Prof.Dr.Melek Öztürk

Prof.Dr.Müjgan Cengiz

İ.Ü. Cerrahpaşa Tıp Fakültesi

Tıbbi Biyoloji AD

Endoplazmik Retikulum

Endoplazmik Retikulum

Hücrede yapı ve fonksiyon olarak

birbirinden farklı iki ER vardır

1. Granüllü ER (GER)

2. Düz yüzlü ER (DER)

Mikrozomlar

• Homojenizasyon ile kırılan ER’a Ultrasantrifüj yöntemi

uygulandığında iki farklı ER sistemi birbirinden ayrı fazlar

olarak ayrılabilir.

• 100-200 nm çapında küçük kapalı kesecikler “mikrozomlar”

elde edilir.

• ER nin fonksiyonlarının in vitro da incelenmesi için ideal

yapılardır

• Tübül veya vesiküller şeklinde

• GER membranlarından türevlenir

• Protein sentezine katılmaz

• Farklı hücrelerde farklı işlevleri vardır

Düz yüzlü ER (DER)

Özelleşmiş hücrelerde özel işlevleri vardır

• Lipid Biyosentezi

• Lipid Taşınması

• Steroid Hormon Sentezi

• Kas Kasılması

• Sinaps

• Metabolik işlevler

Fonksiyonları:

1- Lipid biyosentezi

• Hücre membran fosfolipidleri

• fosfogliseridler

• kolestrol

• Tüm hücrsel lipidler (trigliseridler)

bu sentezler aktif tarafları DER membranının sitozol

tarafına bakan yüzünde bulunan özel enzimler

tarafından katalizlenir

2- Lipid transportu

• İnce barsak epitel hücrelerinde difüzyon ile:

• monogliserid ve yağ asitleri hücre içine alınır,

• DER içine verilir, Trigliseridlere çevrilir, (Açil-CoA

sentetaz, Açiltransferaz)

• Golgiye geçer apolipoproteinler oluşturulur

• Lenfe veya kan damarına verilir.

3- Steroid Hormon Sentezi:

• Kolesterolden Steroid hormonlarının biyosentezi

hem mitokondriyum hem de DER de yer alan bir

grup oksidatif enzim (CYP11A1) tarafından

gerçekleştirilirir.

Testiste Leydig hücrelerinin Testesteron ,

Ovaryumda corpus luteumda progesteron,

Suprarenal guddede aldesteron,

mineralokortikosteroid

Bu hücrelerin sitoplazmasında bol miktarda DER bulunur

4- Kas kasılmasında işlev görür.

Ca +2 iyon düzenlenmesinde iş görür.

• Sarkoplazmik retikulum

membranları Ca+2-ATPaz pompaları içerir

• Ca+2 DER içinde bulunur uyarı

ile dışarı salınır kasılma işlemine katılır

Sarkoplazmik retikulum=DER

5-Nöronlarda sinaps işlevi

• Sinir Hücrelerinde “Sinaps” sırasında gerekli

Ca+2 iyon regülasyonunda DER iş görür

• Nöronların akson ucundaki sinir

sonlanmalarında çok sayıda küçük DER

veziküller bulunur

6- Metabolik işlevlere katılır.

Karaciğerde;

Safra ve kolesterol sentezine ,

Glikojenin yıkımına (glukoz -6-fosfataz)

İlaç, hormon ve alkol detoksifikasyonuna

(p-450 enzim (CYP enzim) ailesi) katılır. (P-450 enzim sistemi (sitokom oksidazlar) toksik ajanların suda

çözünür hale getirilmesinde rol oynarlar)

Sitokrom P450 enzimlerine ait örnekler;

Enzimler Eski tanımı Yeni tanımı

11-β-hidroksilaz P450C11 CYP11B1

Aldosteron sentaz P450C11AS CYP11B2

21-hidroksilaz P450C21 CYP21A2

Aromataz P450aro CYP19

17-α-hidroksilaz P450C17 CYP17

Granüllü ER (GER)

• Işık mikroskopunda bazik boyalar ile boyanarak

gözlenebilirler.

( Örn; perikaryon da -Nissl maddelerinin

gösterilmesi)

• Elektron mikroskobunda; Ünit membranla

kaplı, birbirine paralel ve birbiri ile bağlantılı

özellikle nukleus membranı ile de devamlılık

gösteren keseler ( sarnıçlar = sisternalar)

den oluşur.

Protein sentezinin fazla olduğu hücrelerde yoğun olarak bulunur. Örneğin;

• Ekzokrin pankreasın asinar hücrelerinde Zimojen granüllerindeki sindirim enzimlerinin sentezinde,

• Plazma hücrelerinin Ig sentezinde,

• Perikaryon sinir hücrelerinde nörotransmiter ( sinir ileti maddesi) sentezinde,

• Makrofajlarda lizozomal enzimlerin sentezinde iş gördüklerinden bu hücrelerde çok fazla miktarda GER gözlenir.

Granüllü ER (GER)

GER

• GER in en önemli işlevi “Vektöryel protein sentezi” nde rol almasıdır.

Hücrenin

* Salgı proteinleri

* Lizozomal enzimleri

* Plazma membranı

glikoproteinlerinin sentezi

GER e bağlı ribozomlarda

gerçekleşir.

