17.10
Veziküler Tübüler Kümeler
ER membranından tomurcuklandıktan sonra, bazı COPII vezikülleri kaplamalarını kaybeder ve birbirleriyle birleşerek daha büyük veziküller ve veziküler…
COPII vezikülleri, bağlı ribozomları olmayan ER zarındaki özel bölgelerden tomurcuklanır. Bu bölgelere ER çıkış bölgeleri denir ve ER zarı boyunca dağılır.
Tomurcuklandıktan sonra, bazı taşıma vezikülleri tüylerini döker ve daha büyük veziküller oluşturmak için birbirleriyle kaynaşır. Aynı membran tipleri arasındaki füzyona homotipik füzyon denir.
Buna karşılık, heterotipik füzyon, Golgi'den türetilmiş bir vezikülün ER zarına kaynaşması gibi, özdeş olmayan zarlar birleştiğinde meydana gelir.
Homotipik füzyonda, N-etilmaleimid duyarlı faktör veya NSF proteinleri, t-SNARE'leri ve v-SNARE'leri birbirinden ayırmaya zorlar. Bitişik vezikül üzerindeki tamamlayıcı SNARE'ler etkileşime girer ve aynı zarlar birleşir.
COPII vezikülleri arasındaki bu tür bir füzyon, veziküler tübüler küme veya VTC adı verilen genişletilmiş bir membranöz yapı oluşturur.
Bu, ER ve Golgi arasında, ER-Golgi ara bölmesi veya ERGIC adı verilen bir bölgede meydana gelir.
VTC, mikrotübül izleri boyunca hareket eder, tamamen katlanmamış ve işlevsel olmayan ER proteinlerini, kargo reseptörlerini ve SNARE'leri taşır.
Hareket ettikçe, yeni COPI vezikülleri tübüler kümelerden kendiliğinden tomurcuklanır. Kaplama proteinini değiştirme mekanizması henüz bilinmemektedir.
Bu yeni taşıma vezikülleri, ER tomurcuklanması ve vezikül füzyonunda yer alan kaçan kargoyu, ER geri alma yolu adı verilen bir işlemle ER'ye geri taşır.
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.