小胞体とゴルジ装置は、真核生物に見られる 2 つの膜結合オルガネラです。これらのオルガネラは両方とも密接に関連しており、機能的に関連しています。小胞体 (ER) とゴルジ装置はどちらも、細胞の内膜系の 2 つの構成要素です。リソソームと小胞は、内膜系の他の構成要素です。真核細胞には、ラフ ER とスムース ER の 2 種類の ER が見られます。リボソームはラフ ER に結合し、合成されたポリペプチド鎖をラフ ER に輸送します。タンパク質の翻訳後修飾はER内で行われ、タンパク質が成熟します。これらの成熟したタンパク質は、ゴルジ体に輸送されて、最終的な目的地であるリソソーム、原形質膜に輸送されるか、細胞から細胞外環境に分泌されます。細胞外環境への分泌は、エキソサイトーシスによって発生します。
この記事では、
1. 小胞体とは
– 構造、機能
2. ゴルジ装置とは
– 構造、機能
3. 小胞体とゴルジ装置の関係
– 小胞体とゴルジ装置の類似点
– 小胞体とゴルジ装置の違い
4. 小胞体からゴルジ装置へのタンパク質の輸送方法
小胞体とは
真核生物に見られる細胞小器官である小胞体 (ER) には、互いに相互接続された平らな膜状の嚢が含まれています。これらの嚢は、槽と呼ばれる管状の構造です。大槽は、細胞の細胞骨格によってまとめられています。 ER には、滑らかな ER と粗い ER の 2 種類があります。ラフ ER のみが ER の膜に結合したリボソームを含んでいます。 Smooth ER は脂質代謝に関与しています。ラフ ER は、タンパク質合成の部位を提供します。
ゴルジ装置とは
ゴルジ装置は、真核細胞に見られるもう 1 つのオルガネラです。それは、液体で満たされた 4 ～ 6 個の水槽で構成されています。ゴルジ装置は、ペクチンやヘミセルロースなどの炭水化物の合成部位を提供します。動物細胞の細胞外マトリックスに見られるグリコサミノグリカンも、ゴルジ装置で合成されます。ゴルジ体では、シス面とトランス面の 2 つの面を識別できます。
小胞体とゴルジ体の関係
小胞体とゴルジ装置の類似点
小胞体とゴルジ装置の両方が、細胞の内膜系の形成に関与しています。それらは、槽と呼ばれる平らな膜状の液体で満たされた袋で構成されています。大槽は、細胞の細胞骨格によってまとめられています。
Rough ER は、細胞内のタンパク質合成のための部位を提供します。リボソームはラフERの膜に結合しています。翻訳されたタンパク質は、成熟のために小胞体に輸出されます。これらのタンパク質は再びゴルジ体に輸送され、さらに成熟し、最終目的地に向けて選別されます。したがって、小胞体とゴルジ体の両方がタンパク質の成熟に関与しています。新たに合成されたポリペプチド鎖は、小胞体内腔でシャペロンタンパク質と相互作用します。分泌されて細胞表面に向かう予定のタンパク質は、ポリペプチド鎖のシステイン残基間にジスルフィド結合を形成することにより、3D 構造を実現します。システイン残基間のジスルフィド結合の形成は、ER に見られるタンパク質ジスルフィドイソメラーゼによって促進されます。タンパク質が適切な 3D 構造に達すると、シャペロンタンパク質から放出されます。タンパク質への多糖鎖の付加であるグリコシル化は、小胞体でも起こります。通常、膜タンパク質と分泌タンパク質はグリコシル化されています。一部のグリコシル化は ER で発生し、その他はゴルジ体で発生します。
小胞体とゴルジ体の両方が輸送小胞を形成することができます。リソソーム、原形質膜、または分泌物に向かうタンパク質は、COPIIでコーティングされた輸送小胞と呼ばれる小さな輸送小胞によって小胞体からゴルジ体に輸送されます。ゴルジ装置は、選別されたタンパク質を最終目的地に輸送するために、分泌小胞も形成します。細胞の内膜系は 図 1 に示されています .
図 1:細胞の内膜系
小胞体とゴルジ装置の違い
小胞体のシスターネは互いに相互接続されており、細胞全体の高分子の輸送を促進しています。対照的に、ゴルジ装置の槽には 4 ～ 6 個の小さな槽が含まれています。それらは互いに相互接続されていません。しかし、ゴルジ体では cis として 2 つの顔を識別することができます 顔とトランス 顔。 cis からの物質の流れ 水槽からtransへ cisternae はゴルジ体で観察されます。分泌小胞はそのシス面からゴルジに入り、成熟してトランスから解離します 顔。ゴルジ体の両側に見られる管状および大槽構造のネットワークは cis と呼ばれます ゴルジネットワーク (CGN) と trans ゴルジネットワーク (TGN)。 CGN から TGN へのタンパク質の輸送は、血管輸送と呼ばれます。ゴルジ装置の構造は 図 2 に示されています .
小胞体とゴルジ装置は、細胞内の他の機能にも関与しています。 Smooth ER は脂質代謝に関与しています。対照的に、ゴルジ装置は、ペクチンやヘミセルロースのような炭水化物合成のための部位を提供します.動物細胞の細胞外マトリックスに見られるグリコサミノグリカンも、ゴルジ体で合成されます。
図 2:ゴルジ装置
小胞体からゴルジ装置へタンパク質がどのように輸送されるか
翻訳されるほとんどのタンパク質は、小胞体、ゴルジ装置、リソソーム、または細胞膜に送られます。小胞体からゴルジ装置にタンパク質を分泌し、他の目的地に輸送する経路は、生合成分泌経路と呼ばれます。これらのタンパク質は、ラフ ER に結合しているリボソームによって合成されます。翻訳されたポリペプチド鎖はERに輸送されます。タンパク質のフォールディングとプロセシングは小胞体内で行われます。ゴルジ装置は小胞体からタンパク質を受け取る工場です。これは、ER の出口ルートにあります。小胞体から、成熟したタンパク質がゴルジ装置に輸送されます。この輸送は、COPII でコーティングされた輸送小胞と呼ばれる小胞によって発生し、ER 出口部位から出ます。
COPII でコーティングされた輸送小胞は cis からゴルジ体に入る cis の膜と融合することによるオルガネラの顔 水槽。次に、タンパク質はCGNに入り、さらに成熟して最終目的地に向けて準備される間に、TGNに順次輸送されます。ゴルジ装置内のタンパク質は、リソソーム、原形質膜に向かうか、細胞外環境に分泌される可能性があります。 TGN から、成熟タンパク質は分泌小胞によってゴルジ体を出ます。
結論
小胞体、ゴルジ体、リソソーム、分泌小胞を総称して真核細胞の内膜系と呼びます。 ERには、粗い表面と滑らかな表面が含まれています。 Smooth ER は脂質代謝に関与しています。ラフ ER は、リボソームをその膜に結合することにより、タンパク質合成に関与しています。リボソームで合成されたタンパク質は、ラフ ER に輸送されます。小胞体内では、これらのタンパク質は翻訳後修飾によって成熟します。オリゴ糖でタグ付けされたタンパク質は、COPII でコーティングされた小胞と呼ばれる小さな輸送小胞を介して小胞体からゴルジ体に輸送されます。これらのタンパク質は、CGN によってゴルジ体に入り、TGN に輸送されますが、最終的な目的地に輸送されるために選別されます。 CGN から TGN へのタンパク質の輸送は、血管輸送と呼ばれます。血管輸送の間、タンパク質はグリコシル化のような修飾を受けます。選別されたタンパク質は、リソソーム、原形質膜に輸送されるか、細胞外環境に分泌されます。翻訳されたタンパク質がリボソームから小胞体を介してゴルジ体に輸送される経路は、生合成分泌経路と呼ばれます。
参考:
1.クーパー、ジェフリー M.「小胞体」。セル:分子アプローチ。第2版。米国国立医学図書館、1970 年 1 月 1 日。ウェブ。 2017.4.24.
2.クーパー、ジェフリー M.「ゴルジ装置」。セル:分子アプローチ。第2版。米国国立医学図書館、1970 年 1 月 1 日。ウェブ。 2017.4.24.
3.アルバーツ、ブルース。 「ERからゴルジ装置を介した輸送。」細胞の分子生物学。第4版。米国国立医学図書館、1970 年 1 月 1 日。ウェブ。 2017 年 4 月 24 日
画像提供:
1.マリアナ・ルイス・レディオブハットによる「子宮内膜システム図en」–（パブリックドメイン）コモンズウィキメディア経由
2. 「ゴルジ体（ボーダレスバージョン）-en」Kelvinsong著–コモンズウィキメディア経由の自作（CC BY 3.0）