• Bu sentez Sinyal Hipotezi ile açıklanır

• Sinyal Hipotezi ilk kez 1970 li yıllarda Bobel

ve Sabatini tarafından ortaya konmuştur

• Günter Blobel bu çalışmaları ile 1999 Nobel

Tıp Fizyoloji Ödülünü almıştır

((1999 Nobel Prize in Physiology or Medicine has been awarded to Günter Blobel,

of the Rockefeller University, for ''the discovery that proteins have intrinsic signals

that govern their transport and localisation in the cell''. ))

Sinyal Hipotezi

• Yukarıda sayılan proteinlere ait m-RNA ların başlangıcında

özel bir nukleotid dizisi bulunur. (sinyal dizisi)

• Bu diziden 15-30 a.a. lik sinyal peptid sentezlenir (serbest

ribozomlarda)

• Sinyal peptid , sinyal tanıyan partikül

(STP;7 protein +7S RNA molekülü)

tarafından tanınır ve bağlanırlar.

• STP ,ribozomun A-bölgesini de tanıyarak bağlanır, protein sentezi bu aşamada duraklar.

• STP nin bir üçüncü bağlanma yeri vardır;

ER memranında ki STP-reseptörüne.

• Ribozom+STP+Sinyal Peptid Kompleksi bu reseptöre

bağlanır. (Ribozomların ER membranlarına tutunması)

• STP kompleksten ayrılır ve yeni bir döngüye katılır

• Protein sentezi bu aşamada yeniden başlar

ER memranlarında ayrıca ribozomun BAÜ’ne bağlandığı

riboporinler (Translokon; Sec61 protein) bulunur ve

bunların oluşturduğu porlardan sinyal peptid lümene salınır

1-Sinyal peptid sinyal peptidazlar tarafından kesilir

2- Polipeptid zincirine oligosakkarit zincirleri

eklenir (Glikozilasyon ; glikoproteinlerin sentezi)

GER de başlar Trans- Golgi de sona erer

Translasyon sonrası lümen de çeşitli işlemler gerçekleşir

glikozilasyon

• Sitozolde hazırlanan oligosakkarit kompleks

membrana bağlı dolikol adlı fosfolipid e

eklenir , flip-flop hareketi ile GER lümeni içine

alınır

• Polipeptid üzerindeki “Asp-X-Ser/Thr”

aa’lerinin olduğu bölgelere enzimatik bir işlem

ile bağlanır

3- Polipeptid katlanmalara uğrar ,

Yanlış protein katlanmaları düzeltilir (BiP ler –

bağlanıcı proteinler- yardımı ile)

Polipeptid katlanmalarında; Kalneksin ve Kalretikülin iş görür Katlanmalarda disülfit bağları ( disülfid izomeraz enzimi)

kurulur

• Doğru katlanamayan bozuk proteinler parçalanmak üzere

traslokonlar yolu ile GER den dışarı atılır, ubikuitin eklenir ve

proteozomlara yönlenerek orada parçalanır

• GER lümeninde işlev gören yerleşik proteinler kaza ile Golgiye kaçarlarsa Golgi’den seçilerek tekrar GER’e geri alınırlar

• Bu proteinlerin “KDEL” aa lerini içeren özel bölgeleri vardır . Özel reseptörlerce tanınırlar

Sentezlenen proteinler daha ileri değişiklikler

için Golgi kompleksine gönderilir.

ER Stresi • Endoplazmik Retikulum (ER)

ökaryotik hücrelerde sentez ve salgılanma yolağında ana organeldir.

salgı proteinleri

plazma membran proteinleri

lizozomal proteinleri

• foldazlar (katlanmayı katalizleyen enzimler ve moleküller)

• şaperonlar (agregasyonu önleyerek protein katlanmasına yardımcı olan proteinler)

• glikozilasyon enzimleri (oligosakkarit eklenmesini katalizleyen proteinler)

sentez

glikozilasyon

katlanma

ER Stresi

yanlış katlanmış veya hiç katlanamamış proteinlerin üretilmesine neden

olan faktörler;

oksijen, glukoz, pH, ATP, Ca+2

hücrelerin yaşamsal fonksiyonlarını bozar bu işlem

“proteotoksisite” veya “ER stresi” olarak adlandırılır.

ER stresinin nedenleri

• protein glikolizasyonunun bozulması,

• disülfit bağların oluşumunda azalma,

• ER lümeninde Ca+2 azalması,

• ER’dan Golgi’ye protein transportunun bozulması

Apoptoz

katlanmamış

protein

ER şaperon

transkripsiyonu Hücre ölümü

Protein sentezinin

engellenmesi

ER

nukleus

Parçalanma

proteazom

Hücre ER stresinden dört

farklı cevap yolağı ile

korunmaya çalışır

“ER stresine cevap”

1- ER şaperonlarının transkripsiyonunu uyarmak,

2- Yeni protein sentezlenmesini engellemek,

3- Hatalı katlanmış proteinleri proteazomlara göndermek,

4- Apoptotik hücre ölümüne yol açmak.

KASPAZ-12 APOPTOZ

(Programlı hücre ölümü)

ER stresine cevap proteinleri:

PERK, ATF6 ve IRE

IRE-1 (Endoribonukleaz ve ser-thr kinaz), PERK (RNA-bağlı protein kinaz benzeri ER eIF2α kinaz) ATF6 (Transkripsiyon faktörü-6 aktive edici protein). ER stres sinyallerini nukleusa iletip şaperon gen ekspresyonunu uyarırlar

GER’de Protein Katlanmasına Bağlı Hastalıklar:

• GERdeki protein katlamalarına ve katlanmanın

kalite-kontrol işlemine katılan mekanizmalarda

oluşan hatalar ile çeşitli hastalıklar arasında

yakın ilişkiler bulunur.

• Tip 2 diyabet

• Lizozomal depo hastalıkları

• Kistik fibroz

• Anfizem

• Konjenital hipertroidizim