Endoplazmik retikulum (ER) hücredeki en büyük organeldir ve başlıca görevleri şunlardır; Protein sentezi ve taşınması, protein katlanması, lipid ve steroid sentezi, karbonhidrat metabolizması ve kalsiyum depolanması için bir bölgedir. Bu organelin çok işlevli doğası, benzersiz bir fiziksel yapı gerektirir. Bu nedenle ER, geniş bir yüzey alanına ve hücre çekirdeğinin etrafına dağılmış birçok kanala sahiptir. ER, her biri belirli bir işlevle ilişkili birçok farklı yapısal bölme içerir. Ancak bu işlevsel bölmelerin nasıl düzenlendiği henüz bilinmiyor.
Protein sentezi ve katlanması
ER’nin en önemli işlevlerinden biri, salgılanan ve transmembran proteinlerin sentezi için bir bölge görevi görmesidir (zarların nasıl sentezlendiği hakkında daha fazla bilgi için: Protein sentezi için ribozomlar, ER’nin karşı karşıya kalan kısmında bulunmalıdır. sitoplazma (hücrenin organelleri arasındaki sıvı kısım).
ER’ye giden proteinler ribozomda sentezlendikten sonra protein dizisindeki sinyal peptidi SRP adı verilen bir parçacık tarafından belirlenir. SRP ile kompleks oluşturan protein, ER’deki SRP reseptörü aracılığıyla ER’ye gelir. ER’de sentezlenen protein sinyal dizisi kesilir. Sentezlenen protein bu noktada düz bir amino asit zinciri halindedir ve bu proteinin fonksiyonlarını yerine getirebilmesi için kendine özgü üç boyutlu bir yapı alması gerekir. Bu üç boyutlu yapıyı, proteinlerin kendisine kimyasal gruplar ekleyerek ve zincirlerini farklı şekillerde katlayarak elde edersiniz. Bu 3 boyutlu yeniden yapılanma, protein ER’ye ulaştığında protein katlama enzimleri ve şaperonlar (proteini katlayan özel bir protein türü) tarafından yapılır. Protein kimyasal reaksiyonları. N-bağlı glikozilasyon, disülfid bağlarının oluşumu ve oligomerizasyondur.
Şaperonların ve enzimlerin varlığına rağmen, bazen proteinler düzgün katlanamaz ve denatüre proteinler hücrede birikir. Bu proteinler ER’de kalabilir veya proteazomlar (protein parçalayıcı enzimler) aracılığıyla ER ile ilişkili bozunma yoluna girebilir. Denatüre proteinlerin tanınmasından sonra, bu proteinler ERAD yolu ile parçalanır. İlginç bir şekilde, ER stres tepkisini aktive eden birkaç yol vardır. Alzheimer hastalığı gibi birkaç nörodejeneratif proteinin arızalandığı hastalık, ER stres yanıt yolunu aktive eder. Ek olarak, ER stres yanıtının aktivasyonu diyabet, inflamatuar barsak hastalığı ve çeşitli kanser türlerinde de görülür. ER stres yanıtının hastalığın patolojisinde nasıl rol oynadığı aktif bir araştırma alanıdır ve ER stres yanıtının bileşenleri tedavi için potansiyel bir hedef olarak araştırılmaktadır.
Yağın biyogenezi
ER, protein sentezi için önemli bir bölge olmanın yanı sıra, sentezlenecek zarlar için lipit biyosentezi bölgesidir. Lipitler ve proteinler ER’de değiştirilir. Bu aşamadan sonra lipidler alveoller yoluyla Golgi aygıtına ulaşır. Golgi aparatının son modifikasyonundan sonra, Golgi aparatını veziküller yoluyla da terk eder.
kalsiyum metabolizması
ER, hücrede kalsiyum iyonlarının depolandığı bölgedir. Hücredeki kalsiyum seviyesi azaldığında ER yapısındaki kalsiyum kanallarından sitoplazmaya kalsiyum salar. Kalsiyum, fosfolipaz C GPCR reseptörü tarafından uyarıldığında salınır. Fosfolipaz C, PIP2 molekülünü IP3’e dönüştürür. IP3’te, kalsiyum iyonlarına bağlanarak salınımı kontrol eder.
Kalsiyum iyonunun hücre içine salımı gözlenir; Döllenme sırasında spermin yumurtaya girmesinden sonra, kas kasılması ve sinir hücrelerine nörotransmitter salınmasından sonra görülür.
ER formunun ve işlevinin düzenlenmesi
ER’nin yapısı ve alanlarının dağılımı; Çeşitli zar proteinleri, diğer organeller ve hücre iskeleti ile etkileşime girerek düzenlenir. Bu etkileşimler dinamiktir ve hücre döngüsü, hücre farklılaşması, hücre içi sinyalleşme ve protein etkileşimleri gibi hücre durumundaki değişiklikleri yansıtır. ER, nükleer zarftan ve düz tübüller ve birleşen segmentleri içeren periferik ER’den oluşur.
Nükleer zarf, iki lipit tabakasından oluşur. Bu katmanda proteinler ve RNA’lar da dahil olmak üzere çok sayıda molekülün geçişine izin veren yüzlerce delik (delik) vardır. Periferik ER’nin dış kısmı, iki lipit membran tabakası içerir ve yapı olarak olukludur. Birleşen yapılar üzerinde çok sayıda ribozom vardır.
ER’nin yapısı da hücre tiplerine göre değişir. Örneğin; Pankreas gibi hormon salgılayan hücrelerde ER düzdür. Karaciğer ve kas hücreleri gibi lipit sentezi ve kalsiyum sinyali ile ilgili hücrelerde tübülerdir.
ER Stresi varlığında ER yapısındaki değişiklikler
Şaperonların ve enzimlerin varlığına rağmen, ER içinde katlanmamış proteinlerin varlığı, ER stresi olarak tanımlanan duruma yol açar. Hücre bu basınç altındayken hücrede homeostazın sağlanması için; Protein sentezi durdurulmalı, katlanmamış proteinler parçalanmalı, şaperon ve katlama enzimlerinin miktarı artırılmalıdır. Hücre bu konuda homeostazı sağlayamazsa hücre ölümü gerçekleşir. Denatüre proteinler hücre içinde fonksiyonlarını yerine getirmeden biriktikleri ve yer kapladıkları için bu durum hücredeki olayların dengesi açısından ciddi bir problemdir.
ER’ye bir protein geldiğinde, bir glikosilasyon reaksiyonu meydana gelir (proteine glikoz grupları eklenir). OST enzimi ayrıca protein yapısındaki asparajin amino asidini de değiştirir. Protein konsantrasyonundaki artışın ve şaperon görevi gören proteinlerin neden olduğu yanlış katlanma. Protein uygun şekilde değiştirilmezse, ER tarafından glikoz kalıntısının bulunmadığı tespit edilir ve UGGT adı verilen bir enzim, proteine glikoz grupları ekler. Normal katlanma olmazsa proteindeki hidrofobik gruplar (sudan uzak bölgeler) Grp782’ye bağlanır ve bu protein birikmeye devam ederse bir savunma mekanizması olarak katlanmamış protein-açılma tepkisi (UPR) ortaya çıkar. UPR’nin ilk eylemi, ER’yi genişletmek ve katlanmayı sağlayan proteinlerin sayısını arttırmaktır.
UPR, stresle aktive olan üç paralel yol içerir. Bunlar IRE1 enzimi, PERK enzimi ve ATF6 enzimidir. Bu yolların aktivasyonu, UPR genlerini aktive eden b-ZIP transkripsiyon faktörlerinin üretimi ile sonuçlanır. İlk olarak, IRE1 enzimi, UPR genlerini aktive eden bir transkripsiyon faktörü olan XBP1 mRNA’yı keser. Stres varlığında, XBP1 ve diğer yollar, şaperonları kodlayan ve şaperon üreten genleri aktive eder. Stres bu aşamanın ötesinde devam ederse, hücre ölümü meydana gelir.
Acil servisteki stres tepkisinin mekanizmasını anlamak ve bu mekanizmayı hastalığı tedavi etmek için manipüle etmek, yanlış katlanmış proteinlerin hücre içinde biriktiği Alzheimer ve Parkinson hastalığı gibi nörodejeneratif hastalıklar için bir tedavinin geliştirilmesine yol açabilir.
kaynak:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4700099/
yazar: Ayka Olkay
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]