АППАРАТ ГОЛЬДЖИ

АГ известен более 100 лет. Сначала про него просто знали. Потом изучали в ЭМ, возникли модели функционирования и строения. Сейчас изучаются молекулярные механизмы его функционирования, взаимосвязи с другими структурами.

В световом микроскопе АГ можно увидеть как мелкую зернистость или сеточку при применении специальных методов окраски. Изучение ультратонких срезов показало, что АГ состоит из уплощенных цистерн и связанных с ними трубочек и пузырьков. Цистерны иногда называют диктиосомами. Комплекс Гольджи (лента Гольджи, Golgi ribbon) образован отдельными аппаратами Гольджи, которые соединяются тубуло-везикулярными областями. Зону цистерн называют «компактной зоной», а тубуло-везикулярные области – «некомпактными зонами».

В последние годы показана необходимость структур цитоскелета для поддержания морфологии и функций АГ. В клетке АГ располагается рядом с центром организации микротрубочек (МОЦ). При повреждении микротрубочек АГ распадается на мелкие цистерны (министопки). Интересно, что они через некоторое время способны нормально гликозилировать белки.

Комплекс Гольджи является самоорганизующейся структурой, это было доказано в опытах по изучению воздействия микроинъекций брефелдина. При введении препарата комплекс буквально «рассыпался» в течение минут, при этом многие его мембранные компоненты адсорбировались на мембранах ЭПР. После отмывки препарата структура комплекса Гольджи полностью восстанавливалась, и он работал совершенно нормально. В этом процессе задействованы ГТФ и Arf1.

Аппарат Гольджи имеет сложную структуру и, тем более интересно, что во время митоза он распадается, после митоза – собирается, и так на протяжении каждого клеточного цикла. Сейчас уже установлены некоторые молекулярные механизмы этого процесса. В том числе показана важная роль убиквитина (ubiquitin).

Недавно было показано, что АГ способен воспринимать сигналы стресса и инициировать апоптоз в клетке.

АГ, или КГ, работает как фабрика, обеспечивающая процессинг и сортировку огромного количества белков, синтезированных в ЭПР. АГ завершает формирование функционально полноценных белков и направляет их к месту локализации – в лизосомы, плазмалемму или на упаковку и секрецию. АГ действует и как производитель, и как транспортный узел, и как диспетчерский пункт. Именно в этой структуре сосредоточено управление потоком синтезированных макромолекул, АГ – центральная «сортировочная станция» клетки.

Работа АГ точно сбалансирована, мембранные потоки, приходящие и выходящие, должны соответствовать друг другу, иначе структура не будет стабильной.

В АГ образуются гликопротеины, гликолипиды и сфингомиелин.

Главной и удивительной особенностью АГ является его структурная и функциональная полярность. Белки поступают из ЭПР с цис-стороны, которая обычно выпуклая и обращена к ядру. Затем белки переносятся через цистерны и попадают на вогнутую транс-сторону. В процессе перемещения в мембранах АГ белки модифицируются и сортируются.

Транс-сторона служит местом выхода белков, завершивших свое формирование и готовых к работе по месту назначения в клетке.

Процессинг и сортировка белков в АГ очень четко разграничены, что предполагает существование дискретных компартментов в АГ. Точное число этих компартментов не установлено, и поэтому принята простейшая модель структуры АГ, предполагающая три функциональных отдела: цис-сеть АГ, стопки АГ, и транс-сеть АГ.

Цис-сеть АГ в первую очередь предназначена для приема транспортных везикул и их сортировки. Белки, имеющие «метку» ЭПР, распознаются, упаковываются в везикулы и отправляются назад. Остальные белки переправляются транспортными везикулами в центр стопки АГ, где находится центр метаболической активности АГ. Здесь происходит модификация молекул, и отсюда белки, липиды и углеводы переправляются в транс-сеть АГ для дальнейшей упаковки и доставки к месту назначения.

В АГ происходит гликозилирование белков. Первичное присоединение углеводной цепи к N-концу пептидной цепи происходит в ЭПР, а в АГ идет модификация этой цепи, добавление одних и удаление других остатков. Показано, что по мере продвижения от цис- к транс- стороне происходит изменение набора ферментов, имеет место тонкая субкомпартментализация мембран АГ. Молекулярные механизмы этого процесса до конца не установлены.

Важным является вопрос о механизмах транспорта между цистернами АГ. Предполагают 3 возможных механизма:

1. мембраны цистерн «созревают» и перемещаются вместе с материалом внутри их просвета по АГ, - механизм формирования секреторных гранул.

2. пузырьки переносят материал между цистернами.

3. трубочки соединяют цистерны.

Современным данным более соответствует механизм 1, однако есть много данных и об участии механизмов 2 и 3. Скорее всего, имеют место все три механизма.

В разных клетках в стопках АГ присутствуют разные ферменты, обеспечивающие модификацию углеводных остатков, поэтому в целом получается колоссальное количество вариантов гликопротеинов.

Для белков, предназначенных для транспорта в лизосомы, существует единое звено модификации – фосфорилирование маннозы, благодаря которому происходит отбор этих белков и направление именно в лизосомы.

Поиск по сайту: