GK - veziküler tasınım

1. Hücre içi Veziküler Taşınım
&
Golgi Kompleksi ve Endozom
Arş. Gör. Göktan KUŞPINAR
( Yüksek Lisans Öğrencisi )
Doç. Dr. Berrin AVCI
( Moderatör )

2.  Seminer Akışı
 Golgi Kompleksi
 Morfolojisi – Hücre içi yerleşimi - Fonksiyonu
 Endozom
 Morfolojisi – Hücre içi yerleşimi – Fonksiyonu
 Hücre içi veziküler taşınım
 Vezikül oluşum moleküler mekanizmaları
 Vezikül hedeflenmesi ve hedefe füzyonu
 Klinik korelasyonlar

3. Golgi Kompleksi
 Camillo Golgi ( 1898 )
 İlk kez nöronlarda tespit
edildi
 “ internal reticular apparatus “
Nobel Prize in
Physiology or
Medicine 1906

4.  Nükleus çevresinde yer alır
 Hem ekzositoz ile protein
salgılayan hücrelerde hem de
membran ve membranla
ilişkili protein sentezleyen
hücrelerde iyi gelişmiş (sinir
hücresi)
Golgi Kompleksi

5. Golgi kompleksi polarite gösterir
 Cis yüzü ( giriş veya
oluşum yüzü ) cis-
Golgi
 Trans yüzü ( çıkış veya
olgunlaşma yüzü )
trans-Golgi
 İki yüz arasında
medial-Golgi

6. Golgi Kompleksi
Hücrenin sentezlediği
ürünlerin;
 Post-translasyonel
modifikasyonlar
(glikozlama, sülfatlama, fosforlama,
hidroksilleme)
 Protein seçilimi
 Paketlenmesi
 Kargo hedeflenmesi

7. Golgi’den Protein Sekresyonunu
Apikal Plazma Membranı
Çok sayıda ekstrasellüler protein
ve membran proteini
Kaplı olmayan veziküller
Bazolateral Membran
TGN’de eklenmiş spesifik
sıralayıcı sinyal taşıyan proteinler
Epitel-spesifik adaptör protein ile
ilişkili henüz tanımlanmamış bir
protein ile kaplı veziküller
Endozom ve lizozom
Apikal sitoplazma

8. ENDOZOMLAR
 Erken endozom, hücre membranına yakın sitoplazma
bölümünde
 Geç endozom, sitoplazmanın daha derin kısmında
lokalize, erken endozomdan köken alan veziküllerin
birleştiği yapı
 Geç endozom lizozoma olgunlaşır.
Erken Endozom Geç Endozom

9. Erken endozom
 Plazma membranına yakın
yerleşimli
 Tubulovesiküler yapı: Lümen
membran invajinasyonları ile
sisternalara bölünmüş
 Tubuler bölüm; membran için
ayrılan integral membran
proteinlerinin çok büyük
kısmını
 Veziküler bölüm ise; salgı
kargo proteinlerini içerir.
 Hafif asitik ortam.
(pH 6.2 - 6.5)

10. Geç endozom
 Sitoplazmanın derin kısımlarında yerleşik - Soğan-
benzeri iç membranlar
 Daha asitik ortam (ortalama pH 5.5)
 Multiveziküler cisimler ( MVBs)
Erken ve geç endozomlar arasında
işlev gören selektif transport vezikülleri
 Geç endozomlar lizozoma
olgunlaştığı için prelizozom olarak ta
adlandırılırlar.
 Geç endozomlar, birbirleri ve
matür lizozomlar ile birleşebilirler.

