Endoplazmatični retikulum, kompartmenti ćelije uključeni u sintezu lipida i proteina

ENDOPLAZMIN RETIKULUM, KOMPARTMENTI ĆELIJE UKLJUČENI U SINTEZU LIPIDA I PROTEINA

Sinteza proteina obuhvata sintezu polipeptidnog lanca i specifičnu »obradu« (savijanje u prostoru, specifična dekoracija, dimerizacija…) da bi postao strukturni i funkcioni deo ćelije. Proteini su prvenstveno strukturne komponente ćelije, čine njen najveći deo, ali su i funkcione komponente (transporteri, jonski kanali, enzimi), učestvuju u izgradnji citoskeleta i daju jedinjenja neophodna za proizvodnju energije u ćeliji. Takođe, proteini su kod određenog broja ćelija i produkt koji se izbacuje van ćelije (hormoni, enzimi, matriksni proteini).

Translacija uključuje supramolekulske strukture i ćelijske organele. Sinteza polipeptidnog lanca se odigrava na poliribozomima, koji se u ćeliji susreću u dva vida:

1. »slobodni« (nisu vezani za membranu)- citoplazmatični i
2. »neslobodni«-.

vezani za membranske ćelijske kompartmente, kada formiraju granulirani endoplazmin retikulum (grER). U kontekstu ove podele, uobičajeno je i razlikovanje destinacije nasintetisanih proteina: oni sa citoplazmatičnih polizoma označavaju se kao import- koristi ih sama ćelija, a oni sa grER-a kao eksport proteini (za izbacivanje van ćelije). Naravno, situacija nije tako crno-bela. Iako u najvećem broju slučajeva polizomi vezani za membrane zaista daju eksport proteine koji bivaju sekretovani van ćelije, na njima se sintetišu i integralni proteini koji ulaze u sastav svih membrana tj. biomembrana kao i enzimi lizozoma – de facto import proteini.

Poliribozomi su strukture koje citolozi opisuju kao krugove ili spirale (u nativnom stanju pod elektronskim mikroskopom), a koje u linearnom, razvučenom stanju čini jedna nit koja povezuje globularne strukture na određenim rastojanjima. Na strukturnom modelu, to su ribozomi udruženi sa molekulom iRNK, pri čemu iRNK prolazi između velikih i malih ubjedinica ribozoma tako što su polizomalne male subjedinice ka unutrašnjosti, a velike subjedinice ka spoljašnjosti. Koliko ribozoma će učestvovati u »građenju« poliribozoma zavisi od sternih faktora, koliki je ribozom, koja je dužina iRNK, itd.

Kada se posmatraju elektronske mikrografije poliribozoma in situ i membranski vezanih poliribozoma dobijaju se dve forme: krug i spirala, tj. »zatvorene« forme. Strukturni model je govorio da su 3’ i 5’ krajevi iRNK fizički udaljeni, što znači da je prsten otvoren i da imamo spiralu. Citološki model je 2»tačniji« i danas važeći strukturni model, nastao korigovanjem prethodnog pokazuje da se 3’ i 5’-krajevi »preklapaju«, pa se sinteza polipeptidnih lanaca »vrte u krug«. Po ranijim modelima kada se na 5’-kraju formira, ribozom se kreće kružno niz iRNK do konačne sinteze polipeptida, zatim se na 3’-kraju otkače velika i mala subjedinica koje se ponovo prikače na 5’-kraj. Po novom modelu »preklopljenog« kruga kada ribozomi dođu na 3’ kraj, »prebace se« na 5’ kraj i »vrte« opet ceo krug po lancu (koliko će puta će kružiti zavisi od poluživota iRNK u citoplazmi i za kakvu sintezu se nosi informacija).

Sinteza polipeptidnog lanca se odvija tako što se pridodaju aminokiseline u rastući polipeptidni lanac (nascentni lanac) koji nije linearan, jer se tokom sinteze priključuju šaperoni koji uvijaju proteine u njihovu nativnu konformaciju. Ne mora da znači da je jedan protein jednako jedan lanac, nekada više polipetidnih lanaca izgrađuje jedan protein – proteini sa kvarternom strukturom.

Kada su u citosolu, polizomi ne »plivaju« slobodno, već su u onoj fazi citoplazme koja je u okcima aktinske mreže (to je 3D mreža gde se između umreženih aktinskih filamenata formiraju okca ispunjena citosolom i polizomima koji tu sintetišu proteine). Polizomi vezani za membrane izgrađuju grER.

ENDOPLAZMIN RETIKULUM- UNUTRAŠNJA ĆELIJSKA MREŽA

Fluorescentno obeleženi endoplazmin retikulum (ER) pokazuje mrežoliku rasprostranjenost u ćeliji. Na većem uveličanju, pod transmisionim elektronskim mikroskopom gubi se trodimenzionalnost (3D) mreže, već se uočavaju membranski tubuli ili lamele (2D). Na osnovu morfologije ER se deli na glatki (glER) i granulirani (grER). Glatki ER je jedna vrlo zamršena, teško uhvativa struktura membranskih tubula koja je neravnomerno raspoređena u citoplazmi. Za razliku od glER, kod granuliranog ER imamo uređenu strukturu gde su membrane poređane lamelarno odnosno paralelno (membrane su uređene, a ribozomi su raspoređeni po njima kao granule). Membrane ERa su jednake po debljini membrani nukleusnog ovoja, a nešto su tanje od ćelijske, plazma-membrane (oko 6nm) i zatvaraju unutrašnji prostor- cisternu ER. Membrane grER su u kontinuitetu sa spoljašnjom membranom nukleusnog ovoja, a cisterna sa perinukleusnom cisternom. Cisterna ER može biti različite širine i zavisi od aktivnosti ER, koji je sintetska organela ćelije. Glatki i granulirani ER su u kontinuumu što se često predstavlja nastavljanjem jednog u drugi.

Glatki ER je, u stvari, forma granuliranog ER sa koga su otkačeni ribozomi (tako se ranije govorilo). Ranije se čak verovalo da su sve membrane u ćeliji povezane a da cisterna ER i perinukleusna cisterna komuniciraju sa okoloćelijskom, spoljašnjom sredinom (Robertsonov model). Kada se lipidi i proteini ova dva retikuluma istraže vidi se da je ovo razmišljanje relativno tačno. Glatki ER je malo fluidniji od granulisanog (zbog holesterola), ali integralni proteini im nisu identični. Glatki ER se vezuje za sintezu lipida, on obnavlja membrane ćelije i organela (mitohondrija, peroksizoma, Goldži kompleksa), sintetiše lipidna tela (deponujuća u citoplazmi i sekretorna lipidna tela tj. lipo-proteine VLDL koji se sintetišu u hepatocitama). Glatki ER može imati i funkciju depozicije jona kalcijuma, kao što je slučaj mišićne ćelije (poprečno-prugastih i srčanih ćelija). Glatki ER se udružuje sa membranama mišićne ćelije i daje dijade i trijade (tako se akcioni potencijal prenosi zatim na ER i kalcijumovi joni napuštaju depo ulazeci u citoplazmu čime »započinje« kaskada koja će dovesti do kontrakcije *vidi poprečno-prugasta mišićna ćelija). Glatki ER ima ulogu u sintezi steroidnih hormona u steroidogenim ćelijama tj. ćelijama koje sintetišu polne hormone (Lajdigove ćelije testisa –
testosteron i ćelije teke oocite II -progesteron i estrogen) ili kortikoidne hormone (ćelije nadbubrežne žlezde). U tim ćelijama glatki ER se udružuje sa mitohondrijama tj. lipidnim telima radi njihove sinteze.

U ćelijama jetre glatki ER:

1. sintetiše deponujuća i sekretorna lipidna tela;
2. koristi se za detoksifikaciju organizma od teških metala (teški metali se rastvore i ekskretuju putem znojenja ili urina, glatki ER ima komponentu koja te metale vezuje i čini ih solubilnim) ili lekova -barbiturati su poznati induceri hiperplazije glER (membransko uvećanje), pošto se odstranjuju u hepatocitima.

Funkcije glatkog ER su tkivno specifične, uvek postoje ćelije koje imaju zastupljeniji jedan tip ER ( kod steroidogenih ćelija to je glatki, a kod ćelija pankreasa granulirani ER, dok je u hepatocitima 50% glatki, 50% granulirani).