Zf Transport, Signal-Perzeption bzw. -Transduktion PDF

Preview

Summary

Download Zf Transport, Signal-Perzeption bzw. -Transduktion PDF

Description

Zf Transport, Signal-Perzeption bzw. Transduktion Proteine die an freuen Ribosomen synthetisiert werden verbleiben im Zytoplasma oder werden weitertransportiert (an Nucleus, Mitochondrium, Plastide, Peroxisomen. Chaperone erleichtern den Transfer von Proteinen über Lipidmembran: zytosolische Chaperone (stabilisieren ungefaltete Proteinstruktur), Transfer über die Membran über Proteintransporter, Chaperone des Zielorts (sorgen für korrekte Faltung und überwachen diese). Chloroplasten-Proteine: sind endtweder kerncodiert (nDNA) (Transport mittels Chaperone) oder durch chloroplastidäre DNA (ctDNA), werden entsprechend entweder an 80S oder 70S-Ribosomen synthetisiert, müssen letztlich wieder zu (Chloroplasten-Membran, innere Chloroplasten-Membran, Intermembranraum, Stroma, Thylakoidenmembran, Thylakoidlumen) ankommen. Import von Chloroplasten-Proteinen ist an die proteolytische Prozessierung des Transitpeptids gekoppelt: 1. Kleine Untereinheit der RubisCO wird in vitro in Anwesenheit von radioaktiv markiertem 35S translatiert und anschließend mit isolierten Chloroplasten inkubiert, 2. Belichtete Inkubation mit ATP bei 25 C, 3. Chloroplastenisolation über Dichtegradientenzentrifugation, 4. Proteasebehandlung um oberflächengebundene nicht importierte Proteine zu beseitigen, 5. Chloroplasten werden auf SDS Polyacrylamid gel gegeben. Mechanismen des Chlroplasten-Imports: 1. Protein mit Stroma-Zieldomäne: zytosolisches Chaperon Hsp70 binden an das ungefaltete Protein -> Transport durch die äußere und innere Chloroplastenmembran (Toc/Tic) -> Abspaltung der Stroma-Zieldomäne -> ATP- und Hsp60abhängige Faltung oder GTP- und SRP abhängige Insertion in die Thylokoidmembran, 2.Protein mit Stroma- und Thylakoidlumen-Zieldomäne: zytosolisches Chaperon Hsp70 bindet an ungefaltetes Protein -> Transport durch äußere und innere Chloroplastenmembran (Toc/Tic) -> spezifischer Transport ins Thylakoid Lumen -> Abspaltung der Thylakoidlumen-Zieldomäne. Mechanismen des Mitochondrien-Imports: Enyzme der Elektronentransportkette in der inneren Membran, Enzyme des Zitronensäurezyklus in der Matrix, die meisten mitochondrialen Proteine sind kerncodiert und haben eine N-terminale Zielsequenz die sogenannte Präsequenz, diese besteht aus amphipathische alpha-Helix-Struktur; hydrophobe AS und geladene AS auf gegenüberliegenden Seiten, Import-Apparat ist ein Multiproteinkomplex (Tom/Tim) ansonsten Prozess ähnlich zu Chloroplasten-Import. Mechanismen des Peroxisomen-Imports: Protein mit PTS1-Signal (nicht-prozessierbares C-terminales Tripeptid (SKL)), Protein mit PTS2-Signal (prozessierbare N-terminale Peptidsequenz), zytoplasmatischer Erkennung un Komplexierung durch die löslichen Rezeotoren PEX5 bzw. PEX7, Transport im gefalteten Zustand über Membranimportkomplex der durch sogenannte Peroxine (PEXProteine) gebildet wird (z.B. PEX12, 13, 14). Kernpore: cytoplasmic filaments, cytoplasmic ring, perinuclear ring, nuclear ring, nuclear basket. Importine: sind für den Import zuständig, Heterokomplex, kontrollieren den Import von CargoProteinen mit Kernlokalisierungssignal (NLS), werden durch kleine Ran-GTPasen kontrolliert. Exportine: vermitteln den Export: kontrollieren den Export mit Kernexportsignal (NES), werden durch kleine Ran-GTPasen kontrolliert. Proteine die am rauhen ER synthetisiert werden werden über den Golgi weitertransportiert zu Plasmamebranen, Tonoplast, sekretieren Proteine, Zellwand, Vakuole.

Viele sekretorische Proteine unterliegen einer N- oder O-Glykosylierung im ER bzw. Golgi: Cotranslationale N-Glykosylierung im ER, Erhöhung der Wasserlöslichkeit/Proteinfaltungskapazität ‚Quality control‘. Das C-terminale ER-Retentionssignalmotiv KDEL sorgt für das Verbleiben um ER. ER-Proteine werden vom Golgi wieder ins ER retourniert: COPII zu Golgi, COPI zu ER, Clathrin wird aus der Plasmamembran (Exocytose) benutzt. Vesikeltransport: Vesikel werden an Motorproteinen entlang des Zytoskeletts transportiert, an Vesikel v-SNARE und an Akzeptormembran t-SNARE -> Verbindung dieser lässt das Vesikel mit der Akzeptormembran fusionieren. Signalperzeption: ermöglicht das Erkennen von Veränderungen in der Umwelt. Signaltransduktion: ermöglicht adäquate Reaktion. Rezeptor-vermittelte Signalperzeption ist die Grundlage für Signalverwertung: 1. Permeable (amphiphile, hydrophobe) Liganden können im Zellinnern wahrgenommen werden (Diffusion durch Zellmembran), nicht-permeable (hydrophile) Liganden werden an der Oberfläche wahrgenommen (über Rezeptoren). Ca2+ und Proteinkinasen sind generelle Hauptbestandteile pflanzlicher Signaltransduktionswege: Ca2+-abhängige Proteinkinasen vermitteln zwischen diesen. Proteinkinasen (primäre Komponenten der Signaltransduktion): Funktion: reversibler Transfer von Gamma-Phosphat aus ATP auf Ser, THR, Tyr oder His von Zielproteinen -> Aktivitätsänderung, 4% der Gene in Arabidopsis, Gegenspieler: spezifische Phosphatasen. RLKs repräsentieren eine komplexe Familie mit unterschiedlichen Funktionen: in Arabidopsis thaliana mindestens 610 Gene (2,5% der kodierenden Sequenzen) -> sessile Lebensart mach eine Vielzahl von Rezeptoren notwendig, bestehen aus Extrazelluläre Ligandenbindedomäne Transmembrandomäne und Kinasedomäne Leucin-rich-repeat (LRR) Kinases: Liganden: Hormone, Proteine/Peptide der Pflanze, Proteine/Peptide von Mikroorganismen, Leucin-reiche repeats -> Ligandenbindung, Kinase-assoziierte Phosphatase (KAPP) kontrolliert Signaldauer und damit den Grad der Signalamplifaktion, Hufeisen-ähnliche dreidimensionale Struktur, spielen eine wichtige Rolle innerhalb der pflanzlichen Immunität, FLS2 kann Anwesenheit von Bakterien wahrnehmen -> Immunität gegenüber bakteriellen Pathogenen. Calcium spielt eine Hauptrolle in pflanzlichen Signalwegen: Ca2+-Konzentration in Organellen und Zellwand hoch und im Zytosol niedrig, bei Signal: Kanalöffnung und Influx, Weiterleitung über nachgeschaltete Komponenten, anschließender Rücktransport über Ca2+-ATPasen und Ca2+/H+Antiporter und Herstellung des Ruhezustands. Ein luminiszierendes Ca2+-sensitives Protein wird zur direten Messung von in-vivo Ca2+Konzentration benutzt: Qualle aequorea victoria produziert neben GFP ein Ca2+ sensitives Protein (Aequorin) zwischen den beiden Proteinen kommt es zum Förster-Resonanz-Energie-Transfer. Ein luminszierendes Ca2+-sensitives Protein wird zur direkten Messung von in-vivo Ca2+ Konzentrationen benutzt: Apoprotein Apoaequorin mit vier Helix-loop-helix-Motiven, von denen drei Ca2+ Ionen binden können + prosthetische Gruppe Coelenterazin. Biolumineszenz-Reakton des Aequorins: siehe Folie

Während des Signalprozesses könen die internen Ca2+-Konzentrationen transient sehr hoch sein: Kanäle öffnen für ca. 2 ms, bis zu 10-100 mycromol Ca2+, extrazelluläres Ca2+ (1000-10000 mycromol), cytolasmatisches Ca2+ (Ruhezustand) 0,1 mycromol, Ca2+ mus schnell wieder heraus transportiert werden weil sond mit dem pflanzlichen Metabolismus interferieren würden, insbesondere in der Nähe der Kanalöfnungen. Calmodulin ist der primäre Ca2+ Rezeptor der wiederum selber nach Ca2+ Bindung mit einer Vielzahl unterschiedlicher Calmodulin-bindener Proteine interagieren kann: 2 Ca2+ Bindedomänen an jedem ende -> Ca2+ Bindung ruft Konformationsänderung hervor .Y Exposition hydrophober Region -> Bindung an Interaktionsartner. CDPKs haben eine autoinhibitorische Domäne: Autoinhibitorische Domäne öffnet sich bei Ca2+ Bindung und setzt die Kinase-Domäne und active site frei Myristoylierungs-Stelle legt eine Assoziation mit der PM nahe CDPKs werden durch Hormone und Stress induziert....