11. 1. Sabit (stable) kompartman modeli
 Endozomlar, veziküler transport aracılığıyla hücre dışı ile
Golgi kompleksi arasındaki ilişkiyi sağlayan sabit
hücresel organallerdir.
 Plazma membranında oluşan kaplı veziküller eksprese
edilen yüzey reseptörleri nedeniyle sadece erken endozom
ile birleşir.
Endozom oluşum mekanizmaları

12. 2. Maturasyon modeli
 Erken endozomlar plazma membranından köken alan
endostatik veziküllerden yeniden oluşurlar.
 Erken endozomun membran kompozisyonu derece
derece değişir.
 Bu olgunlaşma süreci geç endozom ve daha sonra
lizozom oluşumuyla sonuçlanır.
Endozom oluşum mekanizmaları

13.  Endositoz alınan proteinlerin seçilimi
 Erken endozomdan ortaya çıkan veziküllerin ve tubüllerin şekli ve
geometrisi, sıralama mekanizmasının temeli, lokalize pH değişikliklerinin
bulunduğu bir ortam
 Bu mekanizmada;
- Ligant reseptöründen ayrılır.
- Dar tubüller ve veziküller, büyük moleküllerin sıralanmasına, bu
moleküllerin spesifik seçilim bölümüne girmesini mekanik olarak
engelleyerek yardımcı olabilir.
- Seçilimden sonra proteinlerin pek çoğu hızla yeniden dönüştürülür ve fazla
membran plazma membranına geri döner.
Erken Endozomların Fonksiyonları

14. Erken Endozomlarda ligand-reseptör kompleksi

15. Hücreler :
 Besin kaynaklarına erişim
 Mikroçevre oluşturma
 İletişim
 Çevresel etkilere yanıt
Hücre içi Veziküler Taşınım

16. Hücresel Taşınım Mekanizmaları
II. Hücre iç komponentleri
arasında
I. Hücre – Ekstrasellüler alan
arasında
 Pasif (basit) difüzyon
 Kolaylaştırılmış difüzyon
 Aktif transport
 Endositoz
a. Fagositoz
b. Pinositoz
c. Reseptör–aracılı endositoz
 Ekzositoz

17. Hücre Membranı
( Sitomembran )
Hücre içi Membran
Sistemleri

18. Membran kaplı taşıyıcı Vezikül
Transport iki membran arasındaKargo vezikülü

19. Hücre içi kompartmanlaşma
Yapı, işlev ve içerik
farklılaşmaları
İki kompartman
arasında taşınım
Mikroçevre ile madde
alışverisi
Tek bir çatı altında :
 Sayısız farklı ürün
 Hatasız düzen

20. Veziküler Taşınım :
 Endoplazmik Retikulm (ER) - Golgi kompleksi veziküler taşınımı
 Golgi kompleksinden hedeflenmiş veziküler taşınımı

21. ER-Golgi Veziküler Taşınım

22. Vesikül tipi Örtücü
proteinler
GTPaz Yön
COPII
Sec23/24 &
sec13/31kompleksler,
Sec12
Sar1
ER’den cis-
Golgi’ye
Anterograge
Transport
COPI 7 farklı subunit ARF
cis-Golgi’den
ER’a kadar
Retrograde
transport

23. ER - Golgi vezikül oluşumun moleküler mekanizması

24. SEC23 mutasyonları kollojen salınımı defektleri *
*Boyadjiev, S. A. et al. Cranio-lenticulo-sutural dysplasia is caused by a
SEC23A mutation leading to abnormal endoplasmic-reticulum-to-Golgi trafficking.
Nature Genet. 38, 1192–1197 (2006).
SEC31 monoubitinleştirilmesi fare embriyonik kök hücrelerinde
prokollojenlerin ER salınımında gerekli *
*Jin, L. et al. Ubiquitin-dependent regulation of COPII coat size and function.
Nature 482, 495–500 (2012).
SAR1 mutasyonları büyük lipopretinlerin entorositlerden
salınım defektleri sonucu lipit malabsorbsiyonu *
*Jones, B. et al. Mutations in a Sar1 GTPase of COPII vesicles are associated with lipid
absorption disorders. Nature Genet. 34, 29–31 (2003).
*Silvain, M. et al. Anderson’s disease (chylomicron retention disease): a new mutation in the
SARA2 gene associated with muscular and cardiac abnormalities.
Clin. Genet. 74, 546–552 (2008)

25. ERES ERGİC Cis - Golgi
ERES deki TANGO1– cTAGE5 transmembran protein kompleksi kargo seçilimindeki
önemi *
SEC23 - SEC24 ile etkileşimi ve prokollojen salınımındaki rolleri *
*Saito, K. et al. cTAGE5 mediates collagen secretion through interaction with TANGO1 at
endoplasmicreticulum exit sites. Mol. Biol. Cell 22, 2301–2308 (2011).

