17.10
Vesikuläre röhrenförmige Cluster
Nach dem Austrieb aus der ER-Membran verlieren einige COPII-Vesikel ihre Hülle und verschmelzen miteinander, um größere Vesikel und miteinander verbun…
COPII-Vesikel knospen aus spezialisierten Regionen in der ER-Membran, denen gebundene Ribosomen fehlen. Diese Regionen werden als ER-Austrittsstellen bezeichnet und sind über die gesamte ER-Membran verteilt.
Nach dem Knospen werfen einige Transportvesikel ihr Fell ab und verschmelzen miteinander zu größeren Bläschen. Die Fusion zwischen identischen Membrantypen wird als homotypische Fusion bezeichnet.
Im Gegensatz dazu tritt eine heterotypische Fusion auf, wenn nicht identische Membranen fusionieren, wie z. B. ein von Golgi abgeleitetes Vesikel, das mit der ER-Membran fusioniert.
Bei der homotypischen Fusion zwingen N-Ethylmaleimid-sensitive Faktor- oder NSF-Proteine t-SNAREs und v-SNAREs auseinander. Komplementäre SNAREs auf dem benachbarten Vesikel interagieren, und die identischen Membranen verschmelzen.
Eine solche Fusion zwischen COPII-Vesikeln bildet eine ausgedehnte membranöse Struktur, die als vesikulärer tubulärer Cluster oder VTC bezeichnet wird.
Dies geschieht in einer Region zwischen dem ER und Golgi, die als ER-Golgi-Zwischenkompartiment oder ERGIC bezeichnet wird.
Das VTC bewegt sich entlang von Mikrotubuli-Spuren und trägt ER-Proteine, die nicht vollständig gefaltet und funktionsfähig sind, Frachtrezeptoren und SNAREs.
Während er sich bewegt, knospen spontan neue COPI-Vesikel aus den röhrenförmigen Clustern ab. Der Mechanismus des Schaltens des Hüllproteins ist bisher unbekannt.
Diese neuen Transportvesikel transportieren entwichene Fracht, die an der ER-Knospung und der Vesikelfusion beteiligt ist, in einem Prozess, der als ER-Rückholweg bezeichnet wird, zurück zum ER.
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Q1: What are vesicular tubular clusters and where do they form?
Vesicular tubular clusters (VTCs) are larger membranous structures formed when COPII vesicles shed their coat and fuse with one another through homotypic fusion. They form in the ER-Golgi intermediate compartment (ERGIC), a region between the ER and Golgi apparatus. VTCs serve as mobile cargo transport systems that carry ER proteins and cargo receptors toward the Golgi.
Q2: How do COPII vesicles fuse to form vesicular tubular clusters?
COPII vesicles fuse through homotypic fusion, where identical membranes combine. NSF proteins force t-SNAREs and v-SNAREs apart, allowing complementary SNAREs on adjacent vesicles to interact. This interaction triggers membrane fusion between the vesicles, creating the extended membranous structure characteristic of VTCs.
Q3: What cargo do vesicular tubular clusters transport?
VTCs transport ER proteins that are not yet fully folded and functional, cargo receptors, and SNAREs. These components move along microtubule tracks toward the Golgi apparatus. The VTC gradually changes composition as it moves, eventually maturing into the cis Golgi network upon arrival at the Golgi.
Q4: How do vesicular tubular clusters move through the cell?
VTCs move along microtubule tracks with the help of motor proteins such as kinesin and dynein. These motor proteins facilitate transport of the VTC from the ER-Golgi interface toward the Golgi apparatus. As the VTC moves, COPI vesicles spontaneously bud off to retrieve escaped cargo through the ER retrieval pathway.
Q5: What is the difference between homotypic and heterotypic fusion?
Homotypic fusion occurs when identical membrane types fuse together, as when COPII vesicles combine to form VTCs. Heterotypic fusion involves non-identical membranes fusing, such as a Golgi-derived vesicle fusing into the ER membrane. Both fusion types require SNARE proteins and NSF to facilitate membrane merging.
Q6: What happens to COPI vesicles that bud from vesicular tubular clusters?
COPI vesicles spontaneously bud off from VTCs as they move along microtubule tracks. These transport vesicles carry escaped ER cargo proteins that need to be returned to the ER. This recycling process is called the ER retrieval pathway and helps maintain proper protein distribution between the ER and Golgi.
Q7: How do vesicular tubular clusters relate to Golgi maturation?
According to the cisternal maturation model, VTCs arriving from the ER become the cis Golgi network. As they continue moving and changing composition, they mature into medial cisterna and eventually trans-cisterna. This progressive transformation represents a key mechanism of protein transport across the Golgi apparatus.