Endoplazmik Retikulum

Transkript

1 Endoplazmik Retikulum Prof.Dr.Melek Öztürk Prof.Dr.Müjgan Cengiz İ.Ü. Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji AD

2 Endoplazmik Retikulum Hücrede yapı ve fonksiyon olarak birbirinden farklı iki ER vardır 1. Granüllü ER (GER) 2. Düz yüzlü ER (DER)

3 Mikrozomlar Homojenizasyon ile kırılan ER a Ultrasantrifüj yöntemi uygulandığında iki farklı ER sistemi birbirinden ayrı fazlar olarak ayrılabilir nm çapında küçük kapalı kesecikler mikrozomlar elde edilir. ER nin fonksiyonlarının in vitro da incelenmesi için ideal yapılardır

4 Düz yüzlü ER (DER) Tübül veya vesiküller şeklinde GER membranlarından türevlenir Protein sentezine katılmaz Farklı hücrelerde farklı işlevleri vardır

5 Özelleşmiş hücrelerde özel işlevleri vardır Lipid Biyosentezi Lipid Taşınması Steroid Hormon Sentezi Kas Kasılması Sinaps Metabolik işlevler

6 Fonksiyonları: 1- Lipid biyosentezi Hücre membran fosfolipidleri fosfogliseridler kolestrol Tüm hücrsel lipidler (trigliseridler) bu sentezler aktif tarafları DER membranının sitozol tarafına bakan yüzünde bulunan özel enzimler tarafından katalizlenir

7 2- Lipid transportu İnce barsak epitel hücrelerinde difüzyon ile: monogliserid ve yağ asitleri hücre içine alınır, DER içine verilir, Trigliseridlere çevrilir, (Açil-CoA sentetaz, Açiltransferaz) Golgiye geçer apolipoproteinler oluşturulur Lenfe veya kan damarına verilir.

8 3- Steroid Hormon Sentezi: Kolesterolden Steroid hormonlarının biyosentezi hem mitokondriyum hem de DER de yer alan bir grup oksidatif enzim (CYP11A1) tarafından gerçekleştirilirir. Testiste Leydig hücrelerinin Testesteron, Ovaryumda corpus luteumda progesteron, Suprarenal guddede aldesteron, mineralokortikosteroid Bu hücrelerin sitoplazmasında bol miktarda DER bulunur

9 4- Kas kasılmasında işlev görür. Sarkoplazmik retikulum=der Ca +2 iyon düzenlenmesinde iş görür. Sarkoplazmik retikulum membranları Ca+2-ATPaz pompaları içerir Ca+2 DER içinde bulunur uyarı ile dışarı salınır kasılma işlemine katılır

10 5-Nöronlarda sinaps işlevi Sinir Hücrelerinde Sinaps sırasında gerekli Ca +2 iyon regülasyonunda DER iş görür Nöronların akson ucundaki sinir sonlanmalarında çok sayıda küçük DER veziküller bulunur

11 6- Metabolik işlevlere katılır. Karaciğerde; Safra ve kolesterol sentezine, Glikojenin yıkımına (glukoz -6-fosfataz) İlaç, hormon ve alkol detoksifikasyonuna (p-450 enzim (CYP enzim) ailesi) katılır. (P-450 enzim sistemi (sitokom oksidazlar) toksik ajanların suda çözünür hale getirilmesinde rol oynarlar) Sitokrom P450 enzimlerine ait örnekler; Enzimler Eski tanımı Yeni tanımı 11-β-hidroksilaz P450C11 CYP11B1 Aldosteron sentaz P450C11AS CYP11B2 21-hidroksilaz P450C21 CYP21A2 Aromataz P450aro CYP19 17-α-hidroksilaz P450C17 CYP17

12 Granüllü ER (GER) Işık mikroskopunda bazik boyalar ile boyanarak gözlenebilirler. ( Örn; perikaryon da -Nissl maddelerinin gösterilmesi) Elektron mikroskobunda; Ünit membranla kaplı, birbirine paralel ve birbiri ile bağlantılı özellikle nukleus membranı ile de devamlılık gösteren keseler ( sarnıçlar = sisternalar) den oluşur.

13 Granüllü ER (GER) Protein sentezinin fazla olduğu hücrelerde yoğun olarak bulunur. Örneğin; Ekzokrin pankreasın asinar hücrelerinde Zimojen granüllerindeki sindirim enzimlerinin sentezinde, Plazma hücrelerinin Ig sentezinde, Perikaryon sinir hücrelerinde nörotransmiter ( sinir ileti maddesi) sentezinde, Makrofajlarda lizozomal enzimlerin sentezinde iş gördüklerinden bu hücrelerde çok fazla miktarda GER gözlenir.

14 GER GER in en önemli işlevi Vektöryel protein sentezi nde rol almasıdır. Hücrenin * Salgı proteinleri * Lizozomal enzimleri * Plazma membranı glikoproteinlerinin sentezi GER e bağlı ribozomlarda gerçekleşir.

15 Bu sentez Sinyal Hipotezi ile açıklanır Sinyal Hipotezi ilk kez 1970 li yıllarda Bobel ve Sabatini tarafından ortaya konmuştur Günter Blobel bu çalışmaları ile 1999 Nobel Tıp Fizyoloji Ödülünü almıştır ((1999 Nobel Prize in Physiology or Medicine has been awarded to Günter Blobel, of the Rockefeller University, for ''the discovery that proteins have intrinsic signals that govern their transport and localisation in the cell''. ))

16 Sinyal Hipotezi Yukarıda sayılan proteinlere ait m-rna ların başlangıcında özel bir nukleotid dizisi bulunur. (sinyal dizisi) Bu diziden a.a. lik sinyal peptid sentezlenir (serbest ribozomlarda) Sinyal peptid, sinyal tanıyan partikül (STP;7 protein +7S RNA molekülü) tarafından tanınır ve bağlanırlar. STP,ribozomun A-bölgesini de tanıyarak bağlanır, protein sentezi bu aşamada duraklar. STP nin bir üçüncü bağlanma yeri vardır; ER memranında ki STP-reseptörüne.

17 Ribozom+STP+Sinyal Peptid Kompleksi bu reseptöre bağlanır. (Ribozomların ER membranlarına tutunması) STP kompleksten ayrılır ve yeni bir döngüye katılır Protein sentezi bu aşamada yeniden başlar ER memranlarında ayrıca ribozomun BAÜ ne bağlandığı riboporinler (Translokon; Sec61 protein) bulunur ve bunların oluşturduğu porlardan sinyal peptid lümene salınır

18 Translasyon sonrası lümen de çeşitli işlemler gerçekleşir 1-Sinyal peptid sinyal peptidazlar tarafından kesilir 2- Polipeptid zincirine oligosakkarit zincirleri eklenir (Glikozilasyon ; glikoproteinlerin sentezi) GER de başlar Trans- Golgi de sona erer

19 glikozilasyon Sitozolde hazırlanan oligosakkarit kompleks membrana bağlı dolikol adlı fosfolipid e eklenir, flip-flop hareketi ile GER lümeni içine alınır Polipeptid üzerindeki Asp-X-Ser/Thr aa lerinin olduğu bölgelere enzimatik bir işlem ile bağlanır

20 3- Polipeptid katlanmalara uğrar, Yanlış protein katlanmaları düzeltilir (BiP ler bağlanıcı proteinler- yardımı ile) Polipeptid katlanmalarında; Kalneksin ve Kalretikülin iş görür Katlanmalarda disülfit bağları ( disülfid izomeraz enzimi) kurulur Doğru katlanamayan bozuk proteinler parçalanmak üzere traslokonlar yolu ile GER den dışarı atılır, ubikuitin eklenir ve proteozomlara yönlenerek orada parçalanır

21 Sentezlenen proteinler daha ileri değişiklikler için Golgi kompleksine gönderilir. GER lümeninde işlev gören yerleşik proteinler kaza ile Golgiye kaçarlarsa Golgi den seçilerek tekrar GER e geri alınırlar Bu proteinlerin KDEL aa lerini içeren özel bölgeleri vardır. Özel reseptörlerce tanınırlar

22 ER Stresi Endoplazmik Retikulum (ER) ökaryotik hücrelerde sentez ve salgılanma yolağında ana organeldir. salgı proteinleri plazma membran proteinleri lizozomal proteinleri sentez glikozilasyon katlanma foldazlar (katlanmayı katalizleyen enzimler ve moleküller) şaperonlar (agregasyonu önleyerek protein katlanmasına yardımcı olan proteinler) glikozilasyon enzimleri (oligosakkarit eklenmesini katalizleyen proteinler)

23 ER Stresi yanlış katlanmış veya hiç katlanamamış proteinlerin üretilmesine neden olan faktörler; oksijen, glukoz, ph, ATP, Ca+2 hücrelerin yaşamsal fonksiyonlarını bozar bu işlem proteotoksisite veya ER stresi olarak adlandırılır. ER stresinin nedenleri protein glikolizasyonunun bozulması, disülfit bağların oluşumunda azalma, ER lümeninde Ca+2 azalması, ER dan Golgi ye protein transportunun bozulması

24 Hücre ER stresinden dört farklı cevap yolağı ile korunmaya çalışır ER stresine cevap Protein sentezinin engellenmesi Hücre ölümü Apoptoz katlanmamış protein ER ER şaperon transkripsiyonu nukleus Parçalanma proteazom 1- ER şaperonlarının transkripsiyonunu uyarmak, 2- Yeni protein sentezlenmesini engellemek, 3- Hatalı katlanmış proteinleri proteazomlara göndermek, 4- Apoptotik hücre ölümüne yol açmak.

25 ER stresine cevap proteinleri: PERK, ATF6 ve IRE KASPAZ-12 APOPTOZ (Programlı hücre ölümü) IRE-1 (Endoribonukleaz ve ser-thr kinaz), PERK (RNA-bağlı protein kinaz benzeri ER eif2α kinaz) ATF6 (Transkripsiyon faktörü-6 aktive edici protein). ER stres sinyallerini nukleusa iletip şaperon gen ekspresyonunu uyarırlar

26 GER de Protein Katlanmasına Bağlı Hastalıklar: GERdeki protein katlamalarına ve katlanmanın kalite-kontrol işlemine katılan mekanizmalarda oluşan hatalar ile çeşitli hastalıklar arasında yakın ilişkiler bulunur. Tip 2 diyabet Lizozomal depo hastalıkları Kistik fibroz Anfizem Konjenital hipertroidizim