17.10
Везикулярные трубчатые кластеры
После отпочкования от мембраны ER некоторые везикулы COPII теряют свою оболочку и сливаются друг с другом, образуя более крупные везикулы и взаимосвяз…
Везикулы COPII отпочковываются из специализированных областей мембраны ER, в которых отсутствуют связанные рибосомы. Эти области называются сайтами выхода ER и рассредоточены по всей мембране ER.
После распускания почек некоторые транспортные везикулы сбрасывают шерсть и сливаются друг с другом, образуя более крупные везикулы. Слияние между идентичными типами мембран называется гомотипическим слиянием.
Напротив, гетеротипическое слияние происходит при слиянии неидентичных мембран, таких как везикула, полученная из Гольджи, вливающаяся в мембрану ER.
При гомотипическом слиянии N-этилмалеимид-чувствительный фактор или белки NSF разделяют t-SNARE и v-SNAREs. Комплементарные SNARE на соседней везикуле взаимодействуют, и идентичные мембраны сливаются.
Такое слияние между везикулами COPII образует протяженную мембранную структуру, называемую везикулярным тубулярным кластером или VTC.
Это происходит в области между ER и Гольджи, называемой промежуточным компартментом ER-Гольджи или ERGIC.
VTC движется по дорожкам микротрубочек, перенося белки ER, которые не полностью свернуты и функциональны, рецепторы груза и SNARE.
По мере его движения новые везикулы COPI спонтанно отпочковываются от трубчатых скоплений. Механизм переключения белка оболочки пока неизвестен.
Эти новые транспортные везикулы переносят сбежавший груз, участвующий в почковании ЭР и слиянии везикул, обратно в ЭР в процессе, называемом путем извлечения ЭР.
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.