ к пище и воде и содержались при температуре 23 ° C с циклом свет / темнота 8:16 ч в течение 4–6-недельного периода акклиматизации в нашем помещении для животных.Впоследствии, чтобы получить экспериментальные группы возбуждения и оцепенения, некоторых животных переводили в специальную камеру, которая позволяла контролировать температуру и фотопериод - два важных фактора, влияющих на спячку. Мы разработали эту камеру (разработанную Tiselius s.l.) с 6 отдельными клетками, чтобы вызвать спячку, на основе предыдущих исследований (Arendt et al., 2003). Камера позволяет постепенно снижать температуру (датчики LM35), управлять освещением (регулируемый светодиодный RGB, который регулирует интенсивность и цвет) и контролировать хомяков, измеряя общую двигательную активность с помощью датчика PIR (пассивный инфракрасный), установленного сверху. каждая клетка.Кроме того, мы записали все данные, полученные на портативном компьютере, чтобы различать фазы оцепенения и возбуждения во время цикла гибернации, используя программный пакет Fastwinter1.9 (разработанный Tiselius s.l.). Животные, находящиеся в спячке, демонстрировали фазы оцепенения с периодом бездействия 24 часа, в то время как животные, не находящиеся в спячке, не подвергались зимней спячке. Состояние животных было подтверждено измерениями температуры тела (инфракрасный термометр), поскольку температура тела хомячка в спячке падает почти до 5 ° C, тогда как у эвтермических животных она составляет около 33 ° C.Поскольку инициация гибернации происходит с нерегулярными приступами оцепенения, мы считали животных оцепенением только тогда, когда они завершили три полных приступа оцепенения перед тем, как их принесли в жертву. Возбуждение от оцепенения инициировалось путем искусственного повышения температуры животных с помощью теплового одеяла. Пробужденных животных умерщвляли через 90 минут после того, как их вынимали из клетки для гибернации. В этом исследовании животных сравнивали на трех стадиях: контрольная или эвтермическая ( n = 7), вялость ( n = 9) и возбуждение ( n = 5).

    Для иммуноцитохимических экспериментов контрольных животных и животных из различных состояний гибернации (оцепенения и возбуждения) умерщвляли летальной внутрибрюшинной инъекцией пентобарбитала натрия (40 мг / кг) и затем перфузировали внутрикардиально физиологическим раствором (вместе с гепарином) с последующей инфузией 4% параформальдегид в 0,1 М фосфатном буфере (PB, pH 7,4). Мозг каждого животного удаляли и фиксировали путем погружения в тот же фиксатор на 24 ч при 4 ° C. Серийные корональные срезы (толщиной 50 мкм) получали с помощью вибратома (Сент-Луис, Миссури, США).

    Иммунофлуоресценция

    Срезы сначала промывали в PB и предварительно инкубировали в течение 1 ч при комнатной температуре в исходном растворе, содержащем 3% нормальную сыворотку видов, в которых были повышены вторичные антитела (Vector Laboratories, Burlingame, CA, USA), разведенных в PB с Triton X -100 (0,25%). После этого срезы инкубировали в течение 48 ч при 4 ° C в том же исходном растворе, содержащем следующие первичные антитела, по отдельности или в указанных комбинациях: мышиные анти-AT8 (Pierce Endogen, 1: 2000), мышиные анти-GM130 ( BD, 1:50), кроличьи анти-MG160 (Abcam, 1: 100) и кроличьи анти-Golgin84 (Санта-Крус, 1: 500).После промывания в PB срезы инкубировали в течение 2 часов при комнатной температуре в соответствующих комбинациях козьих антимышиных или козьих антикроличьих антител, конъюгированных с Alexa 488 или Alexa 594 (1: 2000; Molecular Probes, Eugene, OR, СОЕДИНЕННЫЕ ШТАТЫ АМЕРИКИ). Срезы также окрашивали ядерным красителем DAPI (4,6 диамино-2-фенилиндол; Sigma, Сент-Луис, Миссури, EEUU). Наконец, срезы были промыты в PB, помещены в среду для фиксации антифад (ProlongGold, Invitrogen) и исследованы с помощью конфокальной микроскопии (Zeiss, 710).Z-сечения записывались с интервалом 0,35 мкм через отдельные каналы, и затем использовалось программное обеспечение ZEN 2012 (Zeiss) для построения составных изображений из каждой оптической серии путем объединения изображений, записанных через разные каналы (разрешение изображения: 1024 × 1024 пикселей; размер пикселя). : 0,11 мкм). Совместную локализацию различных пар маркеров Гольджи изучали в дважды окрашенных срезах с помощью программного обеспечения ZEN-lite 2012 (Zeiss), оценивая коэффициент Мандерса в обрезанных конфокальных стопках, включая полные одиночные нейроны (15 нейронов на область и животное).Программное обеспечение Fiji (счетчик 3D-объектов) использовалось для анализа объема и площади поверхности точек, иммуноокрашенных для различных маркеров GA в стопках изображений.

    Для определения различий между значениями, полученными в группах контроля, торпора и возбуждения, был проведен односторонний дисперсионный анализ Краскела-Уоллиса, а затем скорректированный по Бонферрони тест Манна-Уитни U для попарных сравнений с использованием программного обеспечения SPSS (версия 22 ). Для изучения возможных различий между разными регионами и маркерами Гольджи в контрольной группе был проведен тест Фридмана.Для сравнения средних значений, полученных в AT8-положительных и -отрицательных нейронах, использовали тест Вилкоксона. Для составления фигур использовалась программа Adobe Photoshop (CS4).

    DAB Иммуноокрашивание

    Свободно плавающие срезы предварительно обрабатывали 1,66% H 2 O 2 в течение 30 минут для подавления активности эндогенной пероксидазы, а затем в течение 1 часа в PB с 0,25% Triton-X и 3% нормальной козьей сывороткой (Vector Laboratories ). Затем срезы инкубировали в течение ночи при 4 ° C с мышиным антителом против AT8 (Pierce Endogen, 1: 2000), а на следующий день их промывали и инкубировали в течение 1 ч в биотинилированном козьем антимышином IgG (1: 200; Vector Лаборатории).Связывание антител детектировали с помощью набора иммунопероксидазы Vectastain ABC (Vector Laboratories) и визуализировали с помощью хромогена 3,3'диаминобензидинтетрагидрохлорида (DAB; Sigma-Aldrich, Сент-Луис, Миссури). После окрашивания срезы обезвоживали, очищали ксилолом и накладывали покровные стекла.

    Вестерн-блоттинг

    Животных умерщвляли путем смещения шейных позвонков с последующим обезглавливанием. Мозг был извлечен, и образцы белка были приготовлены из толстых срезов мозга, простирающихся от -1 до -4 по отношению к Bregma (Morin and Wood, 2001).Ткань гомогенизировали с помощью гончарного станка и иглы шприца в буфере, содержащем 20 мМ HEPES, pH 7,4; 100 мМ NaCl; 50 мМ NaF; 1% Тритон Х-100; 5 мМ ЭДТА; 1 мМ ортованадат натрия; 5 мМ окадаиновой кислоты, 30 мМ β-глицерофосфата, 5 мМ тетраосновного пирофосфата натрия и полный коктейль ингибиторов протеазы (Roche Diagnostics). Концентрацию белка определяли количественно с помощью анализа Брэдфорда, и 30 мкг общего белка подвергали электрофорезу в 10% SDS-полиакриламидном геле и переносили на нитроцеллюлозную мембрану (Schleinder & Schuell, Keene, NH).Мембраны инкубировали в течение ночи при 4 ° C со следующими первичными антителами: мышиные анти-GM130 (BD, 1: 500), кроличьи антитела против MG160 (Abcam, 1: 250), кроличьи антитела против Golgin84 (SC, 1: 500), или мышиный анти-бета-актин (Sigma, 1: 5000). После промывания мембраны инкубировали с соответствующим вторичным антителом, конъюгированным с пероксидазой (1: 1000; Dako, Glostrup, Дания), в течение 2 часов при комнатной температуре. Антитела визуализировали с помощью ECL (Amersham, 1: 1000; Dako, Glostrup, Дания), денситометрический анализ выполняли с помощью программного обеспечения Image J, и различия между средними значениями, полученными в группах контрольных, возбужденных и оцепенелых животных, сравнивали на одно значение. путь Краскалл Уоллис (апостериорный тест Данна ) (GraphPad Prism, версия 5).

    Результаты

    Распределение белков Гольджи в корковых нейронах эвтермических хомяков

    Чтобы охарактеризовать возможные изменения во время цикла гибернации в аппарате Гольджи (GA) нейронов неокортекса и гиппокампа сирийских хомяков, мы сначала провели эксперименты с иммуноцитохимическим окрашиванием с использованием антител, направленных против GM130, MG160 и Golgin84, чтобы изучить их распределение у эвтермических хомяков ( Рисунок 1).

    Рисунок 1.Распределение белков GA в нейронах коры эутермных хомяков. (A – F) Пары изображений, взятых из срезов гиппокампа, дважды иммуноокрашенных на MG160 / GM130 (A – C) и Golgin84 / GM130 (D – F) , показывающие их распределение в GA пирамидных нейронов CA1 из эвтермических хомяки. Обратите внимание на схожие модели распределения и высокую степень колокализации. Масштабная линейка в (F) означает 9,5 мкм.

    Ранее было установлено, что GM130 в основном локализован в компартменте cis -Гольджи, MG160 локализован в медиальных цистернах, а golgin-84 присутствует во всех стеках Гольджи с возрастающим градиентом к транс-стороне (см. Введение для использованная литература).Несмотря на это, наблюдения световой микроскопии в настоящем исследовании выявили сходный морфологический вид GA в срезах, иммуноокрашенных для каждого из трех маркеров GA (рис. 1). GA в нейронах гиппокампа состоял из сети скрученных и извитых цистерн и трубчатых структур с лентообразным видом, и был распределен по всему телу клетки вокруг ядра и частично распространялся на апикальный дендрит (Рисунок 1). В нейронах неокортекса GA, как было выявлено с помощью трех маркеров, также имел ленточный вид, хотя имел менее сложный вид, то есть имел меньшую степень вытяжения цистерн и извилин, чем в случае нейронов гиппокампа ( Рисунки S1, S2).

    Используя инструмент счетчика 3D-объектов в пакете программного обеспечения Fiji, мы количественно определили объем и площадь поверхности ГА-элементов, иммунореактивных для трех маркеров в пирамидных нейронах (идентифицированных по пирамидальной форме сомы и наличию апикального дендрита) из вышеупомянутых - и инфрагранулярные слои неокортекса, и из областей гиппокампа CA1 и CA3. Результаты показывают, что во всех проанализированных регионах MG160 показывает, как правило, более ограниченное распределение в GA, чем Golgin84 и GM130 (Рисунки 2A, B).Кроме того, при сравнении значений из разных популяций нейронов, GA в нейронах гиппокампа, особенно в нейронах CA3, окрашенных тремя разными маркерами, показал значительно большую площадь поверхности и объем, чем в пирамидных нейронах неокортекса из супрагранулярных и инфрагранулярных слоев ( Рисунки 2C, D).

    Рис. 2. (A – D) Гистограммы, показывающие площадь поверхности (A, C) и объем (B, D) значений (среднее ± стандартное отклонение) элементов GA, иммунореактивных к MG160, GM130 и Golgin84, полученные из обрезанных стопок конфокальных изображений ( n > 15 во всех случаях), включая полные одиночные пирамидные нейроны из супра- и инфрагранулярных слоев неокортекса и областей гиппокампа CA1 и CA3. (A, B) Покажите статистические сравнения между средними значениями (площадь поверхности и объем соответственно), полученными с различными маркерами Гольджи в каждой области мозга. (C, D) Покажите сравнения значений, полученных для каждого маркера в разных областях мозга. (Краскалл-Уоллис, * p ≤ 0,01; ** p ≤ 0,001). (E, F) Покажите сравнения средних значений коэффициента колокализации Мандерса, полученных для MG160 / GM130 и Golgin84 / GM130 в различных областях мозга и в каждой области мозга, соответственно.Значения для каждой комбинации маркеров и области были получены из каждой конфокальной плоскости изображения стеков обрезанных изображений, соответствующих 15 полностью реконструированным нейронам. Тест Краскалла-Уоллиса обнаружил достоверные различия при сравнении всех возможных комбинаций средних значений ( p ≤ 0,001).

    Чтобы получить более глубокое представление о закономерностях распределения различных маркеров GA у эвтермических хомяков, мы затем количественно оценили степень их колокализации в пирамидных нейронах неокортекса и областей гиппокампа CA1 и CA3 в дважды иммуноокрашенных срезах MG160 / GM130 и GM130-Golgin84 ( Рисунки 1, 2E, F).Во всех проанализированных популяциях нейронов более низкий коэффициент колокализации Мандерса (Manders et al., 1993) был обнаружен для MG160 / GM130, чем для GM130 / Golgin84 (где «0» означает отсутствие совместной локализации, а «1» - полную совместную локализацию). Вероятно, это было связано с широким распространением GM130 в GA и более ограниченным распространением MG160. Несмотря на схожий морфологический вид ГА, выявленный иммуноокрашиванием тремя разными антителами в настоящем исследовании, отсутствие полной колокализации в дважды окрашенных срезах MG160 / GM130 и GM130 / Golgin84 указывает на существование микродоменов в ГА, где два белка, протестированных в каждой комбинации, не экспрессируются совместно (Фигуры 1C, F).

    Дифференциальные эффекты гибернации на экспрессию белков Гольджи

    Затем мы проанализировали возможные вариации экспрессии Golgin84, MG160 и GM130 во время цикла гибернации, исследуя вестерн-блоты образцов белка, полученных от животных, умерщвленных на разных стадиях гибернации (рис. 3). Анализ показал, что приступы торпора по-разному влияли на уровни экспрессии маркеров Гольджи, нормализованные к экспрессии β-актина (рис. 3). Уровни MG160 снизились в образцах от животных в состоянии оцепенения по сравнению с контрольными уровнями экспрессии, тогда как экспрессия Golgin84 осталась неизменной, а экспрессия GM130 увеличилась (Рисунок 3).Во время возбуждения MG160 и GM130 показали промежуточные уровни экспрессии, то есть между контрольным уровнем и уровнем торпора. Напротив, в двух случаях экспрессия Golgin84 была более интенсивной в образцах, взятых у возбужденных животных, чем во время эутермии или оцепенения (рис. 3).

    Рис. 3. Изменения экспрессии белка Гольджи во время гибернации сирийских хомяков. (A) Вестерн-блот GM130, MG160 и Golgin84 в образцах белка, экстрагированных из эутермических (контроль) и находящихся в спячке (фаза возбуждения и оцепенения) хомяков.Гистограммы показывают экспрессию GM160 (B) , MG130 (C) и Golgin84 (D) , нормированную на β-актин. Данные представляют собой среднее значение ± стандартное отклонение трех независимых экспериментов. Обратите внимание на увеличение GM130 и снижение экспрессии MG160 при возбуждении и более заметно в оцепенении по сравнению с контрольными животными. Также обратите внимание на высокий уровень экспрессии Golgin84 во время возбуждения (Kruskall-Wallis, * p ≤ 0,05).

    Затем мы проанализировали на иммуноцитохимически окрашенном материале, отражаются ли связанные с гибернацией изменения уровней экспрессии белка, наблюдаемые с помощью вестерн-блоттинга, в изменениях интенсивности или характера распределения маркеров Гольджи в нейронах неокортекса и гиппокампа (рисунки 4-6, рисунки S1, S2).По мере того как уровни экспрессии MG160 снижались при возбуждении и особенно в оцепенении, наблюдаемом с помощью вестерн-блоттинга, имело место соответствующее снижение интенсивности иммуноокрашивания MG160 (Фиг.4, Рисунок S1). Это снижение было более очевидным в нейронах неокортекса и пирамидных клетках CA1, чем в пирамидных нейронах CA3, в которых иммуноокрашивание MG160 было хорошо сохранено, хотя элементы MG160-ir действительно имели фрагментированный вид (Рисунок 4, Рисунок S1). Об изменениях экспрессии MG160 свидетельствовало значительное уменьшение площади поверхности и объема иммунореактивных элементов элементов MG160-ir во всех проанализированных популяциях нейронов, за исключением пирамидных нейронов CA3, в которых эти параметры были немного увеличены у вялых животных (Рисунок 5).Соответственно, в соматосенсорной коре, но не в гиппокампе, снижение коэффициента колокализации MG160 / GM130 Manders было обнаружено в оцепенении по сравнению с контролем и состояниями возбуждения (Рисунок 6).

    Рис. 4. Распределение белков GA в корковых нейронах торпидных хомяков. (A – F) Пары изображений, взятых из срезов гиппокампа, дважды иммуноокрашенных на MG160 / GM130 (A – C) и Golgin84 / GM130 (D – F) , демонстрирующие их распределение в GA пирамидных нейронов CA1 хомяков. в оцепенении.Обратите внимание на снижение иммуноокрашивания MG160 и сильную фрагментацию GA, что выявлено с помощью различных маркеров Гольджи. Масштабная линейка в (F) означает 9,5 мкм.

    Рис. 5. Гистограммы, показывающие значения объема и площади поверхности (среднее ± стандартное отклонение) элементов GA, иммунореактивных для MG160, GM130 и Golgin84, полученные из стеки обрезанных конфокальных изображений ( n > 15 во всех случаях), включая полные одиночные пирамидные нейроны из над (A, C) и инфрагранулярного (B, D) слоев неокортекса и областей гиппокампа CA1 (E, G) и CA3 (F, H) от эвтермических (контрольных) животных и животных во время возбуждения и оцепенения .Краскалл-Уоллис, * p ≤ 0,01; ** p ≤ 0,002; c - контроль; т, оцепенение; а, возбуждение.

    Рис. 6. Сравнение средних значений коэффициента колокализации Мандерса, полученных для MG160 / GM130 и Golgin84 / GM130, в надземном (A) и инфрагранулярном (B) слоях неокортекса и в области CA1 (C) и CA3 (D) гиппокампа. в контроле, возбуждении и оцепенении животных . Значения для каждой комбинации маркеров, области и животного были получены из каждой конфокальной плоскости изображения стопок обрезанных изображений, соответствующих 15 полностью реконструированным нейронам.Тест Краскалла-Уоллиса обнаружил достоверные различия при сравнении всех возможных комбинаций средних значений (* p ≤ 0,05). c - контроль; т, оцепенение; а, возбуждение.

    Не было обнаружено изменений в видимой интенсивности иммуноокрашивания GM130 у зимующих хомяков. Однако были обнаружены глубокие морфологические модификации GM130-ir элементов ГА; во всех проанализированных регионах они показали фрагментарный вид при возбуждении, особенно у животных, находящихся в оцепенении, по сравнению с контрольной группой (Рисунки S1, S2).Эта фрагментация сопровождалась уменьшением объема и площади поверхности элементов GM130-ir во время гибернации, что достигло статистической значимости, особенно в области CA1 гиппокампа (рис. 5). Изменения, аналогичные изменениям, обнаруженным с GM130, наблюдались для иммуноокрашивания Golgin84 у вялых животных. Они включали - без видимых изменений в интенсивности иммуноокрашивания Golgin84 - интенсивную фрагментацию (Рисунок 4, Рисунки S1, S2) и уменьшение площади поверхности, но не объема, элементов Golgin84-ir, которые достигли статистической значимости в инфрагранулярной неокортикальной области и CA1 нейроны (рисунок 5).Эти изменения сопровождались увеличением коэффициента Мандерса колокализации GM130 / Golgin84 во время оцепенения во всех областях, кроме CA1 (Рисунок 6).

    Изменения аппарата Гольджи в нейронах с гиперфосфорилированным тау во время торпора

    Предыдущие исследования показали, что во время фазы торпора гибернации тау-белок сильно фосфорилируется в корковых нейронах, тогда как после возбуждения это высокое фосфорилирование снижается до нормального уровня (Arendt et al., 2003; Härtig et al., 2005, 2007; Леон-Эспиноза и др., 2013). В соответствии с этими исследованиями, настоящие результаты (срезов мозга, иммуноцитохимически окрашенных антителом AT8, которое распознает сайты фосфо Ser202 и фосфо Thr205 в белке тау) показывают, что у сирийского хомяка гиперфосфорилирование тау особенно очевидно в субпопуляции пирамидных нейронов в слой V неокортекса и нейроны CA3 и прикорневых областей гиппокампа (рис. 7). Затем мы изучили, были ли нейроны с гиперфосфорилированным тау более или менее склонны к морфологическим изменениям в GA во время цикла гибернации.С этой целью в соматосенсорной коре головного мозга хомяков в оцепенении мы проанализировали стеки конфокальных изображений от нейронов слоя V, дважды иммуноокрашенных на AT8 и MG160, чтобы выяснить, были ли изменения экспрессии MG160 в GA более выражены в нейронах с тау-гиперфосфорилированием (AT8-позитивным). ), чем в AT8-отрицательных нейронах. Мы обнаружили, что средний объем и площадь поверхности элементов MG160-ir были значительно ниже в нейронах AT8 +, чем в окружающих нейронах AT8-, хотя не все нейроны AT8 + были затронуты одинаково (Рисунок 8).Однако, похоже, что это не так в гиппокампе, где снижение иммуноокрашивания GA MG160 было более выраженным в CA1, чем в нейронах CA3 (Рисунок 5), хотя иммуноокрашивание AT8 было более интенсивным в CA3, чем в CA1 (Рисунок 7). .

    Фигура 7. (A, B) Микрофотографии, показывающие паттерны иммуноокрашивания гиперфосфорилированного тау (антитело AT8) в неокортексе и гиппокампе контрольных (A) и торпидных (B) сирийских хомяков.Маленькие квадраты зоны в (B) показаны при большем увеличении в (C, D) . Обратите внимание на иммуноокрашивание AT8 тел нейронов слоя V (стрелки в D ) и их апикальных дендритов в слое III (стрелки в C ). Большая квадратная зона в (B) и квадратная зона в (E) показаны при большем увеличении в (E, F) , соответственно. Обратите внимание на интенсивное иммуноокрашивание AT8 в хиларных нейронах (стрелки в F ). Масштабная линейка в F обозначает 570 мкм для (A, B) , 57 мкм для (C, D, F) и 115 мкм для (E) .

    Рис. 8. Микрофотографии слоя V соматосенсорной коры сирийских хомяков в оцепенении . Срезы дважды окрашивали антителами, направленными против AT8 и MG160 (A – C, G, H) , и против AT8 и Golgin84 (D – F, I, J) , контрастируя с Dapi. Стрелки указывают на положительные нейроны AT8, тогда как стрелки указывают на соседние отрицательные нейроны AT8. Обратите внимание на заметное снижение иммуноокрашивания MG160 GA в нейронах AT8 + и аналогичную картину иммуноокрашивания Golgin84 между нейронами AT8 + и AT8−.Гистограммы показывают значения площади поверхности (K) и объема (L) (среднее ± стандартное отклонение) элементов GA, иммунореактивных для MG160 и Golgin84 в клетках AT8 + и в клетках AT8-. Тест Вилкоксона обнаружил значительные различия в сравнении между клетками AT8 + и AT8- как по объему, так и по значениям площади поверхности MG160-ir (* p ≤ 0,001), но не элементов Golgin84-ir. Масштабная линейка в (J) указывает 20 мкм в (A – F) , 7 мкм в (G, H) и 10,5 мкм в (I, J) .

