Molecular Biology of the Cell – Hoofdstuk 13
Elk compartiment in het vesicle transport heeft een eigen identiteit middels de compositie van het
membraan. Cytosolische markers dienen als signaal voor welke membranen moeten fuseren.
Coated vesicles hebben een specifieke kooi van eiwitten over hun cytosolische oppervlak. Deze
moeten wel weer loslaten om met een volgend membraan te kunnen fuseren.
- De binnenste coat zorgt ervoor dat de juiste membraaneiwitten geconcentreerd worden.
Hiermee selecteert de binnenste coat de juiste membraan moleculen voor transport.
- De buitenste coat zorgt ervoor dat de vesicle rond wordt en af kan snoeren.
3 typen coated vesicles:
1. Clathrine coated vesicle: transport van Golgi naar plasmamembraan, en tussen endosomen
en Golgi compartimenten.
2. COPI coated vesicle: afsnoeren vanaf Golgi compartimenten
3. COPII coated vesicle: afsnoeren vanaf ER
Clathrine vormt de buitenzijde van de clathrine coated vesicle. Een molecuul clathrine bestaat uit
drie grote en drie kleine peptideketens die samen een triskelion vormen. Deze vormen samen
hexagonen en pentagonen om zo een bal te krijgen.
De binnenste laag van het vesicle wordt gevormd door adaptor eiwitten. Zij verbinden de clathrine
eiwitten aan de buitenkant en de transmembrane receptoren aan de binnenkant. Deze
transmembraan receptoren binden vervolgens weer aan cargo eiwitten. Elk adaptor eiwit is specifiek
voor een set van cargo receptoren. Welke adaptor eiwitten gebruikt worden bepaald dus de cargo
van de clathrine vesicles.
- AP2 is een adaptor eiwit die op binding van phosphoinositide van conformatie verandert en
zo een bindingsplaats krijgt voor cargo receptoren. Cooperatieve binding van de lipide en de
cargo eiwitten verstekt de binding van AP2 aan het membraan. Het eiwit is dus een soort
toevals detector wat enkel op de juiste plek en tijd sterk aan het membraan bindt. Zodra AP2
bindt buigt het membraan licht, waardoor cooperatief nogmeer AP2 eiwitten binden. Dit
wordt versterkt door de binding van clathrine.
- Lipiden dragen sterk bij aan de identiteit en controle van vasiculair transport.
Verschillende organellen in de endocytotische en secretie pathways hebben specifieke sets van PI en
PIP kinases en PIP phosphatases. Deze bepalen dus de uiteindelijke samenstelling van de PIPs in een
organel. Ook binnen een organel kun je in verschillende membraan gebieden andere PIPs hebben.
Specifieke PIPs zorgt voor de recrutering van eiwitten met een specifieke PIP bindingsplaats.
BAR-domein eiwitten helpen bij de endocytose door het plasmamembraan zo te buigen dat buds
gevormd kunnen worden. De BAR-domein eiwitten zijn ook betrokken bij het vormen van de nek.
Actine filamenten worden aangeroepen door de vesicle formation en knijpen de nek af zodat de
vesicle loskomt.
Als de clathrine bud groeit komen cytoplasmatische eiwitten (zoals dynamine) rond de nek te zitten
middels een PI(4,5)P2 bindend domein. Voor het afsnoeren is het GTPase domein nodig.
Als het blaasje los is zorgt een PIP phosphatase die ook in het blaasje zit voor de afbraak van
PI(4,5)P2 waardoor de adaptor eiwitten losser komen. Hsp70 eiwitten gebruiken ATPase activiteit
(gestimuleerd door auxiline) om de clatherine coat van het blaasje te verwijderen.