26. Golgi - ER vezikül oluşumun moleküler mekanizması

27. Golgi kompleksinden hedeflenmiş
veziküler taşınımı
Vesikül tipi Örtücü proteinler GTPaz
klatrin ve
adaptor
proteinler
klatrin & AP1
kompleksler
ARF

28. Klatrin ve Adaptin Kaplı veziküller
 İlk olarak tanımlanan vezikül kılıf proteini
 3 ağır + 3 hafif Zincir = “ Triskelien “ yapısı

29. Golgi kompleksinden tomurcuklanan
veziküllerin hedefleri
 Endozom & Lizozom
 Sekresyon

30. Endozom & Lizozom
 GER ‘da sentezlenen lizozomal enzimler
(hidrolazlar) enzimatik olarak inaktiftir. (
Prohidrolaz)
 Cis – Golgi de glikozillenmiş
prohidrolazlar yüzeylerinde açıkta
kalacak “signal patch” oluşması için özel
bir şekilde katlanırlar.
 Signal patch, Trans Golgi ’de M-6-P
eklenerek modifiye edilir.
 Erken ve geç endozomların M-6-P
reseptörleri prohidrolazın yüzeyindeki M-
6-P bağlarlar.
 Geç endozomun asitik pH’sı M-6-P’ın
reseptörden ayrılmasını sağlar.

31. Her kaplı vezikül kafes şeklinde
olmayabilir !
Endozom Golgi
Asit Hidrolaz
Reseptörü
Mannoz 6-P
Reseptörü
Retromer Vezikül

32. Sekresyon
Temel ( constitutive ) salgı : Salgılama
devamlıdır. Proteinler, sentezlenir
sentezlenmez hücreyi terk eder,
depolanmaz.
Örn; fibroblastlardan tropokollagen sentezi
Düzenli salgı : Proteinler, konsantre edilir
ve geçici bir süre sekretuvar granüllerde
depolanır. Sekresyon için uyarı (hormonal
veya nöral stimulus) gereklidir.
Örn; gastrik mukozadaki esas hücrelerden
veya pankreasın asiner hücrelerinden
zimogen granüllerin salınması
• Temel salgı yolağı
• Düzenli salgı yolağı

33. Temel (constitutive) salgılama yolağı
 Veziküller ile Golgi’den ayrılma
 Hücre yüzeyine bırakılma
 Buradan endositoz ile alınma
 Erken endozom
 Geç endozom
 Lizozom
Golgiden kaplı vezikül salgılama yolağı
 Klatrin kaplı veziküller ile Golgi’den çıkış
 Geç endozom ile füzyon
Lizozomal membran proteinlerinin hedeflerine ulaşması:

34.  Fosfoinositol
 Kaplı vezikül – GTPaz’ları
 Dynamin
Vezikül Oluşum Kontrol Mekanizmaları

35. I. Fosfoinositol
Farklı organeller için farklı
 fosfoinositol
 fosfoinostiol kinaz
 fosfoinostol fosfataz

36. II.Kaplı vezikül – GTPaz’ları
Vesikül tipi GTPaz
COPII Sar1
COPI ARF
klatrin ARF

37. III.Dynamin
Vesikül Tomurcuklanması

38. Vezikül Hedeflenmesi ve Membran Füzyonu
Membran Hedeflenmesi
RAB – GTP protein ailesi
Membran Füzyonu
SNARE protein ailesi
NSF protein ailesi

