APARATUS GOLGIRifnatul Husna

Apparatus golgi ditemukan pertama sekali oleh La Valette St George (1865, 1867). Namun, deskripsi nya menunjukkan bahwa teknik yang ia gunakan mungkin tidak memungkinkan visualisasi yang jelas dari organel. Camillo Golgi menemukan sebuah metode yang memungkinkan dia untuk memvisualisasikan apparato reticolare interno kontras dengan komponen seluler lainnya, dan menunjukkan bahwa organel ini adalah komponen dari berbagai macam sel dari jaringan yang berbeda (Golgi, 1898)

Pada akhir 1920-an, Bowen membahas kehadiran AG dalam sel tanaman dan menyimpulkan bahwa tanaman mengandung organel ini (Bowen 1926, 1928). AG tanaman, bagaimanapun, mendapat sedikit perhatian sampai akhir 1950-an ketika itu menunjukkan dalam sel dari sejumlah mono-dan dicotyledons, serta beberapa cryptogams. Namun, hanya pada tahun 1960 awal GA diterima secara luas sebagai organel sel tumbuhan karena sejumlah tim menggunakan teknik baru dikembangkan elektron mikroscop. Sebuah tinjauan sejarah rinci tentang penemuan dan penyelidikan GA baru-baru ini muncul (Berger, 1997).

Pengembangan metode cryofixation baru, seperti ultra-cepat fiksasi beku-beku-dikombinasikan dengan substitusi atau deep-etch teknik replikasi telah meningkatkan kualitas elevasi preserone selular struktural (Hawes dan Martin, 1986;. Meindl et al, 1992) . Dikombinasikan dengan meningkatnya penggunaan immunocyto kimia untuk mencari kedua komponen struktural dan produk-produk dari GA (Staehelin dan Moore, 1995; Satiat-Jeunemaitre dan Hawes, 1992;. Zhang dan Staehelin, 1992), metode ini menyediakan informasi lebih akurat pada morfologi dan dinamika ini organel pusat jalur sekretorik

Cryofixation dan metode substitusi membekukan dikembangkan untuk studi ultrastruktural sel dalam jaringan tanaman yang kompleks. Jaringan daun dan ujung akar tembakau (Nicotiana tabacum L. var Maryland Mammoth.) Dibekukan dengan freezer propana MF7200 jet RMC dan membekukan diganti berurutan dengan asam tannic dan osmium tetroksida / uranil asetat dalam aseton.

Baru-baru ini, teknik yang memungkinkan studi in vivo aktivitas Golgi menggunakan protein fluorescent (memancarkan cahaya selama paparan radiasi dari sumber eksternal) protein hijau ditandai penanda mulai untuk mengungkapkan aspek baru dari protein mengalir melalui jalur sekresi mamalia (Presley et al, 1997;. Timbangan et al, 1997.).

Isolasi AG menyajikan beberapa kesulitan teknis yang tangguh (Whaley, 1975). Namun, kombinasi karakterisasi protein dengan spektrometri massa setelah pemisahan pada gel 2D dengan analisis database urutan menghindari beberapa masalah yang terkait dengan pemurnian AG dan akan memungkinkan identifikasi penanda protein Golgi (seperti yang dijelaskan oleh P Dupree; http://www.bio.cam .ac.uk / dept / Biochem / utos / Dupree.html). Kloning molekuler telah mengungkapkan struktur protein Golgi banyak dalam ragi dan mamalia. Homolog beberapa dari mereka telah diidentifikasi dalam tanaman (terutama di Arabidopsis thaliana),

Selain itu, Golgi pada tanaman cenderung memiliki spesifik protein (misalnya, yang pengatur, seperti berpartisipasi dalam persepsi hormon dan transduksi sinyal), dan mereka dapat lolos identifikasi oleh pendekatan berdasarkan pencarian homologi dan layar ragi komplementasi. Prokariota tidak memiliki AG dan menggunakan sistem prokariot-spesifik detik dan pengakuan sinyalpartikel tergantung translokasi mekanisme, terletak di Membran plasma, untuk mensekresikan protein (Schekman, 1994; Wolin, 1994). Eukariota, di sisi lain, memiliki sistem lalu lintas yang kompleks intraseluler di mana GA memainkan peran sentral. Kehadiran GA dalam sel eukariotik memungkinkan tingkat yang lebih tinggi pemilahan, modifikasi dan sasaran disekresikan

Sebuah hipotesis untuk asal GA telah disajikan oleh Becker dan Melkonian (1996). Dalam kebanyakan prokariota, biosintesis protein membran dan lipid, serta lampiran kromosom tunggal, yang berhubungan dengan membran plasma. Pada eukariota, ini adalah fungsi dari amplop retikulum endoplasma / nuklir, yang didalilkan telah timbul dengan invaginasi dari bagian khusus dari plasma membran. Golgi adalah struktur tumpukan terpolarisasi, yaitu morfologi kegiatan cisternae dan enzimatik berubah secara bertahap dari cis ke wajah trans: menurun lebar cisternal, sedangkan lebar intercisternal, kepadatan elemen intercisternal dan polisakarida meningkatkan konten dalam cis trans arah (Robinson dan Kristen, 1982).

