Vesikeltransport - Molekulare Mechansimen

Allgemeines

direkter, gerichteter, selektiver Transport von Membran- und löslichen Proteinen

diese Selektivität erhält den Unterschied zw den Kompartments

Vesikel-Coat

da wo Coat-Proteine an Membran assemblieren, entsteht Vesikel

inneren Coat

äußeren Coat

OCP: spezif. Coat Proteine: Clathrin, COPI, COPII

Adaptorproteine

binden OCP

und Cargo-Rezeptoren (interagieren mit löslichem Cargo)

--> somit wählen sie selektiv Cargo aus

und best. Cargo-Membranproteine

Clathrin (Golgi, Plasmamebran): Triskelion

wird vor Fusion (nach Budding) abgeworfen

Zusammenbau

Abbau

reguliert durch A) Phospho-Inositol-Phosphat & B) monomere GTPasen reguliert

A) PIP

B) coat-recruitment GTPasen (ARF/Sar1)

a) im cytosolischen Leaflet; durch Kinasen/Phosphatasen reguliert

b) Adaptorprotein bindet an spezif. PIP

c) und dadurch auch Cargorezeptor

d) an Adaptorprotein binden OCP

A) PIP

a) durch Phosphatasen PIP deP

b) keine Interaktion zw PIP und Adaptor mehr

c) Disassembly

a) ARF-GDP inaktiv

Fusion

b) GEF in ER-Membran --> aktivem ARF-GTP

c) durch Austausch --> Konfoänderung --> hydrophe Helix wird frei; Insertion in Membran (Membrankrümmung)

d) ARF interagiert mit Adaptor

e) Adaptor mit OCP und Cargorezeptor

B) GTPase

a) GAP --> ARF-GDP

b) Helix verschwindet --> Dissoziation von Membran

c) dadurch Disassembly

Membrane Bending Proteine

1) BAR-Domäne: Halbmond-förmig; + Ladungen interagieren mit - KG --> Krümmung

2) Proteine, die hydrophe Helix inserieren

3) Dynamin: bildet Spirale um Veskelhals; mit GTPase --> Konfoänderung --> Abschnürung

  1. Docking durch Rab-GTPasen (=Vesikel-Targeting-GTPasen)
  1. Fusion durch SNARE

a) Rab-GDP: inaktiv; durch Bindung an Inhibitor löslich in Cytosol

b) durch GEF aktiviert; Rab-GTP --> Lipidanker durch Konfoänderung freigesetzt; in Membran von Vesikel und Target

c) Rab-Effektoren ww mit Rab-GTP in Membran

d) Vesikel und Target interagieren über Tether-Effektoren

e) Vesikel zu Target gezogen

a) t-SNARE an Target (3 Helices)

b) v-SNARE an Vesikel (1 Helix)

c) winden sich umeinander --> 4-helix bundle

d) Membrane in nahen Kontakt (+ H2O wird verdängt)

e) Membrane fließen ineinader --> Fusion

4-Helix Bundle durch NSF (=ATPase) getrennt

Disassembly des Komplexes durch GAP --> Rab-GDP (keine hydrophobe Helix mehr)--> bindet an Inhibitor --> Rab löslich in Cytosol

Tether

Motorprotein --> Vesikel wird entlang wird entlang von Aktin oder MT transportiert

Rab-Domains

Assembly kontrolliert

Änderung der involvierten Rabs --> Änderung Organellidentität

versch Rabs binden versch Effektoren

zB Endosommaturation (early to late)

  1. Sekretorischer Pathway
  1. Endocytotischer Pathway
  1. Retrieval Pathway (Membran und ausgewählte Proteine zurück zu Herkunftsorganelle)

Rab ist der molekulare Marker, der Membrantyp definiert

e) Adaptor erzeugt Membrankrümmung --> kooperatives Assembly

plus: durch Zusammenbau des Coats wird Krümmung auf Membran ausegeübt

plus: Hsp70 Chaperon wirkt als uncoating ATPase

Rab-Kaskade (=Disassmbly&Replacement einer Rab-Domain)