39. Homofilik Füzyon
SNARE – SNF araçılı geri
dönüşümü
Füzyon

41. Veziküler Taşınım Klinik Yaklaşımlar
Pelizaeus-Merzbacher
(Hipomiyelinazsyon)
 PLP1 mutasyonu
 Mutant PLP1
( proteolipid protein 1 ) retrograde
taşınım bloklanması
 Golgi frangmantasyonu

42. Veziküler Taşınım Klinik Yaklaşımlar
Dyschromatosis universalis
hereditaria
 ABCB6 gen mutasyonu ( missence )
 Asemptomatik hiper – veya hipo
pigmentasyon
Proksimal spinal muscular atrofi
 SMN1 yetersiz ekspresyonu
 Trans-golgi granül salınım bloklanır

43. Golgi Kompleksi Klinik Yaklaşımlar
 Parkinson
 Pre - sinaptik protein a-synuclein birikimi
ER – Golgi transport bloklanması
 RAB1-RAB2 -SNARE ailesinden
syntaxin-5 (STX5) yokluğu ve RAB8
overekspresyonu
 Golgi fragmantasyonu
 Smith-McCort dysplasia
 RAB33B mutasyonu
 Golgi şismesi (swelling) - fragmantasyonu

44. Golgi Kompleksi Klinik Yaklaşımlar
 MACS Sendromu (macrocephaly, alopecia, cutis laxa
ve scoliosis)
 RIN2 sendromu
 RAB5 – RIN2 birikimi
 Angeleman Sendromu
 UBE3A – ubikitin ligaz ekpresyon artışı
 Golgi PH artışı – Golgi sisterna ozmotik şişme
 Protein silasyonun da defektler

45. Golgi Kompleksi Klinik Yaklaşımlar
 Duchenne muscular
dystrophy
 Hatalı Golgi kompleksi
organizasyonu
 Dystrophin proteini yokluğu

47. GV oositlerde hücre
merkezinde, perifere
göre yoğun dağınık
yerleşimli düzenli –
düz yüzlü sisternalı
membran sistemleri
GVBD sırasında
fragmante,noktasal
yapılar olarak hücre
merkezinde
Golgi Kompleksi
FPB atılım
aşamasında yeniden
gözlemlenebilir ve
kortital granüller
salınımından
sorumludur.

48.  Brefeldin – A ( membran trafik inhibitörü ) GV oositlere
 Fare GV oositlerinde MI mayotik ağ
oluşumunu blok – GVBD arrest
 Bovine GV oositlerinde 8- blastomer
aşamasına kadar gelişim
 İşlevsel golgi kompeksi GVBD ve 8 –
blastomerli gelişim aşamasından
sonrası için gerekli
 GM130 ( cis-Golgi protein )
Mikotubül organizasyonu – mayotik ağ (
spindle ) organizasyonu, göç ve asimetrik
bölünme
İnsan GV oositi - gelişen kortikal
granüller (transmission electron
microscopy, 35,700x)

49. SMAP2 Arf GTPaz
aktive edici protein,
klatrin kaplı vezikül
oluşumu
SMAP2 mutasyonları –
sağlıklı erkek fareler
Infertil ve globozospermi
Spermiyogenezin ilk
basamağı – Golgi
evresinde defektler –
akrozom formasyonu
defektleri

51. Kaynaklar
 Histoloji Konu Anlatım ve Atlas – Micheal H. Ross, Wojciech Pawlina
 Organization of the ER–Golgi İnterface for membrane traffic control*
Nature - JUNE 2013 | VOLUME 14 Federica Brandizzi1 and Charles Barlowe
 Prof. Dr. F. Zehra MİNBAY – Uludağ Tıp Fakültesi Ders Notları
 Prof. Dr. A. Sahin SIRMALI – Uludağ Tıp Fakültesi Ders Notları
 Moleculer Biology of the the Cell – Bruce Alberts, Alexande Jrohnson, Julian
Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Pete Wr alter
 Histoloji ve Hücre Biyolojisine Giriş – Abraham L. Kierszenbaum