endocytóza, endosomy, vakuola
TRANSCRIPT
![Page 1: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/1.jpg)
Endocytóza
![Page 2: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/2.jpg)
Endosomy, vakuola a ti druzí
![Page 3: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/3.jpg)
Endocytické váčky mají clathrinový obal
Various receptors and clathrin protein coats recognize vesicle types, and these are delivered (along cytoskeleton pathways?) to appropriate target sites in the cell.
Other recognition molecules, such as (vesicle) v-SNARE and (target) t-SNARE are involved in targeting vesicles with one set of contents to one site, and another set of vesicles to another site.
Genom Arabidopsis obsahuje celý komplement genů kódujících a regulujících klatrinové obaly.
![Page 4: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/4.jpg)
Clathrin coated vesicles. Deep freeze etching EM of inner
surface of plasma membrane of cultured fibroblast cells.
Endocytické váčky mají clathrinový obal
![Page 5: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/5.jpg)
Tvorba endocytických váčků
Arabidodpsis má několik DYNAMIN-LIKE proteinů
![Page 6: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/6.jpg)
Tvorba endocytických váčků
Aktivovaný receptor (např. receptorová kináza) může stabilizovat vznikající „obalené jámy“.
![Page 7: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/7.jpg)
Internalizace obsazeného receptoru (recyklace) nemusí být jen krok vedoucí k oslabení signalizace
jeho destrukcí, ale v některých případech signalizace pokračuje v endosomu – tzv.
signalizační endosom(např. signalizace brassinosteroidy – BRI1).
Signalizační endosom
![Page 8: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/8.jpg)
U rostlinřada otazníků!
Regulace pomocí Rab GTPáz
organely spojené s endocytózou jsou mozaikou membránových domén
![Page 9: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/9.jpg)
Po přidání BFA (B) jsou téměř všechny xyloglukanyinternalizoványdo BFA kompartmentu.
Při endocytóze PM velmi pravděpodobně může také docházet k internalizaci(modifikaci a posléze recyklaci) části pektinů a xyloglukanů buněčné stěny.
Endocytóza
![Page 10: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/10.jpg)
FM styrylové sloučeniny/barvičky fluoreskují po zapojení do membrány.Internalizují se endocyózou.Optimální pro rostlinné buňky je FM4-64
Markery endocytózy
![Page 11: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/11.jpg)
pylové láčky lilie + FM 4-64
inverted cone
![Page 12: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/12.jpg)
Endosomy
![Page 13: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/13.jpg)
• Lokální specifické domény membránových fosfolipidů jsou klíčovou součástí udržování identity nejen celých organel, ale také subdomén na organelách.
• Arf, Rho a Rab GTPázy regulují některé aktivity - kinázy, fosfolipázy, flipázy,které vytvářejí lokalizované membránové domény.
Interakce GTPázy–lipidy
základní regulační smyčka endomembránového systému
sialyl trasferáza (trans-GA marker)
VHA-a1 (TGN marker)
![Page 14: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/14.jpg)
Interakce GTPázy–lipidy
Rab GTPázy lze použít jako markery různých součástí endomembránového systému
![Page 15: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/15.jpg)
PI(4)P (blue) - concentrated on GolgiPI(3)P (green) - early endosomesPI(4,5)P2 - plasma membranePI(3,5)P2 - multi-vesicular endosomes
Distribution of phosphatidylinositides in cells:
Roth 2004
Interakce GTPázy–lipidy
![Page 16: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/16.jpg)
Lemmon 2003
Structure of PI(3)P-binding modules
![Page 17: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/17.jpg)
FYVE lze použít jako marker endosomů
![Page 18: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/18.jpg)
Lokalizace různých Rab GTPáz odhaluje různorodost endosomů
![Page 19: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/19.jpg)
Ara6, homolog Rab5 (RabF u At), je lokalizován v časném endosomu
![Page 20: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/20.jpg)
Podobně je zřejmě regulována lokalizace auxinových přenašečů PIN. Auxinblokuje endocytózu, a tak automaticky zvyšuje výskyt výtokových přenašečů na PM. Takto auxin pravděpodobně reguluje svůj vlastní transport.
Recyklace plasmatické membrány
![Page 21: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/21.jpg)
Endosomy se pohybují po aktinových vláknech, ale také mechanismem aktinové komety. Pohyb je závislý na polymeraci aktinu a nezávislý na myosinu.
Pohyb endosomů
![Page 22: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/22.jpg)
Brefeldin A (BFA)
BFA, inhibitor GEF pro Arf GTPázy, je důležitým nástrojem studia sekreční dráhy. Vede ke vzniku tzv. BFA kompartment.
Pozor, ne každý Afr GEF je citlivý k BFA! (Buňky Arabidopsis mají 8 GEFů pro 12 ARFů, různě silně exprimovaných a různě lokalizovaných.)
linie C, F, I jsourezistentní k BFA
Polární transport auxinu (IAA) je závislý na polární lokalizaci PIN auxinových výtokových přenašečů. Jejich lokalizace je závislá na polarizované sekreci a aktinovém cytoskeletu.
![Page 23: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/23.jpg)
Váčky COPI – retrográdní transport slide z minulé přednášky
![Page 24: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/24.jpg)
Obsah BFA kompartmentu odhaluje bílkoviny PM (např. PIN1), které cyklují mezi PM a recyklujícím endosomem.
Brefeldin A (BFA)
V rostlinných buňkách se po působení BFA objevují min. 2 nové kompartmenty(v různých buňkách různě):1. hybridní cisGA-ER (podobně jako u živočichů)2. tzv. „BFA-compartment“ – trans-GA – endosom
![Page 25: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/25.jpg)
GDP
GTP
ARF-GEF
Vesicle budding in Golgi is ARF1-dependent;ARF1 undergoes recruitment to Golgi membraneby ARF-GEF-promoted GTP for GDP exchange;ARF1 recruits protein coats (green) needed forvesicle budding; brefeldin A binds at ARF1-GDP/ARF1-GEF interface and inhibits GTP exchange/membrane recruitment of ARF1 and coats; Golgistack is disrupted and protein trafficking through the Golgi is inhibited,Arf-GEFy působí i na několika dalších „stanicích“ endomem. systému.
Research tool for membrane trafficking: BFA
![Page 26: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/26.jpg)
![Page 27: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/27.jpg)
![Page 28: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/28.jpg)
Uspořádání mikrotubulů během buněčného cyklu rostlinné buňky
Po PPB zůstávájako značka
tzv. „actin depleted zone“ a protein TANGLED.
Endocytóza během cytokineze
![Page 29: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/29.jpg)
![Page 30: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/30.jpg)
Endocytóza během cytokineze
Před nástupem mitózy se tvoří v místě zaostřujícícho se preprofázního pásu (PPB) pás zvýšené endocytózy.
GFP-MAP4 = marker mikrotubulů
GFP-EB1 = marker (+)-konců mikrotubulů
Golgi + endosomy
![Page 31: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/31.jpg)
F–K: EMTs (EndoplasmicMTs) dorůstají do oblasti předchozího PPB a tak se setkávají s endosomy, kterépo nich putují v minus-směru.
![Page 32: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/32.jpg)
Inhibitor transportu auxinuNPA (naphthylphtha-lamic acid) narušuje tvorbuPPB a orientaci buněčnépřepážky.
![Page 33: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/33.jpg)
• Endocytóza je intenzivní v místech kde se endoplasmatické MTs setkávají s PPB.
• Pás endosomů proto leží v těsné blízkosti PPB a je zachován i po rozpadu PPBpři tvorbě mitotického vřeténka.
• Kyselina naftylftalamová (NPA), inhibitor polárního výtoku auxinu, působí anomální PPBs a následně posuny v rovině buněčného dělení.
Endocytóza během cytokineze
Dynamika cytoskeletuje neoddělitelně a recipročně provázána
s dynamikou endomembránového systému.
![Page 34: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/34.jpg)
či spíše vakuoly
Vakuola
![Page 35: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/35.jpg)
Ve vakuole dochází k nespecifické degradaci řady
substrátů včetně lipidů, polysacharidů a bílkovin.
![Page 36: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/36.jpg)
protoplast aleuronukukuřice
V1protein storage vacuole (PSV)
V2lytic vacuole (LV)
![Page 37: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/37.jpg)
Vakuola
Vakuola je topologickyextracytoplasmatickýkompartment.
Velmi rychle se vyrovnáváse změnami osmotických poměrů v apoplastu.
![Page 38: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/38.jpg)
N P I R
Vakuolární lokalizační signály
N P I R
![Page 39: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/39.jpg)
Třídění do lytické vakuoly přes BP-80/ELP receptory.
![Page 40: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/40.jpg)
![Page 41: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/41.jpg)
Od ER odvozená PB jsou obklopována a pohlcována vakuolami.
![Page 42: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/42.jpg)
PEP12 je prevakuolární t-SNARE u Arabidopsis
![Page 43: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/43.jpg)
Prolaminy
Agregace jako třídící mechanismus v ER - PB.Lokalizovaná translace na spec. doménách ER.
![Page 44: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/44.jpg)
Podstatnou součástí třídění leguminů je jejich postupná agregace v periferních oblastech
GA.
![Page 45: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/45.jpg)
Clathrin coated vesicles, které vznikají na PB doménách GA pravděpodobně odtřiďují
složky, které do PSV nepatří.
![Page 46: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/46.jpg)
Tvorba MVB
![Page 47: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/47.jpg)
![Page 48: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/48.jpg)
Třídění bílkovin z MVB do vakuoly je řízeno třemi komplexyESCRT - u Arabidopsis jsou některé podjednotky známy díkyanalýze mutantů hyade.
Prevacuolar compartmentMulti Vesicular Body
![Page 49: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/49.jpg)
Vesicular traffic and the role of Golgi apparatus (body) as a “traffic controller”. Protein modifications take place in the Golgi, which result in acquisition of appropriate signals, and hence packaging into correct vesicles. Hydrolytic enzymes are sent to lysosome, export vesicles to plasmalemma and ER membranes and proteins are recycled back to ER (Fig 13-21).
Retromerpomáhárecyklovatz PVCdo TGN
![Page 50: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/50.jpg)
Homology jsou také u rostlin a je pravděpodobné, že funguje podobně.
![Page 51: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/51.jpg)
Autofagická vakuola
4 dráhy
![Page 52: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/52.jpg)
Rostliny jsou schopny přežívat fáze nedostatku živin mj. také díky bohatě rozvinuté schopnosti autofagie -
degradace cytoplasmatických částí ve speciální vakuole.
![Page 53: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/53.jpg)
Bílkoviny řídící tvorbu autofagických vakuol jsou dobře evolučně konzervovány.Celá dráha je aktivována TOR kinázou a pak procesem podobným ubiquitinaci.Důležitou roli hraje PI3K - VPS34, která je inhibována wortmanninem.
![Page 54: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/54.jpg)
Arabidopsis s postiženou tvorbou autofágních vakuol rychleji stárne a hůře odolává hladovění.
![Page 55: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/55.jpg)
Vakuoly jsou centrální pro pochopení života
rostlinné buňky
![Page 56: Endocytóza, endosomy, vakuola](https://reader033.vdocuments.site/reader033/viewer/2022051319/5885d0e31a28ab490f8b6d97/html5/thumbnails/56.jpg)
Robinsonovy shrnující modely(2005)