Mekanisme yang membentuk arsitektur AG tidak diketahui. Meskipun fitur morfologi dasar AG secara kualitatif serupa, berbagai spesies dan sel dapat dicirikan dengan jumlah yang berbeda dari tumpukan golgi per sel, dari satu di Chlamydomonas ke beberapa ratusan dalam sel akar jagung topi atau bahkan ribuan raksasa serat sel-sel di kapas (Walne, 1967; Mollenhauer dan 'Morre, 1994; Driouich dan Staehelin, 1997). Jumlah cisternae per tumpukan juga dapat bervariasi secara signifikan, 5-7 dalam sel akar topi (Mollenhauer dan Morre ', 1994) menjadi sekitar 30 di Euglena (Becker dan Melkonian, 1996). Jumlah cisternae dalam dan tumpukan / atau jumlah tumpukan per sel juga dapat berubah tergantung pada kondisi fisiologis (Iijima dan Kono, 1992), pada tahap pengembangan, atau pada perubahan fungsi selular.

Sebuah karya sebelumnya menyarankan bahwa, secara umum, jumlah cisternae per tumpukan berkurang dengan meningkatkan aktivitas sekresi (Schnepf, 1969). Hal ini juga telah menunjukkan bahwa produktivitas tumpukan golgi dapat bervariasi antara sel-sel tumbuh dan nontumbuh sel-sel mensekresi. Jadi, dalam hal luas membran vesikel yang diproduksi, serbuk sari ujung Golgi menghasilkan sekitar lima kali lebih membran per satuan luas cisternum daripada Golgi imensekresi iseberat sel akar jagung yang menghasilkan produk lebih sedikit vesikel besar yang diisi (Steer dan O'Driscoll, 1991). Beberapa pengamatan menunjuk-kan bahwa arsitektur golgi juga bisa dikendalikan oleh genetik ditentukan program-program pembangunan. Dalam perrlakuan kolkisin Chlamydomonas, jumlah tumpukan golgi (Yang biasanya satu per sel) meningkat secara proporsional dengan jumlah salinan genom dan menurun dengan pemulihan sel (Walne, 1967).

INTEGRITAS GOLGI

Cisternae yang berbeda dengan tumpukan Golgi yang saling berhubungan dengan filamen alam tidak diketahui jarak teratur sepanjang cisternae berdekatan (terakhir dari Barr dan Warren, 1996). Pada sel tumbuhan, unsur-unsur intercisternal yang tertutupi dalam sel akar jagung Mollenhauer (1965b) dan di Nitella oleh Turner dan Whaley (1965). Menurut Staehelin dkk. (1990), mereka hadir hanya antara trans cisternae sel yang atau akan terlibat secara aktif dalam sintesis lendir, tapi tidak di meristematik sel. Unsurunsur ini juga diamati pada beberapa (tetapi tidak ) semua suspensi-kultur sel (Driouich dkk., 1994). Dalam karya awal, unsur-unsur intercisternal yang disarankan untuk diperlukan untuk pemeliharaan bentuk rata dari cisternae, tetapi tidak untuk tumbukan mereka (Kristen, 1978, dan referensi di dalamnya). Namun, setidaknya dalam sel hewan, proteolisis elemen intercisternal disejajarkan dengan unstacking dari Golgi cisternae (Cluett dan Brown, 1992). Elemen Intracisternal juga telah dilaporkan (Franke al, 1972.).

MOBILITAS APARAT GOLGI

Sementara di sel mamalia tumpukan golgi terlokalisasi dalam juxtanuclear posisi, posisi mereka di pabrik sekutu sel tampaknya tidak teratur. Namun, setidaknya dalam beberapa situasi, mereka tampaknya pindah ke lokasi di mana mereka aktivitas diperlukan. Salah satu contoh dari mobilitas tersebut adalah organisasi tumpukan Golgi yang dekat lempengan sel tumbuh pada akhir mitosis. Pada sel mamalia, mikrotubulus adalah penting untuk pemeliharaan arsitektur global AG yang dalam sel, tapi bukan struktur ditumpuk (Barr dan andWarren, 1996) Pada sel tumbuhan, mikrotubulus tampaknya tidak memainkan peran, dan depolimerisasi mereka tidak memiliki efek pada distribusi tumpukan golgi. Pada tumbuhan, organisasi spasial AG kemungkinan bergantung pada aktin dan mungkin aktin-mengikat protein, seperti spectrin dan myosinseperti protein (lihat di atas). Hal ini didukung oleh pengamatan agregasi dan pengelompokan dari tumpukan golgi di hadapan aktin mengganggu agen seperti cytochalasin (Mollenhauer dan Morre', 1976; Satiat-Jeunemaitre dkk, 1996). Tumpukan Golgi mungkin dapat dilakukan oleh aliran sitoplasma dan tampak masuk akal untuk menunjukkan bahwa filamen aktin sekitarnya berpartisipasi dalam memberikan koordinasi di antara mereka dan RE.