    Наконец, в дважды иммуноокрашенных срезах AT8 / Golgin84 от животных, находящихся в состоянии торпора, мы наблюдали, что площадь поверхности и объем Golgin84-ir GA-элементов были сходными в нейронах AT8 + и нейронах AT8- (рис. 8). Эти результаты показывают, что накопление гиперфосфорилированного тау на Ser202 и Thr205 во время стадии оцепенения гибернации, по-видимому, не зависит от сопутствующего обратимого сжатия и фрагментации GA.

    Обсуждение

    Основные результаты настоящего исследования, схематически представленные на рисунке 9, показывают, что MG160 и, в более широком смысле, GM130 и Golgin84 экспрессируются в GA нейронов неокортекса и гиппокампа у эвтермических сирийских хомяков.Мы также количественно показали, что во время цикла гибернации GA претерпевает значительные и специфичные для белка изменения в уровнях экспрессии и паттернах распределения этих компонентов белка Гольджи. Более того, эти изменения сопровождались преходящей фрагментацией Гольджи с уменьшением объема и площади поверхности ГА во время стадий оцепенения и возбуждения, которые варьировались между различными регионами. Мы также обнаружили избирательные изменения ГА в нейронах, экспрессирующих высокие уровни гиперфосфорилированного тау-белка.

    Рис. 9. Обобщающая диаграмма, показывающая структурные изменения GA во время цикла гибернации вместе с изменениями уровней экспрессии белков GM130, MG160 и Golgin84 GA .

    Фрагментация аппарата Гольджи во время гибернации

    GA в нервной ткани становится фрагментированной при различных патологических состояниях, как уже отмечалось со времен Кахаля в клетках на краях механических повреждений (DeFelipe and Jones, 1991).Более поздние многочисленные исследования сообщили о фрагментации Гольджи в апоптотических клетках (Aslan and Thomas, 2009) и при различных патологических состояниях, включая болезнь Альцгеймера, боковой амиотрофический склероз, болезнь Крейтцфельда-Якоба, множественную системную атрофию, болезнь Паркинсона, спиноцеребеллярную атаксию 2 типа и Ниманна. -Пик типа C (Gonatas et al., 1992; Dal Canto, 1996; Stieber et al., 1996; Sakurai et al., 2000, 2002; Walkley and Suzuki, 2004; Fujita et al., 2006; Eschbach and Dupuis, 2011). Хорошо известно, что GA в разных типах клеток претерпевает временную фрагментацию во время деления митотических клеток вместе с некоторыми механизмами, которые регулируют эту фрагментацию.Во время митоза GA разбирается в ранней профазе с расщеплением GA на маленькие, круглые, разъединенные и рассредоточенные элементы и снова собирается в телофазе (Levine et al., 1995; Corda et al., 2012). Предыдущие исследования продемонстрировали участие связующего комплекса белков Гольджи, включая GM130, GRASP65, p115, гигантин и Rab GTPases, в укладке и латеральном связывании цистерн Гольджи, которые позволяют формировать ленту и регулировать разборку и повторную сборку Гольджи во время митоза. (Накамура и др., 1995; Barr et al., 1997, 1998; Шортер и Уоррен, 1999; Puthenveedu и Linstedt, 2001, 2005; Puthenveedu et al., 2006; Накамура, 2010). Наряду с тросовым комплексом, Golgin84, как полагают, также играет ключевую роль в сборке и поддержании ленты Гольджи в клетках млекопитающих (Diao et al., 2003). Цистернальная распаковка и разборка GA в начале митоза были связаны с ингибированием связывания p115 с GM130 за счет фосфорилирования GM130 и с фосфорилированием Grasp65 (Nakamura et al., 1997; Lowe et al., 1998, 2000; Puthenveedu and Linstedt, 2001; Ван и др., 2003, 2005; Накамура, 2010).

    В настоящем исследовании мы демонстрируем, что во время гибернации ГА гиппокампа и нейронов неокортекса претерпевает выраженную морфологическую реорганизацию у сирийских хомяков. При иммуноокрашивании на GM130, MG160 и Golgin84 была обнаружена сильная фрагментация вместе с уменьшением объема GA у торпидных животных. Будущие электронно-микроскопические наблюдения будут необходимы, чтобы определить степень фрагментации ленты Гольджи во время спячки и установить, влияет ли это на целостность стопок Гольджи.Однако предыдущие наблюдения с помощью электронной микроскопии в клетках вкусовых луковиц гибернирующих сусликов отметили временную фрагментацию или разборку ГА во время фазы оцепенения, в которой диктиосомы наблюдались редко, а вместо этого появлялись скопления мелких пузырьков (Попов и др., 1999; Бочарова и др. др., 2011). Хотя механизмы, лежащие в основе фрагментации нейронов по Гольджи во время оцепенения, еще предстоит изучить, настоящие наблюдения вестерн-блоттинга выявили снижение уровней экспрессии MG160 в мозге в целом мозге наряду с увеличением уровней экспрессии GM130 у торпидных животных по сравнению с эвтермическими животными.Это сопровождалось значительным снижением уровней иммуноокрашивания MG160 GA в нейронах гиппокампа и неокортекса. Подавление экспрессии MG160 во время торпора может участвовать в механизмах, участвующих в фрагментации GA, поскольку MG160, как предполагается, играет важную роль в биогенезе и функционировании GA (Gonatas et al., 1995, 1998a).

    Настоящие данные вестерн-блоттинга также показали, что уровни экспрессии Golgin84 в мозге временно повышаются во время возбуждения.Было показано, что вмешательство в экспрессию Golgin84 нарушает ленту Гольджи и вызывает появление фрагментов Гольджи в клетках HEK293 / tau (Jiang et al., 2014). Кроме того, сверхэкспрессия Golgin84 спасает индуцированные brefelding-A изменения Гольджи, указывая на важную роль Golgin84 в структурном поддержании GA (Jiang et al., 2014). Следовательно, есть соблазн предположить, что повышающая регуляция экспрессии Golgin84 во время возбуждения (нынешние результаты) необходима для быстрого восстановления или реорганизации ленточного аппарата Гольджи во время возбуждения, что приводит животных от оцепенения к эутермии.Хотя биологическая значимость этих возбуждений до сих пор неизвестна, предыдущие сообщения указывают на то, что они могут быть связаны с нейропротекторной ролью (Daan et al., 1991; Arendt et al., 2003). Наши результаты могут предполагать, что быстрое восстановление структуры GA происходит во время возбуждения, так как реорганизация GA необходима для адаптации нейронов к приступам возбуждения и оцепенения.

    Гибернация - это состояние низкой доступности энергии (Humphries et al., 2003) с фактическим прекращением активности нейронов в области коры и среднего мозга (Strumwasser, 1959; South, 1972; Walker et al., 1977; Игельмунд, 1996). Учитывая, что размер ГА напрямую связан с уровнем активности клеток (Lucassen et al., 1993; Salehi et al., 1994), фрагментация и уменьшение ГА, наблюдаемые в настоящем исследовании, вероятно, связаны с снижение способности нейронов к обработке, модификации и нацеливанию белков во время оцепенения. Это согласуется с ранее описанными связанными с гибернацией сокращениями площади тела клеток, сложностью дендритных ветвей и плотностью шипов (Popov et al., 1992; Popov and Bocharova, 1992; von der Ohe et al., 2006) и общее снижение энергоемких процессов, таких как транскрипция и синтез белка (Strumwasser, 1959; Walker et al., 1977; Жегунов, 1988; Rolfe, Brown, 1997; Frerichs et al., 1998; Popov et al. , 1999; Бак и Барнс, 2000; ван Брекелен и Мартин, 2001, 2002). Однако изменения в экспрессии и локализации белка во время гибернации кажутся сложными, строго регулируемыми, специфичными для белков процессами. Например, паттерны экспрессии в мозге трех белков GA, оцененные в настоящем исследовании с помощью вестерн-блоттинга и иммуноцитохимии, по-разному регулируются во время оцепенения и возбуждения у сирийских хомяков.Кроме того, у спящих сусликов сообщалось о быстрой и временной диссоциации пре- и постсинаптических белков из синапсов во время оцепенения параллельно с ретракцией дендритов и потерей синаптических связей (von der Ohe et al., 2006, 2007). Связаны ли эти процессы с изменениями ГА, обнаруженными в настоящем исследовании, требует дальнейших исследований.

    Фрагментация аппарата Гольджи и гиперфосфорилирование тау-белка

    Известно, что структура комплекса Гольджи также зависит от целостности цитоскелета.Напр., Деполимеризация актина вызывает фрагментацию стеков Гольджи и приводит к набуханию цистерн (Egea et al., 2006). Нарушение микротрубочек или комплекса динеин / динактин, которые связывают комплекс Гольджи с микротрубочками, также вызывает заметные изменения формы и локализации Гольджи (Cole et al., 1996; Burkhardt et al., 1997). Было высказано предположение, что, помимо других функций, белок тау, взаимодействующий с микротрубочками, который локализован на мембранах GA, может служить связующим звеном между мембранами Гольджи и микротрубочками, наряду со многими киназами, связанными с фосфорилированием тау, которые также расположены в ГА (Farah et al., 2006). Следовательно, нарушение сети микротрубочек за счет гиперфосфорилирования тау может изменять структуру GA и секреторный путь и нарушать высоко регулируемые процессы сортировки белков в нейрональных компартментах. Различные исследования показали, что во время митотического деления разных типов клеток фрагментация GA сопровождается общим фосфорилированием тау, которое распознается зависимыми от фосфорилирования антителами, используемыми для маркировки нейрофибриллярных клубков при болезни Альцгеймера (AD), таких как PHF1, AT8. , AT100 или AT180 (Pope et al., 1994; Preuss et al., 1995; Винсент и др., 1996; Илленбергер и др., 1998; Прейс и Мандельков, 1998; Delobel et al., 2002). У пациентов с AD, GA кортикальных нейронов претерпевают широко распространенные структурные изменения до образования нейрофибриллярных клубков (Stieber et al., 1996). В моделях БА на животных сверхэкспрессия тау индуцирует фрагментацию Гольджи в нейронах, что позволяет предположить, что в мозге БА патология тау предшествует фрагментации Гольджи (Lin et al., 2003; Liazoghli et al., 2005).Однако исследования на клетках HEK293 / tau показали, что агенты, нарушающие Гольджи, брефельдин А и нокодазол, индуцируют гиперфосфорилирование тау, предполагая, что фрагментация Гольджи может быть предшествующим событием, запускающим гиперфосфорилирование тау через активацию киназ (Jiang et al., 2014). Предыдущие исследования предполагали, что с точки зрения фосфорилирования тау гибернирующие животные демонстрируют некоторое сходство с пациентами с БА на ранних стадиях заболевания, поскольку нейроны от вялых животных показывают заметное увеличение гиперфосфорилированного тау по сравнению с эвтермическими животными (Zhou et al., 2001; Арендт и др., 2003; Арендт, 2004; Авила и др., 2004; Härtig et al., 2005, 2007; Су и др., 2008; Stieler et al., 2011). Наши результаты показывают, что в состоянии оцепенения уменьшение объема и площади поверхности MG160-ir-элементов ГА в нейронах неокортикального слоя V более выражено в AT8 +, чем в нейронах AT8-, что позволяет предположить, что гиперфосфорилированный тау-белок имеет значительный вредный эффект. влияние на экспрессию MG160 в GA. Альтернативно, снижение экспрессии MG160 во время торпора может влиять на гиперфосфорилирование тау-белка по сайтам Ser202 / Thr205.Это подтверждается тем фактом, что MG160 может связываться с различными FGF, включая FGF-2, уменьшая интернализацию FGF и ингибируя внутриклеточное накопление этого фактора роста (Burrus et al., 1992; Zhou et al., 1997; Zuber et al. , 1997; Ямагути и др., 2003). Уровни FGF-2 повышаются при БА (Stopa et al., 1990; Cummings et al., 1993), и было показано, что в нейральных клетках-предшественниках и в клетках PC12 повышенная регуляция FGF-2 может увеличивать активность GSK3 и индуцировать гиперфосфорилирование тау-белка в различных эпитопах, включая S202, распознаваемое AT8 (Tatebayashi et al., 1999, 2003). Следовательно, возможно, что снижение экспрессии MG160 в неокортикальных клетках во время торпора приводит к увеличению внутриклеточных уровней FGF, что приводит к гиперфосфорилированию тау-белка, наблюдаемому с антителом AT8. Необходимы дальнейшие исследования для проверки этой гипотезы как на животных, находящихся в спячке, так и на тканях пациентов с БА, а также на клеточных моделях болезни.

    Наконец, в настоящем исследовании мы показали, что во время оцепенения нет различий между пирамидными нейронами слоя V AT8 + и AT8-, иммуноокрашенными Golgin84, с точки зрения уменьшения объема и площади поверхности GA.Это указывает на то, что не все белки GA подвержены накоплению гиперфосфорилированного тау. Однако из исследований вестерн-блоттинга известно, что тау-белок гиперфосфорилируется по разным остаткам помимо сайтов узнавания AT8 во время гибернации (Stieler et al., 2011). Следовательно, дальнейшие исследования должны изучить, коррелирует ли степень изменений GA со степенью накопления гиперфосфорилированного тау-белка в сайтах, отличных от Ser202 / Thr205.

    Авторские взносы

    AA и GL равный вклад.Исследования, разработанные AA, GL и AM; AA и GL провели исследования и проанализировали данные; JD и AM написали статью.

    Заявление о конфликте интересов

    Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

    Ответственный редактор Агустин Гонсалес заявляет, что, несмотря на то, что он был связан с тем же университетом, что и автор Альберто Муньос, процесс рецензирования проводился объективно и конфликта интересов не было.

    Благодарности

    Эта работа была поддержана грантами следующих организаций: Министерства экономики и конкурентоспособности Испании (гранты SAF2010-18218 для AM и BFU2012-34963 для JD) и Центра сетевых биомедицинских исследований нейродегенеративных заболеваний (CIBERNED, CB06 / 05 / 0066 по JD).

    Дополнительные материалы

    Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/article/10.3389/fnana.2015.00157

    Список литературы

    Арендт, Т., Stieler, J., Strijkstra, A.M, Hut, R.A., Rudiger, J., Van der Zee, E.A., et al. (2003). Обратимое парное спиралевидное филаментоподобное фосфорилирование тау-белка представляет собой адаптивный процесс, связанный с пластичностью нейронов у гибернационных животных. J. Neurosci. 23, 6972–6981.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Авила, Дж., Лукас, Дж. Дж., Перес, М., и Эрнандес, Ф. (2004). Роль тау-белка как в физиологических, так и в патологических состояниях. Physiol. Ред. 84, 361–384.DOI: 10.1152 / Physrev.00024.2003

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Барр Ф.А., Накамура Н. и Уоррен Г. (1998). Картирование взаимодействия между GRASP65 и GM130, компонентами белкового комплекса, участвующего в укладке цистерн Гольджи. EMBO J. 17, 3258–3268. DOI: 10.1093 / emboj / 17.12.3258

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Барр, Ф.А., Пуйпе, М., Вандекеркхов, Дж., И Уоррен, Г.(1997). GRASP65, белок, участвующий в укладке цистерн Гольджи. Cell 91, 253–262. DOI: 10.1016 / S0092-8674 (00) 80407-9

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Бочарова Л. С., Гордон Р. Я., Рогачевский В. В., Игнатьев Д. А., Хуцян С. С. (2011). Циклические структурные изменения эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи в нейронах гиппокампа сусликов во время гибернации. Цитология 53, 259–269. DOI: 10.1134 / S19X11030023

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Бак, К. Л., и Барнс, Б. М. (2000). Влияние температуры окружающей среды на скорость метаболизма, респираторный коэффициент и оцепенение в арктической спячке. Am. J. Physiol. Regul. Интегр. Комп. Physiol. 279, R255 – R262.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Буркхардт, Дж. К., Эчеверри, К. Дж., Нильссон, Т., и Валле, Р. Б. (1997). Избыточная экспрессия динамитина (p50) субъединицы динактинового комплекса нарушает динеин-зависимое поддержание распределения мембранных органелл. J. Cell Biol. 139, 469–484. DOI: 10.1083 / jcb.139.2.469

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Буррус, Л. В., Зубер, М. Э., Леддеке, Б. А., и Олвин, Б. Б. (1992). Идентификация рецептора, богатого цистеином, для факторов роста фибробластов. Мол. Клетка. Биол. 12, 5600–5609. DOI: 10.1128 / MCB.12.12.5600

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Коул, Н. Б., Скиаки, Н., Маротта, А., Сонг, Дж.и Липпинкотт-Шварц Дж. (1996). Распространение Гольджи во время разрушения микротрубочек: регенерация стеков Гольджи в местах выхода периферического эндоплазматического ретикулума. Мол. Биол. Cell 7, 631–650. DOI: 10.1091 / mbc.7.4.631

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Корда Д., Барретта М. Л., Червиньи Р. И. и Коланци А. (2012). Фрагментация комплекса Гольджи при переходе G2 / M: контрольная точка клеточного цикла на основе органелл. IUBMB Life 64, 661–670.DOI: 10.1002 / iub.1054

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Каммингс, Б. Дж., Су, Дж. Х. и Котман, К. У. (1993). Поражение невритов в иммунопозитивных бляшках bFGF при болезни Альцгеймера. Exp. Neurol. 124, 315–325. DOI: 10.1006 / exnr.1993.1202

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Даан С., Барнс Б. М. и Страйкстра А. М. (1991). Разминка перед сном? Суслики спят во время пробуждения от спячки. Neurosci. Lett. 128, 265–268. DOI: 10.1016 / 0304-3940 (91)

    -Y

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Даль Канто, М. К. (1996). Аппарат Гольджи и патогенез болезни Альцгеймера. Am. J. Pathol. 148, 355–360.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    ДеФелипе Дж. И Джонс Э. Г. (1991). Дегенерация и регенерация нервной системы Кахала . Нью-Йорк. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета.

    Делобель, П., Фламент, С., Хамдан, М., Майо, К., Самбо, А.-В., Бегард, С., и др. (2002). Аномальное фосфорилирование тау-белка типа Альцгеймера также происходит во время митоза. J. Neurochem. 83, 412–420. DOI: 10.1046 / j.1471-4159.2002.01143.x

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Диао А., Рахман Д., Паппин Д. Дж., Лукок Дж. И Лоу М. (2003). Белок спиральной мембраны golgin-84 является новым эффектором кролика, необходимым для формирования ленты Гольджи. J. Cell Biol. 160, 201–212. DOI: 10.1083 / jcb.200207045

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Fan, J., Hu, Z., Zeng, L., Lu, W., Tang, X., Zhang, J., et al. (2008). Аппарат Гольджи и нейродегенеративные заболевания. Внутр. J. Dev. Neurosci. 26, 523–534. DOI: 10.1016 / j.ijdevneu.2008.05.006

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Фара, К. А., Перро, С., Лиазогли, Д., Дежарден, М., Антон, А., Лаузон, М., и др. (2006). Тау взаимодействует с мембранами Гольджи и опосредует их ассоциацию с микротрубочками. Cell Motil. Цитоскелет 63, 710–724. DOI: 10.1002 / см. 20157

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Frerichs, K.U., Smith, C. B., Brenner, M., DeGracia, D. J., Krause, G. S., Marrone, L., et al. (1998). Подавление синтеза белка в головном мозге во время гибернации включает ингибирование инициации и удлинения белка. Proc. Natl. Акад. Sci. USA 95, 14511–14516. DOI: 10.1073 / pnas.95.24.14511

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Фудзита, Ю., Охама, Э., Такатама, М., Ас-Саррадж, С., и Окамото, К. (2006). Фрагментация аппарата Гольджи черных нейронов с альфа-синуклеин-положительными включениями у пациентов с болезнью Паркинсона. Acta Neuropathol. 112, 261–265. DOI: 10.1007 / s00401-006-0114-4

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Гейзер, Ф.(2004). Снижение скорости метаболизма и температуры тела во время спячки и ежедневного оцепенения. Annu. Rev. Physiol. 66, 239–274. DOI: 10.1146 / annurev.physiol.66.032102.115105

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Гейзер Ф. и Мартин Г. М. (2013). Торпор у патагонского опоссума (Lestodelphys halli): значение для развития ежедневного оцепенения и гибернации. Naturwissenschaften 100, 975–981. DOI: 10.1007 / s00114-013-1098-2

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Гонатас, Дж.О., Чен, Ю. Дж., Стибер, А., Мурелатос, З., и Гонатас, Н. К. (1998a). Усечение C-концевого цитоплазматического домена MG160, медиального сиалогликопротеина Гольджи, приводит к его частичному транспорту к плазматической мембране и филоподиям. J. Cell Sci. 111 (Pt 2), 249–260.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Гонатас, Дж. О., Мурелатос, З., Стибер, А., Лейн, В. С., Брозиус, Дж., И Гонатас, Н. К. (1995). MG-160, мембранный сиалогликопротеин медиальных цистерн аппарата Гольджи крысы, связывает основной фактор роста фибробластов и демонстрирует высокий уровень идентичности последовательности с рецептором фактора роста фибробластов курицы. J. Cell Sci. 108 (Pt 2), 457–467.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Гонатас, Н. К., Гонатас, Дж. О., и Стибер, А. (1998b). Участие аппарата Гольджи в патогенезе бокового амиотрофического склероза, болезни Альцгеймера и интоксикации рицином. Histochem. Cell Biol. 109, 591–600.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Гонатас, Н. К., Штибер, А., Мурелатос, З., Чен, Ю., Гонатас, Дж. О., Аппель, С. Х., и другие. (1992). Фрагментация аппарата Гольджи мотонейронов при боковом амиотрофическом склерозе. Am. J. Pathol. 140, 731–737.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Хертиг В., Оклеевич М., Стрийкстра А. М., Борема А. С., Стилер Дж. И Арендт Т. (2005). Фосфорилирование последовательности тау-белка 199-205 в области СА3 гиппокампа сирийских хомяков в зрелом возрасте и в процессе старения. Brain Res. 1056, 100–104. DOI: 10.1016 / j.brainres.2005.07.017

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Härtig, W., Stieler, J., Boerema, A. S., Wolf, J., Schmidt, U., Weissfuss, J., et al. (2007). Модель гибернации фосфорилирования тау у хомяков: избирательная уязвимость холинергических базальных нейронов переднего мозга - последствия для болезни Альцгеймера. Eur. J. Neurosci. 25, 69–80. DOI: 10.1111 / j.1460-9568.2006.05250.x

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ху, З., Цзэн, Л., Хуанг, З., Чжан, Дж., И Ли, Т. (2007). Изучение аппарата Гольджи при болезни Альцгеймера. Neurochem. Res. 32, 1265–1277. DOI: 10.1007 / s11064-007-9302-4

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Хамфрис, М. М., Томас, Д. В., и Крамер, Д. Л. (2003). Роль доступности энергии в спячке млекопитающих: подход с точки зрения затрат и выгод. Physiol. Biochem. Zool. 76, 165–179. DOI: 10.1086 / 367950

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Игельмунд, П.(1996). «Гибернация и синаптическая передача в гиппокампе», в Адаптация к холоду: Десятый международный симпозиум по гибернации , ред. Х. Спангенбергер, Ф. Г. Никманеш, А. Габриэль, К. Лутке, Ю. К. Чжао, М. М. Бом-Пингер, У. Хайнеманн, Дж. Hescheler и FW Klubmann (Armidale: University of New England Press), 159–166.