Coat-recruitment GTPases controleren de assembly van clathrine coats, COPI en COPII coats. ARF
eiwitten zorgen voor de assembly van de clathrine en COPI coats. Sarl eiwitten zorgen voor de
, assembly van de COPII coats. Als een vesicle begint met vormen worden de coat-recruitment
GTPases geactiveerd door GEFs. De GTPases vervlechten zich in het membraan waar het vesicle gaat
vormen en trekken nu adaptor eiwitten aan. Het blaasje verliest zijn coat door de GTPase activiteit,
waardoor de coat-recruitment GTPase weer loslaat van het membraan. Een vesicle moet dus zo snel
vormen dat de timing van GTPase niet eerder verloopt.
Op het doelwit membraan zorgen kinases voor de fosforylatie van de coat eiwitten zodat ook de coat
eiwtten die sterk verbonden bleven er nu af kunnen vallen.
- Clathrine en COPI vesciles verliezen zeer snel hun coat. Een ARF-GAP wordt geactiveerd als
het membraan een ronding krijgt die vergelijkbaar is aan de ronding van het uiteindelijke
vesicle. Nu wordt ARF geactiveerd wat zorgt voor het afbreken van de coat.
Primaire functie van de coat:
- Bij het plasmamembraan: buigen van het stijve membraan (veel cholesterol en actine)
- Bij het golgi: selecteren van de juiste cargo
Sommige eiwitten (zoals collageen) zijn te groot voor normale vesicles. In dit geval worden
transmembrane packing proteins in het ER gebonden. Hierdoor wordt een veel groter COPII vesicle
gevormd.
Rab eiwitten en Rab effectoren brengen de vesicles naar specifieke plekken op het juiste
doelwitmembraan. SNARE-eiwitten en SNARE-regulatoren mediëren de fusie van de lipide bilaag.
- Rab eiwitten zijn monomerische GTPases. Elk organel heeft minimaal één specifieke Rab op
het oppervlak. Zo dienen Rabs als marker en als guide signalen. In de GDP staat bindt Rab
aan GDI.
- Actieve Rab eiwitten (door Gab-GEFs) aan beide membranen zijn nodig voor fusie. De actieve
Rabs binden aan Rab effectoren, dit kunnen tethering proteins, uncoating eiwitten, SNAREs
of motor eiwitten zijn.
Rab cascades: de Rab domeinen worden over tijd veranderd om een membraan een andere
identiteit te geven.
- Een vroeg endosoom heeft Rab5, dit wordt omgezet tot Rab7 om een laat endosome te
vormen. Er worden nu ook andere Rab effector eiwitten gebonden.
- Hierdoor is endosome maturation eenrichting.
Voor het fuseren van vesicles moeten de lipide lagen 1.5 nm bij elkaar komen. Nu kunnen de lipiden
over lopen. Eerst moet water verwijderd worden, dit kost veel energie en wordt gedaan door fusion
proteins. Membraan fusie wordt gekatalyseerd door SNARE eiwitten. V-SNAREs (1p) bevinden zich op
het vesicle, t-SNAREs (3p) op het target membraan. De helixen draaien in elkaar zodat je een coil
krijgt van vier eiwitten. Dit trans-SNARE complex koppelt de twee membranen aan elkaar, dit is erg
specifiek. De fusie wordt versneld door andere eiwitten (zoals Rab effectoren). De t-SNAREs zijn vaak
geinhibeerd, deze moleculen moeten eerst loslaten voor de fusie plaats kan vinden, dit wordt ook
gerealiseerd door Rab effectoren.
NSF eiwit roteert tussen het cytosol en de membranen en katalyseert het losmaken van de
verwikkelde SNAREs. Hierdoor kunnen SNAREs weer geactiveerd worden.
Eiwitten die van het ER naar het Golgi moeten worden eerst verpakt in COPII coated vesicles die het
ER verlaten aan de ER exit sites. Adaptor eiwitten van de COPII binnen coat herkennen exit signalen
van membraan eiwitten aan hun cytosolische staart. Oplosbare cargo eiwitten worden aan
transmembrane cargo receptoren bevestigd.
Alleen volledig gevouwen eiwitten kunnen het ER verlaten.