FUNGSI

Plant GA as a 'complex polysaccharide factory'Tanaman AG sebagai 'pabrik polisakarida kompleks' AG tanaman melayani dua fungsi utama: protein glycoslisis dan sintesis dari sel dan pectins, tapi tidak selulosa). sintesis Polisakarida dalam GA, sebuah fitur unik dari sel tanaman, pertama menunjukkan pada tahun 1966 oleh Northcote dan Pickett-Heaps Untuk saat ini, meskipun beberapa enzim yang terlibat golgi pada jalur ini telah diidentifi-kasi, dan dilarutkan sebagian ditandai (Hanna et al, 1991;. Bruyant-Vannier et al., 1996; Baydoun and Brett, 1997), mereka telah dimurnikan, dan tidak ada antibodi terhadap mereka yang ter-sedia.

LOKASI ENZIM AG

Dalam beberapa kasus, lokasi mungkin sel-jenis tertentu. Sebuah 'klasik' contoh adalah lokasi sel ujung akar kortikal (Mooreet al., 1991), tapi sebagian besar di trans-Golgi cisternae dan trans-Golgi jaringan dalam sel akar mensekresi lendir tutup(Lynch and Staehelin, 1992). (Lynch dan Staehelin, 1992).

Untuk sel mamalia dua hipotesis utama telah diteruskan untuk menjelaskan sifat dari sinyal lokalisasi ketebalan lapisan ganda model dan oligomerization/kin recognition model. oligomerisasi / kerabat pengakuan model. Model ketebalan lapisan ganda mendalilkan bahwa lokasi protein tertentu tergantung pada panjang transmembrane domain, yang menentukan retensi dalam membran lebar yang optimal. Dua jalur bukti mendukung hipotesis (Bretscher dan Munro, 1993; domain membran sering cukup untuk golgi reten- tion, dan meningkatkan panjang mereka mengarah ke lokasi kedua, cis trans penebalan dari golgi membran telah ditunjukkan (Grove et al, 1968.).

TRANSPORTER

Reaksi yang dilakukan oleh enzim dari GA lumen mengkonsumsi gula nukleotida yang harus trans- terletak dari sitoplasma oleh transporter tertentu. At Pada setidaknya dalam beberapa kasus, konsentrasi substrat yang laju terbatas untuk reaksi masing-masing dan, karenanya, transporter mungkin mampu mengatur protein dan lipid modifikasi lipid dalam lumen Golgi (Abeijon et al. 1997). Pengangkut dari substrat nukleotida yang integral terpisahkan membran protein dan berfungsi sebagai antiporters dengan monophosphates nukleosida yang sesuai. Sangat sedikit informasi yang tersedia tentang mereka compartmentalization. Kompartementalisasi Sementara banyak substrat nukleotida mamalia transporters diketahui, hanya baru-baru pabrik pertama transporter diidentifikasi (Mun ~ oz dkk., 1996.Juga - topografi dan fungsi Golgi uridin-5 diphosphatase, berpartisipasi dalam metabolisme nukleotidasugars (Orellana gula, dari batang kacang telah dilaporkan (Orellana et al., 1997). dkk., 1997 Difosfat nukleotida gula to transfer ke Golgi digunakan oleh glycosyltransferases untuk mentransfer gula pada glikoprotein, menghasilkan nukleosidadiphosphates, yang inhibitor Glycosyl transferase. 1992).Mereka dibelah oleh diphosphatases nukleosida, dan nucle- oside monophosphates serve as substrates for antiporters monophosphates oside berfungsi sebagai substrat untuk antiporters to, untuk mengimpor gula difosfat nukleotida (Hirschberg, 1997). 1997).

Mekanisme transportasi melalui stack? Dua model utama telah dikembangkan untuk menjelaskan. organisasi dan fungsi dari stack Golgi. According Menurutke 'model vesikel antar-jemput' (awalnya diusulkan oleh Farquhar dan Palade (1981) sebagai 'cisternal stasioner model'), masing-masing individu cisternum memenuhi set tertentu reaksi pengolahan dan memiliki set sendiri dari enzim. Pengangkutan produk antara cisterna dan pengambilan 'lolos' enzim yang dimediasi oleh vesikel (Copi untuk retrograde dan, mungkin, juga anterograde transport) atau, menurut sebuah variasi dari model ini (sebuah 'tubular intercisternal model') oleh tabung fusogenic, yang tunas yang distabilkan oleh mantel COP. model telah menerima dukungan eksperimental dari penelitian by Rothman and coworkers (Balch et al., 1984; Rothman oleh Rothman dan rekan kerja (Balch et al, 1984;. Rothman dan Wieland, 1996). The model of 'cisternal progression' or 'cisternal

COPI VESICLES

Semua model fungsi golgi setuju bahwa copi vesikel (tetapi tidak COPII vesikel yang keluar dari ruang lingkup dari kajian ini) sangat penting untuk transportasi retrograde. Sebuah model rinci dari kaskade sinyal yang mungkin mengatur copi pembentukan vesikula, yang muncul dari data eksperimental yang cukup tentang ragi dan sel mamalia, dan juga Dictyostelium, telah diusulkan oleh Roth dan Sternweis (1997).

APARAT GOLGI DAN LIPID

GA mampu mensintesis lipid. Misalnya, ubiquinone (salah satu dari kelompok lipid larut kuinon yang mengandung sisi rantai isoprenoid panjang dan fungsi yang di bagian respirasi seluler yang terdiri dari fosforilasi oksidatif dengan elektron-membawa koenzim dalam transportasi elektron dari substrat organik untuk oksigen terutama di sepanjang rantai reaksi terkemuka dari siklus Krebs, terutama: koenzim Q10) dan plastoquinone disintesis dalam membran Golgi daun bayam dan kemudian diangkut ke mitokondria dan chloropasts, masing-masing (Swiezewska et al, 1993;.. Osowska-Rogers et al, 1994). Mekanisme transportasi (tampaknya diarahkan secara eksklusif ke mito-chondria atau kloroplas) masih belum diketahui. Pengakuan lipid mungkin melibatkan sinyal yang berhubungan dengan lipid itu sendiri, spesifisitas protein pembawa dan / atau reseptor lipid tertentu dalam membran sasaran. Keterlibatan GA dalam transportasi intraselular lipid dalam sel tanaman belum dipelajari secara rinci banyak (Moreau dan Cassagne, 1994). Transportasi asam lemak yang sangat panjang telah disarankan untuk terjadi melalui GA, sementara asam lemak rantai panjang dapat diangkut oleh protein mentransfer lipid dalam sel tanaman (Bertho dkk., 1991).

PENUTUPMeskipun sifat pleiomorphic dari GA dan kontroversi seputar penyelidikan, ada hampir konsensus pada inti karakteristik umum untuk organel di semua sel eukariotik. Namun, meyakinkan menjawab dan model yang berbeda masih menimbulkan pro-solusi yang berbeda untuk pertanyaan-pertanyaan. seperti dapat dilihat di atas, pertanyaan kunci masih banyak tidak dapat Beberapa pertanyaan mendasar, untuk pengetahuan kita, belum diselidiki, misalnya: Bagaimana kualitas kontrol, yang harus tidak kurang penting dari itu di UGD (Pedrazzini dkk. , 1997), dilakukan di tumpukan Golgi? Apa masa depan dari setiap protein diproses salah? Apakah mereka diarahkan untuk plasma vacuole/cyto- untuk degradasi, atau dicerna di GA? Dapatkah tumpukan golgi tertentu 'mati', dan jika demikian, bagaimana cara 'mati' dan apa yang waktu hidupnya? Dapat menanam GA muncul de novo, misalnya, dari membran ER? Hal ini masih belum diketahui apa yang mesin molekuler menghalangitambang, meskipun prinsip-prinsip umum organisasi, perbedaan mencolok diamati antara GA tidak hanya dalam kerajaan yang berbeda, tetapi juga di sel-sel dari organisme yang sama pada tahap perkembangan yang berbeda, dalam jaringan yang berbeda dan jenis sel. Apa hukum yang membentuk 'gaya hidup' GA (yang sekarang dapat diamati secara in vivo pada sel mamalia) dalam lingkungan tertentu, misalnya, di bawah kondisi stres? Mengingat perkembangan yang cepat dari lapangan di dua dekade terakhir, tidak mungkin bahwa pertanyaan-pertanyaan saat ini pada fungsi golgi akan mengambil seratus tahun lagi untuk Jawaban. Namun, mengingat kompleksitas organisasi seluler, satu set baru masalah dapat diharapkan muncul yang, sampai saat ini, mungkin hanya isapan jempol dari imajinasi!