    Илленбергер, С., Чжэн-Фишхофер, К., Пройс, У., Стамер, К., Бауман, К., Тринчек, Б. и др. (1998). Эндогенное и зависимое от клеточного цикла фосфорилирование тау-белка в живых клетках: последствия для болезни Альцгеймера. Мол. Биол. Cell 9, 1495–1512. DOI: 10.1091 / mbc.9.6.1495

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Jiang, Q., Wang, L., Guan, Y., Xu, H., Niu, Y., Han, L., et al. (2014). Фрагментация Гольджи, связанная с Golgin-84, запускает гиперфосфорилирование тау путем активации циклин-зависимой киназы-5 и киназы, регулируемой внеклеточными сигналами. Neurobiol. Старение 35, 1352–1363. DOI: 10.1016 / j.neurobiolaging.2013.11.022

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Леон-Эспиноза, Г., Гарсия, Э., Гарсия-Эскудеро, В., Эрнандес, Ф., ДеФелипе, Дж., И Авила, Дж. (2013). Изменения фосфорилирования тау у зимующих грызунов. J. Neurosci. Res. 91, 954–962. DOI: 10.1002 / jnr.23220

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Левин Т. П., Мистели Т., Рабуй К. и Уоррен Г. (1995). Митотическая разборка и повторная сборка аппарата Гольджи. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Биол. 60, 549–557. DOI: 10.1101 / SQB.1995.060.01.058

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Лиазогли Д., Перро С., Мичева К. Д., Дежарден М. и Леклерк Н. (2005). Фрагментация аппарата Гольджи, вызванная сверхэкспрессией дикого типа и мутантных форм тау-белка человека в нейронах. Am. J. Pathol. 166, 1499–1514. DOI: 10.1016 / S0002-9440 (10) 62366-8

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Лин, В. Л., Льюис, Дж., Йен, С. Х., Хаттон, М., и Диксон, Д. У. (2003). Ультраструктурная патология нейронов у трансгенных мышей, экспрессирующих мутантный (P301L) человеческий тау-белок. J. Neurocytol. 32, 1091–1105. DOI: 10.1023 / B: NEUR.0000021904.61387.95

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Лукассен, П. Дж., Равид, Р., Гонатас, Н. К., и Свааб, Д. Ф. (1993). Активация нейронов супраоптического и паравентрикулярного ядра человека с возрастом и при болезни Альцгеймера, судя по увеличению размера аппарата Гольджи. Brain Res. 632, 1055113.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Мандерс Э. М. М., Вербеек Ф. Дж. И Атен Дж. А. (1993). Измерение совместной локализации объектов индукционно-цветных конфокальных изображений. J. Microsc. 169, 375–382. DOI: 10.1111 / j.1365-2818.1993.tb03313.x

    CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Морин, Л. П., и Вуд, Р. И. (2001). Стереотаксический атлас мозга золотого хомяка . Сан-Диего, Калифорния: Academic Press.

    Google Scholar

    Накамура, Н., Лоу, М., Левин, Т. П., Рабуй, К., и Уоррен, Г. (1997). Белок стыковки везикул p115 связывает GM130, матричный белок цис-Гольджи, митотически регулируемым образом. Cell 89, 445–455. DOI: 10.1016 / S0092-8674 (00) 80225-1

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Nakamura, N., Rabouille, C., Watson, R., Nilsson, T., Hui, N., Slusarewicz, P., et al. (1995). Характеристика матричного белка цис-Гольджи, GM130. J. Cell Biol. 131, 1715–1726. DOI: 10.1083 / jcb.131.6.1715

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Поуп, В. Б., Ламберт, М. П., Лейпольд, Б., Сеупол, Р., Слеттен, Л., Краффт, Г. и др. (1994). Связанный с микротрубочками белок тау гиперфосфорилируется во время митоза в клеточной линии нейробластомы человека SH-SY5Y. Exp. Neurol. 126, 185–194 DOI: 10.1006 / exnr.1994.1057

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Попов, В.И., Бочарова Л.С. (1992). Вызванные гибернацией структурные изменения синаптических контактов между мшистыми волокнами и пирамидными нейронами гиппокампа. Неврология 48, 53–62.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Попов В. И., Бочарова Л. С., Брагин А. Г. (1992). Повторные изменения морфологии дендритов в гиппокампе сусликов в процессе гибернации. Неврология 48, 45–51.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Попов, В.И., Игнатьев Д. А., Линдеманн Б. (1999). Ультраструктура вкусовых рецепторных клеток активных и спящих сусликов. J. Electron Microsc. (Токио) 48, 957–969. DOI: 10.1093 / oxfordjournals.jmicro.a023770

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Пройс, У., Деринг, Ф., Илленбергер, С., и Мандельков, Э. М. (1995). Зависимое от клеточного цикла фосфорилирование и связывание микротрубочек тау-белка, стабильно трансфицированного в клетки яичников китайского хомячка. Мол. Биол. Cell 6, 1397–1410. DOI: 10.1091 / mbc.6.10.1397

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Прейс, У., и Мандельков, Э. М. (1998). Митотическое фосфорилирование тау-белка в линиях нейрональных клеток напоминает фосфорилирование при болезни Альцгеймера. Eur. J. Cell Biol. 76, 176–184. DOI: 10.1016 / S0171-9335 (98) 80032-0

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Puthenveedu, M.A., Bachert, C., Пури, С., Ланни, Ф., и Линстедт, А. Д. (2006). GM130 и GRASP65-зависимое латеральное цистернальное слияние обеспечивает равномерное распределение фермента Гольджи. Nat. Cell Biol. 8, 238–248. DOI: 10.1038 / ncb1366

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Puthenveedu, M. A., and Linstedt, A. D. (2001). Доказательства того, что структура Гольджи зависит от активности p115, которая не зависит от компонентов связки пузырьков гигантина и GM130. J. Cell Biol. 155, 227–238.DOI: 10.1083 / jcb.200105005

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Рольф, Д. Ф., и Браун, Г. С. (1997). Использование клеточной энергии и молекулярное происхождение стандартной скорости метаболизма у млекопитающих. Physiol. Ред. 77, 731–758.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Сакураи А., Окамото К., Фудзита Ю., Наказато Ю., Вакабаяси К., Такахаши Х. и др. (2000). Фрагментация аппарата Гольджи баллонных нейронов у пациентов с кортикобазальной дегенерацией и болезнью Крейтцфельдта-Якоба. Acta Neuropathol. 100, 270–274. DOI: 10.1007 / s004010000182

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Сакураи А., Окамото К., Ягути М., Фудзита Ю., Мидзуно Ю., Наказато Ю. и др. (2002). Патология нижнего оливкового ядра у пациентов с множественной системной атрофией. Acta Neuropathol. 103, 550–554. DOI: 10.1007 / s00401-001-0500-x

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Салехи, А., Лукассен, П. Дж., Пул, К. В., Гонатас, Н. К., Равид, Р., и Свааб, Д. Ф. (1994). Снижение активности нейронов в базальном ядре Мейнерта при болезни Альцгеймера, о чем свидетельствует размер аппарата Гольджи. Неврология 59, 871–880. DOI: 10.1016 / 0306-4522 (94)

    -7

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Сато А., Ван Й., Мальсам Дж., Борода М. Б. и Уоррен Г. (2003). Golgin-84 является партнером по связыванию rab1, участвующим в структуре Гольджи. Трафик 4, 153–161. DOI: 10.1034 / j.1600-0854.2003.00103.x

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Шортер, Дж., И Уоррен, Г. (1999). Роль связывающего пузырьки белка, p115, в постмитотической укладке повторной сборки цистерн Гольджи в бесклеточной системе. J. Cell Biol. 146, 57–70. DOI: 10.1083 / jcb.146.1.57

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Сода, М., Мисуми, Ю., Ямамото, А., Накамура, Н., Огата, С., Сакисака, С., и др. (2010). Взаимодействие Golgin-84 с комплексом COG опосредует ретроградный транспорт внутри Гольджи. Трафик 11, 1552–1566. DOI: 10.1111 / j.1600-0854.2010.01123.x

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Юг, Ф. Э. (1972). «Спячка и переохлаждение, перспективы и проблемы» на симпозиуме , проведенном в Снежной массе-ат-Аспен, Колорадо, 3-8 января 1971 г. (Амстердам, Нью-Йорк, Нью-Йорк: Elsevier Pub.Co).

    Штибер А., Мурелатос З. и Гонатас Н. К. (1996). При болезни Альцгеймера аппарат Гольджи популяции нейронов без нейрофибриллярных клубков фрагментирован и атрофирован. Am. J. Pathol. 148, 415–426.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Stieler, J. T., Bullmann, T., Kohl, F., Tøien, Ø., Brückner, M. K., Härtig, W., et al. (2011). Физиологическая связь между снижением скорости метаболизма и фосфорилированием тау-белка при гибернации млекопитающих. PLoS ONE 6: e14530. DOI: 10.1371 / journal.pone.0014530

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Стопа, Э. Г., Гонсалес, А. М., Чорски, Р., Корона, Р. Дж., Альварес, Дж., Берд, Э. Д. и др. (1990). Основной фактор роста фибробластов при болезни Альцгеймера. Biochem. Биофиз. Res. Commun. 171, 690–696. DOI: 10.1016 / 0006-291X (90) -3

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Сторри, Б., Уайт, Дж., Рёттгер, С., Стельцер, Э. Х., Суганума, Т., и Нильссон, Т. (1998). Рециклинг гликозилтрансфераз, резидентных Гольджи, через ЭР открывает новый путь и дает объяснение индуцированному нокодазолом рассеянию Гольджи. J. Cell Biol. 143, 1505–1521.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Сторри, Б., и Янг, В. (1998). Динамика межфазного комплекса Гольджи у млекопитающих, выявленная с помощью лекарств, производящих обратимую разборку Гольджи. Biochim. Биофиз.Acta 1404, 127–137.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Strumwasser, F. (1959). Терморегуляторные, мозговые и поведенческие механизмы при входе в спячку у белки Citellus beecheyi. Am. J. Physiol. 196, 15–22.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Су Б., Ван X., Дрю К. Л., Перри Г., Смит М. А. и Чжу X. (2008). Физиологическая регуляция фосфорилирования тау во время гибернации. J. Neurochem. 105, 2098–2108. DOI: 10.1111 / j.1471-4159.2008.05294.x

