Organización de la interfaz de ER-Golgi para el control del tráfico de membrana

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Recuadro 2

El complejo capa COPI y transporte retrógrado

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El complejo de proteína de la cubierta I (COPI) consiste en un heptameric (α, β, β ', γ, δ, ε, ζ) complejo, también llamado coatomer 125 , con dos subcomplexes principales: la γ-COP-δ-COP-ζ -COP-β-COP complejo tetramérica, que constituye el núcleo de capa interior; y la α-COP-β'-COP-ε-COP complejo trimérico, que forma la capa externa de la capa COPI 126 (ver la figura, panel izquierdo). Una vez activado por factores de intercambio de nucleótidos factor de ADP-ribosilación (ARF) guanina (GEFs) que contienen un dominio conservado Sec7, miristoilada anclado a la membrana ARF GTPasas reclutar COPI a las membranas de Golgi (panel derecho). Las subunidades α coatomer-COP, β'-COP, γ-y δ-COP COP reconocen motivos de clasificación en el dominio citosólico de la carga de la membrana y median incorporación de carga en vesículas COPI naciente 127 . ARF GTPasa de la activación de proteínas (BPA) señales citoplasmáticas se unen en las proteínas de carga, γ-COP y subunidades β'-COP, así como ARFs activos (no se muestra). La estimulación de la actividad GTPasa de ARF ARF por BPA conduce a la liberación de la IRA del complejo y ARF GAP y el escudo de disociación 127 ,128 (no mostrado). En el retículo (ER) interfaz -Golgi endoplásmico, COPI facilita el transporte retrógrado desde el compartimento intermedio de Golgi y ER-Golgi (ERGIC). Una vía de Golgi-ER retrógrada También se ha sugerido para reciclar los lípidos 129 y las proteínas residentes del ER 130 .Sin embargo, su presencia in vivo se demostró a través de experimentos utilizando brefeldina Una modificación de oligosacáridos-Golgi específico (BFA) en el que la adición del fármaco permitió del virus de la estomatitis vesicular ER-conservado de la proteína G 131 . Los resultados fueron interpretados como consecuencia de una redistribución de las proteínas del Golgi residentes a la sala de emergencias. De acuerdo con esta hipótesis, la interrupción reversible inducido por BFA del aparato de Golgi se ha observado en estudios de microscopía 132 , 133 . Ahora se ha establecido que los objetivos primarios de BFA son GEFs ARF, tales como GBF1 en células de mamíferos 134 , 135 . BFA estabiliza la interacción de ARFs inactivos con su GEFs 136 , así como la unión ARF GEF a las membranas de Golgi 134 , que a su vez inactiva ARF. Estos resultados ponen de manifiesto que la integridad de la ruta de tráfico anterógrada depende fuertemente en la homeostasis de la vía retrógrada, que asegura no sólo la recuperación de proteínas residentes que escapan al ER sino que también facilita el reciclaje de los lípidos y tráfico de maquinaria necesarias para la exportación ER y el portador fusión para el aparato de Golgi. Por lo tanto, la inhibición de la ruta de tráfico retrógrada conduce al colapso de tráfico anterógrada.

[pic 3]

Figura 1

Transporte bidireccional entre el ER y el Golgi está mediada por COPI y COPII transportistas

En esta revisión, se discute cómo la interfaz de ER-Golgi y el tráfico mediada COPII varía en las diferentes especies. Nos centramos en la planta y los sistemas de mamíferos como exquisitos ejemplos de cómo la adaptación divergente de los componentes comunes del sistema de tráfico ha permitido a las necesidades únicas de los tipos de células eucariotas diferenciadas que deben cumplir. En última instancia, una comprensión más completa de estas morfologías observadas en términos moleculares debería proporcionar información crucial en los mecanismos reguladores que controlan la proteína y el tráfico de lípidos en la vía secretora temprana.

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El ER y Golgi: socios en la secreción

El ER es responsable de iniciar la síntesis, plegado y de control de calidad, así como el purgado de la glicosilación, de una gran parte del proteoma celular. Tiene una arquitectura única que se caracteriza por una red de túbulos interconectados y hojas de membrana que forman polígonos cerrados. La mayoría de las proteínas que han sido sintetizadas en el ER se transportan al Golgi durante su biogénesis. El Golgi tiene varias funciones celulares fundamentales. En primer lugar, funciona como una plataforma central para conectar anterógrada y retrógrada flujo de proteína dentro de la vía secretora 3 . En segundo lugar, sirve como "fábrica" ​​un hidrato de carbono complejo que suministra el material necesario para construir la pared celular vegetal y las células animales matriz de glicoproteínas circundantes, así como los grupos de donantes para la glicosilación de muchas proteínas y lípidos 4 - 10 . Por último, el aparato de Golgi también proporciona un andamio de membrana para la unión de la dinámica de las diversas señalizaciones y clasificación de proteínas 11 , 12 . En la mayoría de los eucariotas, las membranas de Golgi asumen una morfología característica apilado con cisternas que difieren en el contenido y la actividad enzimática 13 , 14. Esta organización altamente polarizado define cis , medial - y trans cisternas, con los cis mayoría de las cisternas que se enfrenta el ER 15 . Los trans cisternas -la mayoría se enfrentan a la trans red -Golgi (TGN), un grupo vesicular tubular que ejecuta final que clasifica pasos para post-Golgi destinos, intercambios materiales con la vía endocítica y pueden, por lo menos en las plantas, existir como un orgánulo independiente de el aparato de Golgi 16 , 17 .

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Elementos básicos de la interfaz de ER-Golgi

Con unas pocas excepciones notables, incluyendo citoplasmáticos, proteínas que contienen péptidos nucleares y de señal 18 , las proteínas secretadas siguen una ruta secretora ER-Golgi convencional. Para salir de la sala de emergencia, totalmente plegados soluble y cargas de membrana se empaquetan en portadores COPII recubierto en subdominios especializados, larga vida de la sala de emergencia, denominados sitios ER salida (ERES) 19 , 20 . Aunque el número, el tamaño y la dinámica de ERES varía en los tipos de células y especies, la mayoría de las células eucariotas examinados hasta ahora muestran estas zonas de exportación organizadas en membranas del RE. ERES se enriquecen en COPII y aparecen como puntos lagrimales discreta durante el diagnóstico por fluorescencia de proteínas de la cubierta COPII21 - 24 . Además de los componentes COPII