17.10
לאחר הנצה מתוך קרום ה-ER, חלק מהשלפוחיות של COPII מאבדות את הציפוי שלהן ומתמזגות אחת עם השנייה ליצירת שלפוחיות גדולות יותר וצינוריות מחוברות זו לזו הנ…
ניצני שלפוחיות COPII מאזורים מיוחדים בקרום המיון חסרי ריבוזומים קשורים. אזורים אלה נקראים אתרי יציאה מחדר מיון והם מפוזרים ברחבי קרום המיון.
לאחר הניצנים, חלק משלפוחיות ההובלה משילות את פרוותן ומתמזגות זו עם זו ליצירת שלפוחיות גדולות יותר. איחוי בין סוגי ממברנות זהים נקרא היתוך הומוטיפי.
לעומת זאת, איחוי הטרוטיפי מתרחש כאשר ממברנות לא זהות מתמזגות, כגון שלפוחית שמקורה בגולג'י ומתמזגת לתוך קרום המיון.
בהיתוך הומוטיפי, N-ethylmaleimide sensitive factor או חלבוני NSF מאלצים t-SNAREs ו-v-SNAREs בנפרד זה מזה. SNAREs משלימים על שלפוחית סמוכה אינטראקציה, ואת הקרומים הזהים להתמזג.
איחוי כזה בין שלפוחיות COPII יוצר מבנה קרום מורחב הנקרא אשכול צינורי שלפוחית או VTC.
תופעה זו מתרחשת באזור שבין חדר המיון לגולג'י, הנקרא תא הביניים ER-Golgi או ERGIC.
ה-VTC נע לאורך מסלולי מיקרוטובול, נושא חלבוני ER שאינם מקופלים ומתפקדים במלואם, קולטני מטען ו-SNAREs.
תוך כדי תנועה, שלפוחיות COPI חדשות יוצאות באופן ספונטני מהאשכולות הצינוריים. מנגנון החלפת חלבון הפרווה עדיין אינו ידוע.
שלפוחיות הובלה חדשות אלה נושאות מטען שנמלט המעורב בניצני המיון ובאיחוי השלפוחיות חזרה לחדר המיון בתהליך שנקרא מסלול שליפת ER.
View the full transcript and gain access to JoVE Core videos
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.