Elk compartiment in het vesicle transport heeft een eigen identiteit middels de compositie van het
membraan. Cytosolische markers dienen als signaal voor welke membranen moeten fuseren.
Coated vesicles hebben een specifieke kooi van eiwitten over hun cytosolische oppervlak. Deze
moeten wel weer loslaten om met een volgend membraan te kunnen fuseren.
- De binnenste coat zorgt ervoor dat de juiste membraaneiwitten geconcentreerd worden.
Hiermee selecteert de binnenste coat de juiste membraan moleculen voor transport.
- De buitenste coat zorgt ervoor dat de vesicle rond wordt en af kan snoeren.
3 typen coated vesicles:
1. Clathrine coated vesicle: transport van Golgi naar plasmamembraan, en tussen endosomen
en Golgi compartimenten.
2. COPI coated vesicle: afsnoeren vanaf Golgi compartimenten
3. COPII coated vesicle: afsnoeren vanaf ER
Clathrine vormt de buitenzijde van de clathrine coated vesicle. Een molecuul clathrine bestaat uit
drie grote en drie kleine peptideketens die samen een triskelion vormen. Deze vormen samen
hexagonen en pentagonen om zo een bal te krijgen.
De binnenste laag van het vesicle wordt gevormd door adaptor eiwitten. Zij verbinden de clathrine
eiwitten aan de buitenkant en de transmembrane receptoren aan de binnenkant. Deze
transmembraan receptoren binden vervolgens weer aan cargo eiwitten. Elk adaptor eiwit is specifiek
voor een set van cargo receptoren. Welke adaptor eiwitten gebruikt worden bepaald dus de cargo
van de clathrine vesicles.
- AP2 is een adaptor eiwit die op binding van phosphoinositide van conformatie verandert en
zo een bindingsplaats krijgt voor cargo receptoren. Cooperatieve binding van de lipide en de
cargo eiwitten verstekt de binding van AP2 aan het membraan. Het eiwit is dus een soort
toevals detector wat enkel op de juiste plek en tijd sterk aan het membraan bindt. Zodra AP2
bindt buigt het membraan licht, waardoor cooperatief nogmeer AP2 eiwitten binden. Dit
wordt versterkt door de binding van clathrine.
- Lipiden dragen sterk bij aan de identiteit en controle van vasiculair transport.
Verschillende organellen in de endocytotische en secretie pathways hebben specifieke sets van PI en
PIP kinases en PIP phosphatases. Deze bepalen dus de uiteindelijke samenstelling van de PIPs in een
organel. Ook binnen een organel kun je in verschillende membraan gebieden andere PIPs hebben.
Specifieke PIPs zorgt voor de recrutering van eiwitten met een specifieke PIP bindingsplaats.
BAR-domein eiwitten helpen bij de endocytose door het plasmamembraan zo te buigen dat buds
gevormd kunnen worden. De BAR-domein eiwitten zijn ook betrokken bij het vormen van de nek.
Actine filamenten worden aangeroepen door de vesicle formation en knijpen de nek af zodat de
vesicle loskomt.
Als de clathrine bud groeit komen cytoplasmatische eiwitten (zoals dynamine) rond de nek te zitten
middels een PI(4,5)P2 bindend domein. Voor het afsnoeren is het GTPase domein nodig.
Als het blaasje los is zorgt een PIP phosphatase die ook in het blaasje zit voor de afbraak van
PI(4,5)P2 waardoor de adaptor eiwitten losser komen. Hsp70 eiwitten gebruiken ATPase activiteit
(gestimuleerd door auxiline) om de clatherine coat van het blaasje te verwijderen.