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Татебаяши Ю., Икбал К. и Грундке-Икбал И. (1999). Динамическая регуляция экспрессии и фосфорилирования тау фактором роста фибробластов-2 в нейральных клетках-предшественниках из гиппокампа взрослых крыс. J. Neurosci. 19, 5245–5254.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Татебаяши Ю., Ли, М. Х., Ли, Л., Икбал, К., и Грундке-Икбал, И.(2003). Нейрогенез зубчатой ​​извилины: терапевтическая мишень для болезни Альцгеймера. Acta Neuropathol. 105, 225–232. DOI: 10.1007 / s00401-002-0636-3

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    ван Брекелен, Ф., и Мартин, С. Л. (2001). Инициация трансляции не связана с удлинением при 18 ° C во время гибернации млекопитающих. Am. J. Physiol. Regul. Интегр. Комп. Physiol. 281, R1374 – R1379.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Винсент, И., Росадо, М., и Дэвис, П. (1996). Митотические механизмы при болезни Альцгеймера? J. Cell Biol. 132, 413–425.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    фон дер Охе, К.Г., Дариан-Смит, К., Гарнер, К.С., и Хеллер, Х.С. (2006). Повсеместная и зависимая от температуры нейронная пластичность у гибернаторов. J. Neurosci. 26, 10590–10598. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.2874-06.2006

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    von der Ohe, C.Г., Гарнер, К., Дариан-Смит, К., Хеллер, Х. С. (2007). Динамика синаптических белков в спячке. J. Neurosci. 27, 84–92. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.4385-06.2007

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Уокер, Дж. М., Глотцбах, С. Ф., Бергер, Р. Дж., И Хеллер, Х. С. (1977). Сон и гибернация у сусликов (Citellus spp): электрофизиологические наблюдения. Am. J. Physiol. 233, R213 – R221.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Ван, Ю., Seemann, J., Pypaert, M., Shorter, J., and Warren, G. (2003). Прямая роль GRASP65 как митотически регулируемого фактора стекинга Гольджи. EMBO J. 22, 3279–3290. DOI: 10.1093 / emboj / cdg317

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Ямагути Ф., Моррисон Р. С., Гонатас Н. К., Такахаши Х., Сугисаки Ю. и Терамото А. (2003). Идентификация MG-160, медиального сиалогликопротеина Гольджи, связывающего FGF, в опухолях головного мозга: индекс злокачественности в астроцитомах. Внутр. J. Oncol. 22, 1045–1049. DOI: 10.3892 / ijo.22.5.1045

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Жегунов Г.Ф. (1988). [Синтез белка в клетках сердца и ультраструктурная динамика кардиомиоцитов гибернационных животных во время цикла гибернации]. Цитология 30, 157–162.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    Zhou, F., Zhu, X., Castellani, R.J., Stimmelmayr, R., Perry, G., Smith, M.A., и другие. (2001). Гибернация, модель нейрозащиты. Am. J. Pathol. 158, 2145–2151. DOI: 10.1016 / S0002-9440 (10) 64686-X

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Чжоу З., Зубер М. Э., Буррус Л. В. и Олвин Б. Б. (1997). Идентификация и характеристика связывающего домена фактора роста фибробластов (FGF) в богатом цистеином рецепторе FGF. J. Biol. Chem. 272, 5167–5174. DOI: 10.1074 / jbc.272.8.5167

    PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

    Зубер, М.Е., Чжоу, З., Буррус, Л. В., и Олвин, Б. Б. (1997). Богатый цистеином рецептор FGF регулирует внутриклеточные уровни FGF-1 и FGF-2. J. Cell. Physiol. 170, 217–227.

    PubMed Аннотация | Google Scholar

    (PDF) Механизмы транспорта через комплекс Гольджи

    452

    Гиллингем, А. К., Тонг, А. Х., Бун, К. и Манро, С. (2004). GTPase Arf1p

    и ER к рецептору груза Гольджи Erv14p взаимодействуют, чтобы рекрутировать golgin Rud3p на

    cis-Golgi.J. Cell Biol. 167, 281-292.

    Грэм, Т. Р. (2004). Флиппазы и транспорт белков, опосредованный пузырьками. Trends Cell Biol.

    14, 670-677.

    Гуркан К., Стэг С. М., Лапойнт П. и Балч В. Э. (2006). Клетка COPII: объединяет

    принципов сборки оболочки везикул. Nat. Rev. Mol. Клетка. Биол. 7, 727-738.

    Холтер, Д., Нойман, С., ван Дейк, С. М., Вольторн, Дж., Де Мазьер, А. М., Виейра,

    О. В., Маттьюс, П., Клумперман, Дж., Ван Меер, Г.и Sprong, H. (2007). Пре- и

    пост-Гольджи-транслокация глюкозилцерамида в синтезе гликосфинголипидов. J. Cell Biol.

    179, 101-115.

    Хелениус А. и Эби М. (2001). Внутриклеточные функции N-связанных гликанов. Наука

    291, 2364-2369.

    Хелмс, Дж. Б. и Зурзоло, К. (2004). Липиды как сигналы нацеливания: липидные рафты и внутриклеточный трафик

    . Трафик 5, 247-254.

    Инфанте, К., Рамос-Моралес, Ф., Федриани, К., Борненс М. и Риос Р. М. (1999).

    GMAP-210, белок, связанный с цис-сетью Гольджи, представляет собой белок

    , связывающийся с микротрубочками с минус-концом. J. Cell Biol. 145, 83-98.

    Якобсон, К., Моуритсен, О. Г. и Андерсон, Р. Г. (2007). Липидные плотики: на перекрестке

    между клеточной биологией и физикой. Nat. Cell Biol. 9, 7-14.

    Ян Р. (2008). Некоторые классические статьи в области слияния мембран - личное мнение.

    Нат. Struct. Мол. Биол. 15, 655-657.

    Карсенти, Э. (2008). Самоорганизация в клеточной биологии: краткая история. Nat. Rev. Mol. Cell

    Biol. 9, 255-262.

    Кепес, Ф., Рамбург, А. и Сатья-Женеметр, Б. (2005). Морфодинамика секреторного пути

    . Int. Rev. Cytol. 242, 55-120.

    Киршнер М., Герхарт Дж. И Митчисон Т. (2000). Молекулярный «витализм». Ячейка 100,

    79-88.

    Клауснер, Р. Д., Дональдсон, Дж. Г. и Липпинкотт-Шварц, Дж. (1992). Brefeldin A:

    понимание контроля мембранного движения и структуры органелл.J. Cell Biol. 116,

    1071-1080.

    Квеон, Х.С., Безнуссенко, Г.В., Микарони, М., Полищук, Р.С., Трукко, А.,

    , Мартелла, О., Ди Джандоменико, Д., Марра, П., Фузелла, А., Ди Пентима, A. et al.

    (2004). Ферменты Гольджи обогащены в перфорированных зонах цистерн Гольджи, но истощены на

    в пузырьках COPI. Мол. Биол. Cell 15, 4710-4724.

    Ladinsky, M. S., Mastronarde, D. N., McIntosh, J. R., Howell, K. E. and Staehelin,

    L.А. (1999). Структура Гольджи в трех измерениях: функциональное понимание нормальной клетки почек крысы

    . J. Cell Biol. 144, 1135–1149.

    Ли, М. К., Миллер, Э. А., Голдберг, Дж., Орчи, Л. и Шекман, Р. (2004). Двунаправленный транспорт белка

    между ER и Гольджи. Анну. Rev. Cell Dev. Биол. 20, 87-123.

    Ли, М. К., Орчи, Л., Хамамото, С., Фута, Э., Раваццола, М. и Шекман, Р. (2005).

    N-концевая спираль Sar1p инициирует искривление мембраны и завершает деление везикулы COPII

    .Cell 122, 605-617.

    Левин Т. П., Виггинс К. А. и Манро С. (2000). Инозитолфосфорилцерамидсинтаза

    находится в аппарате Гольджи Saccharomyces cerevisiae. Мол. Биол. Cell 11, 2267-

    2281.

    Лосев, Э., Рейнке, К. А., Джеллен, Дж., Стронгин, Д. Э., Бевис, Б. Дж. И Глик, Б. С. (2006).

    Созревание по Гольджи визуализировано на живых дрожжах. Nature 441, 1002-1006.

    Лоу, Дж. Б. и Март, Дж. Д. (2003). Генетический подход к функции гликанов млекопитающих.

    Annu. Rev. Biochem. 72, 643-691.

    Луини А., Рагнини-Уилсон А., Полищук Р. С. и Де Маттеис М. А. (2005). Большой

    плейоморфный трафик промежуточных звеньев секреторного пути. Curr. Opin. Cell Biol. 17,

    353-361.

    Лундбек, Дж. А., Андерсен, О. С., Верге, Т. и Нильсен, К. (2003). Сортировка белков

    , индуцированная холестерином: анализ энергетической осуществимости. Биофиз. J. 84, 2080-2089.

    Мальсам, Дж., Сато, А., Пеллетье, Л.и Уоррен, Г. (2005). Связки Голгина определяют

    субпопуляций везикул COPI. Science 307, 1095-1098.

    Манневиль, Дж. Б., Казелла, Дж. Ф., Амброджио, Э., Гунон, П., Бертера, Дж., Бассеро,

    П., Карто, Дж., Антонни, Б. и Гоуд, Б. (2008). Сборка покрытия COPI происходит на

    жидких неупорядоченных доменах, и связанные с ними деформации мембраны ограничиваются натяжением мембраны

    . Proc. Natl. Акад. Sci. USA 105, 16946-16951.

    Мартинес-Менаргес, Х.A., Prekeris, R., Oorschot, V.M., Scheller, R., Slot, J. W.,

    Geuze, H.J. и Klumperman, J. (2001). Везикулы Peri-Golgi содержат ретроградные, но не антероградные белки

    , согласующиеся с моделью цистернальной прогрессии транспорта внутри Golgi

    . J. Cell Biol. 155, 1213–1224.

    Мацуура-Токита, К., Такеучи, М., Итихара, А., Микурия, К. и Накано, А. (2006).

    Живое изображение созревания цистерны Гольджи дрожжей. Nature 441, 1007-1010.

    МакМахон, Х.Т. и Галлоп Дж. Л. (2005). Кривизна мембраны и механизмы

    динамического ремоделирования клеточной мембраны. Nature 438, 590-596.

    Мелконян М., Беккер Б. и Беккер Д. (1991). Образование чешуек у водорослей. J. Electron.

    Microsc. Tech. 17, 165-178.

    Миронов А.А., Безноусенко Г.В., Никозиани П., Мартелла О., Трукко А., Квеон,

    HS, Ди Джандоменико, Д., Полищук, Р.С., Фузелла, А., Лупетти, П. и другие. (2001).

    Мелкие грузовые белки и большие агрегаты могут пересекать Гольджи по общему механизму

    , не покидая просвет цистерн.J. Cell Biol. 155, 1225–1238.

    Миронов А.А., Коланци А., Полищук Р.С., Безнуссенко Г.В., Миронов А.А., младший,

    Фузелла А., Ди Туллио Г., Силлетта М.Г., Корда Д., Де Маттеис, MA et al. (2004).

    Дикумарол, ингибитор АДФ-рибозилирования CtBP3 / BARS, фрагментирует некомпактные

    тубулярных зон Гольджи и ингибирует транспорт внутри Гольджи. Евро. J. Cell Biol. 83, 263-279.

    Мистели Т. (2001). Концепция самоорганизации в сотовой архитектуре.J. Cell Biol.

    155, 181-185.

    Могельсванг, С., Гомес-Оспина, Н., Содерхольм, Дж., Глик, Б. С. и Стахелин, Л. А.

    (2003). Томографические свидетельства непрерывного оборота цистерн Гольджи у Pichia

    pastoris. Мол. Биол. Cell 14, 2277-2291.

