Darvas Zsuzsa, László Valéria

Sejtbiológia

A Golgi-apparátus működése

A Golgi-apparátus feladata az ER-ból ideérkező fehérjék és lipidek fogadása, átalakítása, szétválogatása (szortírozása), és a rendeltetési hely felé továbbítása. Ezt a sokféle funkciót csak nagyon szervezett módon, a Golgi-apparátus elemei közötti, lépésenként összehangolt munka eredményeként tudja a sejtalkotó elvégezni. Ezen összehangolt működésre példának lehetne említeni a fehérjék oligoszacharidokkal történő módosítását, amely egymást követő lépésekben, egy megadott sorrendben megy végbe. Mindegyik Golgi-elem tartalmazza a rá jellemző enzimkészletet, és a fehérjék a zsákokon végighaladva időben és térben összerendezett biokémiai reakciósorozaton esnek át.

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1338setb_482/#m1338setb_482 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1338setb_482/#m1338setb_482)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1338setb_482/#m1338setb_482)

BibTeX EndNote Mendeley Zotero

V.2. ábra. A vezikuláris-tubuláris csoport elektronmikroszkópos képe

Az ER -ból a fehérjék és lipidek vezikulumok üregébe, illetve annak membránjába csomagolva egy olyan átmeneti és dinamikus, vezikulumokból és tubulusokból (csöves szerkezetű elemek) szerveződő, egymással összeolvadó, majd egymásról lefűződő képletbe kerülnek, amelyet vezikuláris-tubuláris csoportnak (VTC =vesicular tubular cluster) nevezünk (V.2. ábra).

Itt már mondhatni útközben a Golgi és az ER között, megkezdődik az ideérkezett fehérjék és lipidek csoportosítása és válogatása, egyes komponensek (pl. ER rezidens fehérjék egy része, amelyek kikerültek az ER-ból) már innen visszakerülhetnek az ER-ba.

A legtöbb komponens azonban innen a Golgiba kerül, ahol a fogadó és első szortírozó állomás a cisz-Golgi-hálózat (CGN). Ezek a tubulusok is kétirányú vezikuláris transzportot tartanak fenn az ER-al. Nemcsak fogadják a nagy tömegben ideérkező fehérjéket és lipideket, hanem a membránjaikban lévő receptorok révén felismerik és kötik az ER visszatartó (retenciós) szignállal rendelkező szolubilis fehérjéket és egyes membránkomponensekkel egyetemben, speciális transzport vezikulumokba csomagolva visszaküldik az ER-ba. Ezt a fajta, az előző kompartmentbe irányuló transzportot retrográd transzportnak nevezik, megkülönböztetve az előrefelé, mindig a következő kompartment felé irányuló anterográd transzporttól. Természetesen mind a két fajta transzportot más és más molekulacsoportok írányítják (lásd később a vezikuláris transzportról szóló fejezetben).

A másik igen fontos szortírozó tevékenysége a lizoszomális enzimek kiválogatása, elkülönítése és mannóz-6-foszfát szignál létrehozása (M-6-P), már itt a szekréciós út elején. Ezen feladat elvégzéséhez a CGN elemeinek természetesen fel kell ismerniük a lizoszomális hidrolázokat. Mivel minden fehérje az ER-ból azonos címkékkel (N-glikozilált oligoszacharid láncokkal) érkezik, a felismerés alapja a fehérjék szerkezetében keresendő. Ez nem más, mint a megfelelően hajtogatott, azaz a megfelelő térszerkezetű lizoszomális fehérje felszínén létrejövő aminosav-kombináció, az ún. szignál folt, amelyet a M-6-P szignál kialakításában fontos két enzim közül az egyik, a GlcNAc- foszfotranszferáz ismer fel és megköti a fehérjét. Ezután két lépésben a fehérjén lévő mannóz-csoportok közül egy vagy kettő foszforilálódik. Ez a M-6-P szignál csak a lizoszomális enzimeken jön létre, és kettős szerepe van. Mint szignál a lizoszomális fehérjék szortírozásásában játszik fontos szerepet, másrészt megakadályozza, hogy ezek a fehérjék a Golgi-elemekben szállítódva további módosításokon menjenek keresztül.

A CGN tubulusai folyamatos összeköttetésben vannak a Golgi-apparátus következő elemével a cisz Golgi-zsákokkal, ahol megkezdődik a többi fehérje átalakítása. Hogy ténylegesen milyen lépések is zajlanak le a Golgi-zsákokban azt a fehérje és a hozzákapcsolódó cukor komponensek elhelyezkedése határozza meg. Legjobban azokat az N-glikozilációs eseményeket ismerjük, melyek eredményeként az ER-ból egyöntetű cukormintázattal idekerülő fehérjék oligoszacharid komponensei átalakulnak. Ha a cukorkomponensek néhány kezdeti lépés után nem hozzáférhetők az enzimek számára nincs további módosítás, nagyszámú mannózt tartalmazó oligoszacharid láncokkal rendelkező glikoproteinek jönnek létre. Ha a cukorkomponensek továbbra is hozzáférhetők az enzimek számára - további módosítások történnek, ún. komplex oligoszacharid láncok jönnek létre. Ez részben az ideérkező cukormintázat részleges eltávolítása révén, részben új cukorkomponensek hozzáadódása révén valósul meg.

A cisz-Golgi-zsákokban a folyamatsor első lépéseként egyes cukor komponensek (mannóz csoportok) lehasítása indul meg. A mediális Golgiban további mannóz csoportok lehasítása mellett megindul az új cukormolekulák hozzákapcsolása a meglévő láncokhoz. Ez a folyamat a transz Golgiban is folytatódik, és a TGN-ben fejeződik be. Meghatározott sorrendben többféle cukor kapcsolódik a fehérjékhez. Ezek a cukor komponensek az eltérő számú N-acetilglükózamin és mannóz mellett, galaktóz, sziálsav és esetenként fukóz cukorkomponens is lehet. A sziálsavat azért érdemes kiemelni, mert míg a többi felsorolt cukor többségének nincs töltése, a sziálsav egy negatív töltésű monoszacharid. Minden szigorú meghatározottság ellenére, amely ezt a reakciósorozatot jellemzi, a Golgiban történő N-glikozilációs mintázat megváltoztatása során megszűnik az egyforma cukormintázat, és így a glikoprotein természetétől és a sejttípusától függően különbségek figyelhetők meg a létrejövő komplex oligoszacharid láncok között.

A Golgiban nemcsak az N-glikozilációs mintázat átalakítása folyik. Még mindig a szénhidrátoknál maradva, egyes fehérjék esetében ún. O-glikoziláció is történhet szintén jól meghatározott sorrendben, egymást követő lépésekben, csak ebben az esetben a glikozil-transzferázok egyes szerin, illetve treonin aminosavak oldalláncaihoz kötik a cukor komponenseket.

A Golgi membránrendszerében történik az extracelluláris mátrix egyes elemeinek és a plazmamembrán egyes komponenseinek tekinthető és a kiválasztásra kerülő proteoglikán molekulák glikozilálása is. A proteoglikánok esetében a legnagyobb mértékű a glikoziláció. A fehérjerészhez (szerin aminosavon történő O-glikozoláció) többszáz el nem ágazó, ismétlődő diszacharid egységekből álló GAG (glükóz-amino-glikán) láncok hozzákapcsolása történik. Ezután a cukorkomponensek kapcsolódását követően még egyes cukorkomponensek szulfatálása is végbemegy, amely hozzájárul a proteoglikán molekulák negatív töltéséhez. A negatív töltések számát az is növeli, hogy a cukorkomponensek mellett tirozin aminosavak oldaláncai is szulfatálódnak. Ilyen módosulás más fehérjék esetében is végbemehet.

Egyes fehérjék pedig proteolítikus módosításon is átmehetnek, amely még részben itt a TGN-ben, részben már a szekréciós vezikulumban történik. Ezek a folyamatok (O-glikoziláció, szulfatálódás, proteolízis) már nem univerzálisak, hanem a sejttípustól és termékének milyenségétől függően mennek végbe.

A membrán lipidkomponenseinek többsége az ER-ban szintetizálódik. A Golgi-apparátus két fontos lipidet állít elő az ideérkező ceramidból: egyrészt glikolipideket, másrészt szfingomielint, amely fontos komponense a már tárgyalt lipid „tutajoknak”. Íly módon a Golginak kiemelkedő szerepe van a membrán lipidösszetételének kialkításában, illetve megváltoztatásában is. Mivel a ceramid átalakítását végző enzimek a Golgi lumenében találhatók, a képződött lipidek asszimetrikusan, a kettős lipidréteg belső rétegében helyezkednek el, és amikor a lipideket szállító vezikulum fuzionál a plazmamembránnal ezen lipidek a plazmamembrán külső rétegében helyezkednek el.

Nemcsak a Golgi és az ER között figyelhető meg az anterográd transzport mellett a retrográd transzport, hanem az egyes Golgi-ciszternák között is, ahol szintén vezikuláris transzport révén közlekednek a szállított anyagok. Ennek a transzportnak a fő célja, hogy az egyes ciszternákra jellemző enzimeket és membránkomponenseket, amelyek az átalakított fehérjékkel együtt továbbmentek a következő zsákba visszavigye abba a zsákba, azaz alkompartmentbe, ahová az adott enzim tartozik.

Tartalomjegyzék

Kiadó: Semmelweis Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 331 704 4

Orvostudomány Semmelweis Kiadó könyvei

Reméljük, hogy a hallgatóknak nemcsak egy olyan jegyzetet készítettünk, amelyet meg kell tanulniuk, de sikerült belevinnünk azt az érzést is, amely a jegyzet megírásakor és átírásakor eltöltött minket. Ez az érzés a csodálat. Milyen csodálatos kis egység a sejt, milyen tökéletesen és logikusan szervezett! Mi sem, és így a hallgató sem menekülhet meg a molekuláris szemlélettől, amely manapság a biológia és az orvostudomány minden területén uralkodóvá vált. Igyekeztünk csak annyi molekulát és molekuláris mechanizmust megemlíteni, amelyet feltétlenül szükségesnek tartottunk a sejtben zajló folyamatok megismeréséhez és megértéséhez. Kívánjuk, hogy a leírtak segítsék a hallgatókat más tárgyak anyagának megértésében és elsajátításában is. A jegyzet immáron negyedik, javított kiadását tartják a kezükben és persze ez is több, mint az előző. Mentségünkre legyen mondva a többlet nemcsak több szöveget, de több képanyagot és ábrát is jelent. Reméljük ez segít jobban megérteni a sejtekben zajló, néha bizony komplikált eseményeket. (a szerzők)

Hivatkozás: https://mersz.hu/darvas-laszlo-sejtbiologia//

BibTeX EndNote Mendeley Zotero