Endoplasmatiska retiklet

Det endoplasmatiska retiklet (ER) är ett nätverk av sammankopplade, membranomslutna rör som utgår från cellkärnan. ER:s membran är kontinuerligt med det yttre kärnmembranet.

Två huvudtyper av ERDet finns två huvudtyper av ER:

Granulärt ER: Kallas så eftersom ribosomer fäster på membranets utsida. Här sker syntes av lösliga och membranbundna proteiner som ska vara kvar i ER eller som ska till Golgiapparaten, lysosomen, plasmamembranet eller som ska utsöndras.

Slätt ER: Här sker syntes av olika lipider, exempelvis hormoner, och vissa viktiga lipidmodifieringar.

Translation av proteiner vid ERProteiner som ska till ER för vidare behandling translateras av ribosomer bundna till ER-membranet. Det kodande mRNA:t börjar dock translateras av fria ribosomer i cytosolen, men när en viss signalsekvens av proteinet har translaterats, kommer en signal recognition particle, SRP, binda till sekvensen och samtidigt stoppa translationen av proteinet. Därefter förs ribosomen till ER-membranet.

I ER-membranet finns en SRP-receptor som binder in SRP och den medföljande ribosomen. Därefter dissocierar SRP och återanvänds, och ribosomen fäster på en translokator i ER-membranet. Därefter påbörjas translationen igen, och den växande polypeptidkedjan leds genom translokatorn in i ER-lumen. Detta är ett exempel på cotranslationell translokation.

I cytosolen finns en gemensam pool av ribosomer som både används fritt ute i cytosolen och bundna till ER. I båda fallen bildar de samarbetande polyribosomer som katalyserar translationen av en och samma mRNA-molekyl.

Membranproteiner i ERProteinet som translokeras genom ER-membranet veckas till sin funktionella form först efter att det passerat membranet. Signalsekvensen som behövdes vid inbindningen av SRP klyvs bort under translokationen av ett signalpeptidas.

MembranproteinerVissa proteiner hör hemma i ER-membranet. Mekanismerna för att fästa dessa i membranet förlitar sig på olika start- och stopptransfersekvenser.

Ett membranprotein som bara spänner membranet en gång innehåller bara en hydrofob stopptransfersignal som avbryter translokationen. Detta protein binds då till membranet genom stopptransfersekvensen, och den initiala signalsekvensen klyvs bort.

Om det transmembrana proteinet (som bara spänner membranet en gång) inte har starttransfersekvensen vid N-terminalen, utan mitt i aminosyrakedjan, kan

peptidkedjan föras in i translokatorn på två sätt (se bild). Detta leder till två möjliga konfigurationer för det transmembrana proteinet: antingen är N-terminalen i ER-lumen och C-terminalen i cytosolen, eller så sker det omvända.

Vissa transmembrana ER-proteiner har en stopp- och en starttransfersekvens som interagerar för att proteinet ska spänna membranet två gånger. Även här sitter starttransfersekvensen mitt i aminosyrakedjan, och både den och stopptransfersignalen hålls kvar i translokatorn, för att sedan släppas ut i membranet.

När det gäller proteiner som spänner membranet ett flertal gånger innehåller proteinet en räcka start- och stopptransfersekvenser som tillsammans styr proteinets topografi och fästning i membranet.

Proteinglykosylering i ERDe posttranslationella modifieringarna av proteiner påbörjas i ER, och avslutas sedan i Golgiapparaten. I ER sker endast N-glykosylering, då en grundstomme av mannos fästs på proteinerna.

Bredvid translokatorn i ER-membranet sitter ett oligosackaryltransferas som fäster denna mannosrika oligosackarid med en N-glykosidbindning till en asparaginrest i peptidkedjan som matas in i ER-lumen.

VeckningskontrollGlykosyleringen av proteiner i ER fungerar som en veckningskontroll. Först trimmas glukosmolekyler bort från oligosackaridkedjan på proteinet. Den kvarvarande glukosmolekylen kan nu kännas igen av och bindas till ett chaperon som kallas calnexin, som sitter fast i ER-membranet. Chaperonet håller kvar proteinet så att det kan veckas rätt. Proteinet släpps när glukosmolekylen tas bort av ett glukosidas, och här möts proteinet av ett vägskäl. Om proteinet fortfarande är felveckat kommer ett glukosyltransferas fästa en ny glukosmolekyl på oligosackaridkedjan, och calnexinet får försöka igen. Är proteinet däremot korrekt veckat kommer det lämna ER (se figur 12-53 i ”The Cell”).

Unfolded protein responseOm det finns för få chaperoner i ER-lumen kommer de felveckade proteinerna aktivera transmembrana kinaser (sensorer) som då i par bildar en ribonukleasdomän. Denna domän kommer splitsa bort introner från pre-mRNA-molekyler, som då blir till aktivt mRNA som kan translateras till ett genreglerande protein. Detta protein aktiverar gener som kodar för ER-chaperoner. Dessa chaperoner förs till ER och undsätter vid veckningen.

GPI-förankringVissa proteiner i ER binds till GPI-ankare direkt efter translokationen. C-terminalen är då fortfarande fastsatt i membranet, och när den klyvs från membranet kommer den nya C-terminalen direkt binda till ett redan bildat GPI-ankare i membranet.

Slätt ERSlätt ER brukar finnas i skikt mellan granulärt ER. De flesta celler har en liten mängd slätt ER, men vissa specialiserade celler, såsom leverceller och celler i endokrina organ, har en stor andel slätt ER, då de är steroidutsöndrande. I släta ER finns även utsläppspunkter för de vesiklar som ska vidare till Golgiapparaten.

Muskelceller har en egen typ av ER som kallas sarkoplasmatiska retiklet.