    Могельсванг, С., Марш, Б. Дж., Ладинский, М. С. и Хауэлл, К. Э. (2004). Предсказание функции

    по структуре: исследования трехмерной структуры комплекса Гольджи млекопитающих. Трафик

    5, 338-345.

    Морре, Д. Дж. И Молленхауэр, Х. Х. (2007). Микроскопическая морфология и происхождение

    модели созревания мембраны функции аппарата Гольджи. Int. Rev. Cytol. 262,

    191-218.

    Мосессова Е., Корпина Р. А. и Голдберг Дж. (2003). Кристаллическая структура ARF1 * Sec7

    в комплексе с брефельдином А и ее значение для механизма обмена гуаниновых нуклеотидов

    . Мол. Cell 12, 1403-1411.

    Манро, С. (1995). Исследование роли трансмембранных доменов в удерживании белка Гольджи

    .EMBO J. 14, 4695-4704.

    Манро, С. (2003). Липидные рафты: неуловимые или иллюзорные? Ячейка 115, 377-388.

    Опат А.С., ван Влит К. и Глисон П.А. (2001). Торговля и локализация резидентных

    ферментов гликозилирования Гольджи. Biochimie 83, 763-773.

    Паладе, Г. (1975). Внутриклеточные аспекты процесса синтеза белка. Science 189,

    867.

    Patterson, G.H., Hirschberg, K., Polishchuk, R.S., Gerlich, D., Phair, R.D. и

    Lippincott-Schwartz, J.(2008). Транспортировка через аппарат Гольджи путем быстрого разделения

    в двухфазной мембранной системе. Cell 133, 1055-1067.

    Пелхэм, Х. Р. и Ротман, Дж. Э. (2000). Спор о транспорте в Гольджи - две стороны одной монеты

    ? Cell 102, 713-719.

    Пернет-Галлай К., Энтони К., Йоханнес Л., Борненс М., Гоуд Б. и Риос Р. М.

    (2002). Сверхэкспрессия GMAP-210 блокирует антероградный и ретроградный транспорт

    между ER и аппаратом Гольджи.Трафик 3, 822-832.

    Пейрош А., Антонни Б., Робино С., Акер Дж., Черфилс Дж. И Джексон К. Л.

    (1999). Брефельдин А действует для стабилизации абортивного белкового комплекса домена ARF-GDP-Sec7:

    вовлечение специфических остатков домена Sec7. Мол. Cell 3, 275-285.

    Полищук, Э. В., Ди Пентима, А., Луини, А., Полищук, Р. С. (2003). Механизм

    конститутивного экспорта из Гольджи: объемный поток через образование, выпячивание и расщепление блоков больших трубчатых доменов сети транс-Гольджи.Мол. Биол. Cell 14, 4470-

    4485.

    Rabouille, C. and Klumperman, J. (2005). Мнение: созревающая роль везикул COPI

    во внутригольджи-транспортном транспорте. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 6, 812-817.

    Рамбург, А. и Клермон, Ю. (1990). Трехмерная электронная микроскопия: структура

    аппарата Гольджи. Евро. J. Cell Biol. 51, 189-200.

    Rambourg, A., Clermont, Y. and Hermo, L. (1979). Трехмерная архитектура

    аппарата Гольджи в клетках Сертоли крысы.Являюсь. J. Anat. 154, 455-476.

    Rambourg, A., Clermont, Y., Hermo, L. и Segretain, D. (1987). Трехмерная структура аппарата Гольджи

    эпителиальных клеток без ресничек efferentes ductuli efferentes

    у крысы: стереоскопическое исследование под электронным микроскопом. Биол. Cell 60, 103-115.

    Рамбург, А., Джексон, К. Л. и Клермон, Ю. (2001). Трехмерная конфигурация

    секреторного пути и сегрегация секреторных гранул в дрожжах Saccharomyces

    cerevisiae.J. Cell Sci. 114, 2231-2239.

    Рено, Л., Гвиберт, Б. и Черфилс, Дж. (2003). Структурные снимки механизма

    и ингибирования фактора обмена гуаниновых нуклеотидов. Nature 426, 525-530.

    Ридсдейл, А., Денис, М., Гужон, П. Ю., Нгси, Дж. К., Пресли, Дж. Ф. и Чжа, X. (2006).

    Холестерин необходим для эффективного транспорта секреторных белков мембран

    от эндоплазматического ретикулума к Гольджи. Мол. Биол. Cell 17, 1593–1605.

    Риос, Р.М., Санчис А., Тассин А. М., Федриани К. и Борненс М. (2004). GMAP-

    210 привлекает комплексы гамма-тубулина к цис-мембранам Гольджи и необходим для формирования ленты Гольджи

    . Ячейка 118, 323-335.

    Робино С., Шабре М. и Антонни Б. (2000). Сайт связывания брефельдина A на границе

    между малым G-белком ADP-фактор рибозилирования 1 (ARF1) и

    доменом Sec7 фактора обмена нуклеотидов. Proc. Natl. Акад. Sci. США 97, 9913-

    9918.

    Родригес-Булан, Э., Крейцер, Г. и Муш, А. (2005). Организация везикулярного трафика

    в эпителии. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 6, 233-247.

    Ронки, П., Коломбо, С., Франколини, М. и Боргезе, Н. (2008). Трансмембранный домен -

    -зависимое разделение мембранных белков внутри эндоплазматического ретикулума. J. Cell

    Biol. 181, 105-118.

    Ру А., Кувелье Д., Нассой П., Прост Дж., Бассеро П. и Гоуд Б. (2005). Роль

    кривизны и фазового перехода в сортировке липидов и делении мембранных канальцев.EMBO

    J. 24, 1537-1545.

    Шмитц, К. Р., Лю, Дж., Ли, С., Сетти, Т. Г., Вуд, К. С., Бурд, К. Г. и Фергюсон,

    К. М. (2008). Для локализации гликозилтрансфераз по Гольджи необходим олигомер Vps74p.

    Dev. Cell 14, 523-534.

    Sciaky, N., Presley, J., Smith, C., Zaal, KJ, Cole, N., Moreira, JE, Terasaki, M.,

    ,

    Siggia, E. and Lippincott-Schwartz, J. (1997 ). Движение канальцев Гольджи и эффекты

    брефельдина А, визуализированные в живых клетках.J. Cell Biol. 139, 1137–1155.

    Шорт Б., Хаас А. и Барр Ф. А. (2005). Golgins и GTPases, придающие идентичность и структуру

    аппарату Гольджи. Биохим. Биофиз. Acta 1744, 383-395.

    Стувен, Э., Порат, А., Шимрон, Ф., Фасс, Э., Калоянова, Д., Брюггер, Б., Виланд, Ф.

    Т., Элазар, З. и Хелмс, Дж. Б. ( 2003 г.). Транспорт белка внутри Гольджи зависит от баланса холестерина

    в липидной мембране. J. Biol. Chem. 278, 53112-53122.

    Вт, Л., Тай, В. К., Чен, Л. и Банфилд, Д. К. (2008). Сигнально-опосредованное динамическое удержание

    гликозилтрансфераз в Гольджи. Наука 321, 404-407.

    ван Меер, Г., Фелькер, Д. Р. и Фейгенсон, Г. У. (2008). Мембранные липиды: где они

    и как ведут себя. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 9, 112-124.

    Волчук, А., Амхердт, М., Раваццола, М., Брюггер, Б., Ривера, В.М., Клэксон, Т.,

    Перреле, А., Соллнер, Т.Х., Ротман, Дж. Э. и Орчи, Л. (2000).Megavesicles

    участвует в быстром транспорте внутрицистернальных агрегатов через стек Гольджи. Ячейка

    102, 335-348.

    Уайт, Дж. Р. и Манро, С. (2002). Комплексы связывания пузырьков в мембранном трафике. J.

    Cell Sci. 115, 2627-2637.

    Journal of Cell Science 122 (4)

    Аппарат Гольджи - Клетка

    Аппарат Гольджи, или Комплекс Гольджи , функционирует как фабрика, на которой белки, полученные из ER, далее обрабатываются и сортируются для транспортировки к ним. возможные пункты назначения: лизосомы, плазматическая мембрана или секреция.Кроме того, как отмечалось ранее, гликолипиды и сфингомиелин синтезируются внутри Гольджи. В растительных клетках аппарат Гольджи также служит местом, в котором синтезируются сложные полисахариды клеточной стенки. Таким образом, аппарат Гольджи участвует в обработке широкого спектра клеточных компонентов, которые перемещаются по секреторному пути.

    Организация Гольджи

    Морфологически Гольджи состоит из уплощенных мембранных мешочков (цистерн) и связанных пузырьков ().Отличительной особенностью аппарата Гольджи является его четкая полярность как в структуре, так и в функциях. Белки из ER входят на его поверхность cis (поверхность входа), которая является выпуклой и обычно ориентирована в сторону ядра. Затем они проходят через Гольджи и выходят из его вогнутой грани trans (выходная поверхность). Проходя через Гольджи, белки модифицируются и сортируются для транспортировки к их конечному месту назначения внутри клетки.

    Рисунок 9.22

    Электронная микрофотография аппарата Гольджи.Аппарат Гольджи состоит из множества уплощенных цистерн и связанных везикул. Белки и липиды из ER попадают в аппарат Гольджи на его поверхности цис и выходят на его стороне транс . (Любезно предоставлено доктором Л. (подробнее ...)

    Отдельные события обработки и сортировки, по-видимому, происходят в упорядоченной последовательности в разных областях комплекса Гольджи, поэтому обычно считается, что Гольджи состоит из нескольких отдельных отсеков. количество таких отсеков не установлено, Гольджи чаще всего рассматривается как состоящий из четырех функционально различных областей: цис сеть Гольджи , стек Гольджи (который разделен на медиальный и trans подотделов) и trans сеть Гольджи ().Белки из ER транспортируются в промежуточный компартмент ER-Golgi, а затем поступают в аппарат Гольджи в сети Гольджи cis . Затем они продвигаются к медиальным и транс компартментам стека Гольджи, в которых происходит большая часть метаболической активности аппарата Гольджи. Модифицированные белки, липиды и полисахариды затем перемещаются в сеть Гольджи trans , которая действует как центр сортировки и распределения, направляя молекулярный трафик к лизосомам, плазматической мембране или внешней части клетки.

    Рисунок 9.23

    Области аппарата Гольджи. Везикулы из ER сливаются с образованием промежуточного компартмента ER-Golgi, а белки из ER затем транспортируются в сеть cis Golgi. Резидентные белки ER возвращаются из промежуточного компартмента ER-Golgi (подробнее ...)

    Хотя аппарат Гольджи был впервые описан более 100 лет назад, механизм, с помощью которого белки перемещаются через аппарат Гольджи, до сих пор не установлен и является основным. область споров среди клеточных биологов.Одна возможность состоит в том, что транспортные пузырьки переносят белки между цистернами компартментов Гольджи. Однако существует значительная экспериментальная поддержка альтернативной модели, предполагающей, что белки просто переносятся через компартменты Гольджи внутри цистерн Гольджи, которые постепенно созревают и прогрессивно перемещаются через Гольджи в направлении от цис до транс .

    Гликозилирование белка в Гольджи

    Процессинг белка в Гольджи включает модификацию и синтез углеводных частей гликопротеинов.Одним из основных аспектов этой обработки является модификация N -связанных олигосахаридов, которые были добавлены к белкам в ER. Как обсуждалось ранее в этой главе, белки внутри ER модифицируются путем добавления олигосахарида, состоящего из 14 сахарных остатков (см.). Затем удаляются три остатка глюкозы и одна манноза, пока полипептиды все еще находятся в ER. После транспортировки в аппарат Гольджи олигосахариды, связанные с N этих гликопротеинов, подвергаются обширным дальнейшим модификациям.