Coat-recruitment GTPases controleren de assembly van clathrine coats, COPI en COPII coats. ARF
eiwitten zorgen voor de assembly van de clathrine en COPI coats. Sarl eiwitten zorgen voor de
, assembly van de COPII coats. Als een vesicle begint met vormen worden de coat-recruitment
GTPases geactiveerd door GEFs. De GTPases vervlechten zich in het membraan waar het vesicle gaat
vormen en trekken nu adaptor eiwitten aan. Het blaasje verliest zijn coat door de GTPase activiteit,
waardoor de coat-recruitment GTPase weer loslaat van het membraan. Een vesicle moet dus zo snel
vormen dat de timing van GTPase niet eerder verloopt.
Op het doelwit membraan zorgen kinases voor de fosforylatie van de coat eiwitten zodat ook de coat
eiwtten die sterk verbonden bleven er nu af kunnen vallen.
- Clathrine en COPI vesciles verliezen zeer snel hun coat. Een ARF-GAP wordt geactiveerd als
het membraan een ronding krijgt die vergelijkbaar is aan de ronding van het uiteindelijke
vesicle. Nu wordt ARF geactiveerd wat zorgt voor het afbreken van de coat.
Primaire functie van de coat:
- Bij het plasmamembraan: buigen van het stijve membraan (veel cholesterol en actine)
- Bij het golgi: selecteren van de juiste cargo
Sommige eiwitten (zoals collageen) zijn te groot voor normale vesicles. In dit geval worden
transmembrane packing proteins in het ER gebonden. Hierdoor wordt een veel groter COPII vesicle
gevormd.
Rab eiwitten en Rab effectoren brengen de vesicles naar specifieke plekken op het juiste
doelwitmembraan. SNARE-eiwitten en SNARE-regulatoren mediëren de fusie van de lipide bilaag.
- Rab eiwitten zijn monomerische GTPases. Elk organel heeft minimaal één specifieke Rab op
het oppervlak. Zo dienen Rabs als marker en als guide signalen. In de GDP staat bindt Rab
aan GDI.
- Actieve Rab eiwitten (door Gab-GEFs) aan beide membranen zijn nodig voor fusie. De actieve
Rabs binden aan Rab effectoren, dit kunnen tethering proteins, uncoating eiwitten, SNAREs
of motor eiwitten zijn.
Rab cascades: de Rab domeinen worden over tijd veranderd om een membraan een andere
identiteit te geven.
- Een vroeg endosoom heeft Rab5, dit wordt omgezet tot Rab7 om een laat endosome te
vormen. Er worden nu ook andere Rab effector eiwitten gebonden.
- Hierdoor is endosome maturation eenrichting.
Voor het fuseren van vesicles moeten de lipide lagen 1.5 nm bij elkaar komen. Nu kunnen de lipiden
over lopen. Eerst moet water verwijderd worden, dit kost veel energie en wordt gedaan door fusion
proteins. Membraan fusie wordt gekatalyseerd door SNARE eiwitten. V-SNAREs (1p) bevinden zich op
het vesicle, t-SNAREs (3p) op het target membraan. De helixen draaien in elkaar zodat je een coil
krijgt van vier eiwitten. Dit trans-SNARE complex koppelt de twee membranen aan elkaar, dit is erg
specifiek. De fusie wordt versneld door andere eiwitten (zoals Rab effectoren). De t-SNAREs zijn vaak
geinhibeerd, deze moleculen moeten eerst loslaten voor de fusie plaats kan vinden, dit wordt ook
gerealiseerd door Rab effectoren.
NSF eiwit roteert tussen het cytosol en de membranen en katalyseert het losmaken van de
verwikkelde SNAREs. Hierdoor kunnen SNAREs weer geactiveerd worden.
Eiwitten die van het ER naar het Golgi moeten worden eerst verpakt in COPII coated vesicles die het
ER verlaten aan de ER exit sites. Adaptor eiwitten van de COPII binnen coat herkennen exit signalen
van membraan eiwitten aan hun cytosolische staart. Oplosbare cargo eiwitten worden aan
transmembrane cargo receptoren bevestigd.
Alleen volledig gevouwen eiwitten kunnen het ER verlaten.