    N -связанные олигосахариды обрабатываются в аппарате Гольджи в упорядоченной последовательности реакций (). Первой модификацией белков, предназначенных для секреции или для плазматической мембраны, является удаление трех дополнительных остатков маннозы. За этим следует последовательное добавление N -ацетилглюкозамина, удаление еще двух маннозов и добавление фукозы и еще двух N -ацетилглюкозаминов. Наконец, добавляют три остатка галактозы и три остатка сиаловой кислоты.Как отмечалось в главе 7, различные гликопротеины модифицируются в разной степени во время прохождения через Гольджи, в зависимости как от структуры белка, так и от количества процессирующих ферментов, которые присутствуют в комплексах Гольджи разных типов клеток. Следовательно, белки могут происходить из Гольджи с множеством различных N -связанных олигосахаридов.

    Фигура 9.24

    Обработка N -связанных олигосахаридов в Golgi. N -связанные олигосахариды гликопротеинов, транспортируемые из ER, дополнительно модифицируются упорядоченной последовательностью реакций в Golgi.

    Обработка N -связанного олигосахарида лизосомных белков отличается от обработки секретируемых белков и белков плазматической мембраны. Вместо первоначального удаления трех остатков маннозы белки, предназначенные для включения в лизосомы, модифицируются фосфорилированием маннозы. На первом этапе этой реакции фосфаты N, -ацетилглюкозамина добавляются к определенным остаткам маннозы, вероятно, пока белок все еще находится в сети Гольджи цис ().За этим следует удаление N -ацетилглюкозаминовой группы, оставляя маннозо-6-фосфатных остатков остатков на N -связанном олигосахариде. Из-за этой модификации эти остатки не удаляются при дальнейшей обработке. Вместо этого эти фосфорилированные остатки маннозы специфически распознаются маннозо-6-фосфатным рецептором в сети Гольджи trans , которая направляет транспорт этих белков в лизосомы.

    Рисунок 9.25

    Нацеливание на лизосомные белки путем фосфорилирования остатков маннозы.Белки, предназначенные для включения в лизосомы, специфически распознаются и модифицируются путем добавления фосфатных групп в положение 6 остатков маннозы. В первом (подробнее ...)

    Фосфорилирование остатков маннозы, таким образом, является критическим шагом в сортировке лизосомных белков по их правильному внутриклеточному назначению. Специфичность этого процесса заключается в ферменте, который катализирует первую стадию в последовательности реакций - селективное добавление фосфатов ацетилглюкозамина N к лизосомным белкам.Этот фермент распознает структурную детерминанту, которая присутствует на лизосомальных белках, но не на белках, предназначенных для плазматической мембраны или секреции. Эта детерминанта распознавания не является простой аминокислотной последовательностью; скорее, он образуется в свернутом белке путем сопоставления аминокислотных последовательностей из разных областей полипептидной цепи. В отличие от сигнальных последовательностей, которые направляют транслокацию белка в ER, детерминанта распознавания, которая приводит к фосфорилированию маннозы и, таким образом, в конечном итоге направляет белки в лизосомы, зависит от трехмерной конформации свернутого белка.Такие детерминанты называются фрагментами сигнала , в отличие от линейных сигналов наведения, описанных ранее в этой главе.

    Белки также можно модифицировать путем добавления углеводов к боковым цепям акцепторных остатков серина и треонина в определенных последовательностях аминокислот ( O -связанное гликозилирование) (см.). Эти модификации происходят в аппарате Гольджи путем последовательного добавления единичных остатков сахара. Серин или треонин обычно напрямую связаны с N -ацетилгалактозамином, к которому затем могут быть добавлены другие сахара.В некоторых случаях эти сахара дополнительно модифицируются путем добавления сульфатных групп.

    Липидный и полисахаридный метаболизм в Гольджи

    Помимо своей деятельности по обработке и сортировке гликопротеинов, аппарат Гольджи участвует в метаболизме липидов, в частности, в синтезе гликолипидов и сфингомиелина. Как обсуждалось ранее, фосфолипиды глицерина, холестерин и церамид синтезируются в ER. Затем в аппарате Гольджи из церамида синтезируются сфингомиелин и гликолипиды ().Сфингомиелин (единственный неглицеринфосфолипид в клеточных мембранах) синтезируется путем переноса фосфорилхолиновой группы с фосфатидилхолина на церамид. В качестве альтернативы добавление углеводов к церамиду может дать множество различных гликолипидов.

    Рисунок 9.26

    Синтез сфингомиелина и гликолипидов. Церамид, который синтезируется в ER, превращается либо в сфингомиелин (фосфолипид), либо в гликолипиды в аппарате Гольджи. В первой реакции происходит перенос фосфорилхолиновой группы с (более...)

    Сфингомиелин синтезируется на просветной поверхности Гольджи, но глюкоза добавляется к церамиду на цитозольной стороне. Однако затем глюкозилцерамид, очевидно, переворачивается, и дополнительные углеводы добавляются на просветной стороне мембраны. Ни сфингомиелин, ни гликолипиды не могут перемещаться через мембрану Гольджи, поэтому они обнаруживаются только в просветной половине бислоя Гольджи. После везикулярного транспорта они соответственно локализуются на внешней половине плазматической мембраны, а их группы полярных головок открываются на поверхности клетки.Как будет обсуждаться в главе 12, олигосахаридные части гликолипидов являются важными поверхностными маркерами в распознавании клеток.

    В клетках растений дополнительная задача аппарата Гольджи - служить местом, где синтезируются сложные полисахариды клеточной стенки. Как обсуждается далее в главе 12, клеточная стенка растений состоит из трех основных типов полисахаридов. Целлюлоза, преобладающий компонент, представляет собой простой линейный полимер остатков глюкозы. Он синтезируется на поверхности клетки ферментами плазматической мембраны.Однако другие полисахариды клеточной стенки (гемицеллюлозы и пектины) представляют собой сложные молекулы с разветвленной цепью, которые синтезируются в аппарате Гольджи и затем транспортируются в везикулах к поверхности клетки. Синтез этих полисахаридов клеточной стенки является основной функцией клетки, и до 80% метаболической активности аппарата Гольджи в клетках растений может быть посвящено синтезу полисахаридов.

    Сортировка и экспорт белков из аппарата Гольджи

    Белки, а также липиды и полисахариды транспортируются из аппарата Гольджи в их конечные пункты назначения через секреторный путь.Это включает в себя сортировку белков в различные виды транспортных пузырьков, которые отпочковываются от сети Гольджи trans и доставляют свое содержимое в соответствующие клеточные местоположения (). Некоторые белки переносятся от Гольджи к плазматической мембране конститутивным секреторным путем, который отвечает за включение новых белков и липидов в плазматическую мембрану, а также за непрерывную секрецию белков из клетки. Другие белки транспортируются на клеточную поверхность отдельным путем регулируемой секреции или специфически нацелены на другие внутриклеточные места назначения, такие как лизосомы в клетках животных или вакуоли в дрожжах.

    Рисунок 9.27

    Транспортировка из аппарата Гольджи. Белки сортируются в сети trans Golgi и транспортируются в пузырьках к месту их конечного назначения. В отсутствие специфических сигналов нацеливания белки переносятся к плазматической мембране посредством конститутивной секреции. (подробнее ...)

    Белки, которые функционируют в аппарате Гольджи, должны удерживаться внутри этой органеллы, а не транспортироваться по секреторному пути. В отличие от ER, все белки, удерживаемые в комплексе Гольджи, связаны с мембраной Гольджи, а не являются растворимыми белками в просвете.Сигналы, ответственные за удерживание некоторых белков внутри Гольджи, локализованы в их трансмембранных доменах, которые удерживают белки в аппарате Гольджи, предотвращая их упаковку в транспортные пузырьки, которые покидают сеть Гольджи транс и . Кроме того, подобно последовательностям KKXX резидентных мембранных белков ER, сигналы в цитоплазматических хвостах некоторых белков Гольджи опосредуют извлечение этих белков из последующих компартментов секреторного пути.

    Конститутивный секреторный путь, который действует во всех клетках, приводит к постоянной нерегулируемой секреции белка. Однако некоторые клетки также обладают отдельным регулируемым секреторным путем, в котором специфические белки секретируются в ответ на сигналы окружающей среды. Примеры регулируемой секреции включают высвобождение гормонов из эндокринных клеток, высвобождение нейромедиаторов из нейронов и высвобождение пищеварительных ферментов из ацинарных клеток поджелудочной железы, которые обсуждались в начале этой главы (см.).Белки сортируются по регулируемому секреторному пути в сети Гольджи транс и , где они упаковываются в специализированные секреторные везикулы. Эти секреторные пузырьки, которые больше, чем другие транспортные пузырьки, хранят свое содержимое до тех пор, пока определенные сигналы не направят их слияние с плазматической мембраной. Например, пищеварительные ферменты, продуцируемые ацинарными клетками поджелудочной железы, хранятся в секреторных пузырьках до тех пор, пока присутствие пищи в желудке и тонком кишечнике не вызовет их секрецию.Сортировка белков в регулируемый секреторный путь, по-видимому, включает распознавание сигнальных участков, общих для множества белков, которые входят в этот путь. Эти белки избирательно агрегируют в сети Гольджи транс и и затем высвобождаются путем отпочкования в виде секреторных пузырьков.

    Еще одно осложнение транспорта белков к плазматической мембране возникает во многих эпителиальных клетках, которые поляризованы, когда они организованы в ткани. Плазматическая мембрана таких клеток разделена на две отдельные области, апикальный домен и базолатеральный домен, которые содержат специфические белки, связанные с их конкретными функциями.Например, апикальная мембрана эпителиальных клеток кишечника обращена к просвету кишечника и специализируется на эффективном всасывании питательных веществ; остальная часть клетки покрыта базолатеральной мембраной (). Отчетливые домены плазматической мембраны присутствуют не только в эпителиальных клетках, но и в других типах клеток. Т.о., конститутивный секреторный путь д. Селективно транспортировать белки из сети Гольджи trans к этим отдельным доменам плазматической мембраны.Это достигается путем избирательной упаковки белков по крайней мере в два типа конститутивных секреторных везикул, которые оставляют сеть Гольджи trans нацеленной специфически либо на апикальные, либо на базолатеральные домены плазматической мембраны клетки.

    Рисунок 9.28

    Транспорт к плазматической мембране поляризованных клеток. Плазматические мембраны поляризованных эпителиальных клеток делятся на апикальные и базолатеральные домены. В этом примере (кишечный эпителий) апикальная поверхность клетки обращена к просвету кишечника (подробнее...)

    Наиболее хорошо описанный путь сортировки белков у Гольджи - это избирательный транспорт белков к лизосомам. Как уже обсуждалось, люменальные лизосомные белки маркируются маннозо-6-фосфатами, которые образуются путем модификации их связанных с N олигосахаридов вскоре после проникновения в аппарат Гольджи. Затем специфический рецептор в мембране сети Гольджи trans распознает эти маннозо-6-фосфатные остатки. Полученные комплексы рецептор плюс лизосомальный фермент упаковываются в транспортные пузырьки, предназначенные для лизосом.На белки лизосомальной мембраны нацелены последовательности в их цитоплазматических хвостах, а не маннозо-6-фосфаты.

    В дрожжах и растительных клетках, в которых отсутствуют лизосомы, белки транспортируются из аппарата Гольджи в дополнительное место назначения: в вакуоль ().

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *