Mécanisme derrière l'usine flétrissement clarifié

Une équipe de recherche dirigée par Professeur agrégé Miyake Chikahiro et doctorant Takagi Daisuke de la Graduate School de l'Université de Kobe des sciences agricoles ont reproduit la réaction dans laquelle les espèces réactives de l'oxygène nocif sont créées lors de la photosynthèse des plantes, et clarifié un mécanisme derrière flétrissement de la plante. Cette découverte pourrait aider à assurer un approvisionnement alimentaire stable en cultivant des plantes qui peuvent résister à des contraintes environnementales telles que le réchauffement climatique. Les résultats ont été publiés le 2 Mars dans la version en ligne de physiologie végétale.

La majorité des plantes dépendent de la photosynthèse comme source d'énergie essentielle. Cependant, lorsque l'énergie nécessaire à la photosynthèse de la lumière est absorbée en excès, les espèces réactives de l'oxygène (ERO) nocives sont produites. Dans la plupart des cas les plantes utilisent des enzymes pour traiter ces espèces réactives de l'oxygène. Si les plantes sont exposées à des stress environnementaux tels que le manque d'eau ou de minéraux en excès, leur capacité de photosynthèse est réduite, le mécanisme d'élimination ROS ne peut pas suivre le ROS produit à partir de l'énergie de l'excès de lumière, et les plantes se dessèchent et meurent. Les chercheurs savaient déjà que les ROS sont produites au sein de chloroplastes dans les cellules végétales, mais l'emplacement exact et le mécanisme derrière ce ne sont pas claires.

Le groupe de recherche du professeur Miyake extrait chloroplastes et membranes thylacoïdes de feuilles, et les exposait à un excès de lumière en utilisant répétitive éclairage à impulsions courtes. À la suite de ce traitement, une particule connue comme "P700" qui absorbe l'énergie lumineuse à l'intérieur du photosystème ï ¹ cessé de fonctionner, ainsi que trois types d'espèces réactives de l'oxygène ont été produits: les radicaux superoxydes (O2 -), le radical hydroxyle (OH •) et l'oxygène singulet (1O2). Ils ont en outre confirmé que, en limitant le flux d'électrons à photosystème I la production d'espèces réactives de l'oxygène a été supprimé.

En raison de facteurs tels que le réchauffement de la planète, l'environnement naturel de la Terre est de plus en plus inhospitalière pour la vie végétale. "En révélant le mécanisme pour la production de ROS et une partie de son mécanisme de réglementation, il existe des possibilités futures pour assurer un approvisionnement alimentaire stable malgré le réchauffement climatique», a déclaré le professeur Miyake. "La prochaine étape est de révéler le mécanisme réglementaire pour ROS à un niveau moléculaire."

La chaîne polypeptidique traverse une Pore aqueuse dans le Translocator

La chaîne polypeptidique traverse une Pore aqueuse dans le Translocator

On a longtemps débattu pour savoir si polypeptidiques chaînes sont transférées à travers le ER membrane en contact direct avec la bicouche lipidique ou à travers un pore dans une translocation de protéines. Le débat est terminé par la purification de la protéine de translocation, qui a été montré pour former une porosité remplie d'eau dans la membrane à travers laquelle la chaîne polypeptidique traverse la membrane. Le translocateur, appelée la Sec61 complexe, est constitué de trois ou quatre complexes de protéines, chacun étant composé de trois protéines transmembranaires, qui assemblent en une structure donutlike.

La figure 1 ribosome lié à la protéine

 translocateur Sec61

Quand un ribosome se fixe, le trou central dans les lignes Translocator avec un tunnel dans la grande ribosomique sous - unité à travers laquelle la croissance polypeptidique issues de la chaîne du ribosome (figure 1).

Le ribosome lié forme un joint étanche avec le translocator, de telle sorte que l'espace intérieur du ribosome est continue avec la lumière de l’ER et aucune molécule ne peut échapper à la salle d’urgence (Figure 2 ). 

Le pore dans la translocation ne peut pas être ouvert en permanence, cependant; si elle était, Ca 2+ serait une fuite hors de la salle d’urgence lorsque le ribosome se détache. On pense qu'une ER luminale protéine sert de bouchon ou que le translocateur lui - même peut se réarranger pour fermer les pores en l’absence de ribosome est lié. Ainsi, la porosité est une structure dynamique qui ouvre seulement transitoirement lorsque ribosomes avec une chaîne polypeptidique en croissance se fixe à l'ER membrane.

La figure 2 de preuve pour une porosité aqueuse

 continue joignant la lumière du RE et l'intérieur du ribosome

Un ribosome lié à la protéine translocator Sec61. (A) Une reconstitution du complexe à partir d'images microscopiques électrons vus depuis le côté. (B) Une vue de la translocation vue depuis le haut (regardant vers le bas sur la membrane). (C) un schéma de principe (A) Une reconstitution du complexe à partir d’électrons d’images microscopiques vus depuis le côté. (B) Une vue de la translocation vue depuis le haut (regardant vers le bas sur la membrane ). (C) un dessin schématique d'un ribosome liée à la membrane attachée à la translocation. Le pore central dans les lignes de Translocator vers le haut avec le tunnel dans la grande ribosomique sous - unité, à travers laquelle la croissance polypeptidique issues de la chaîne du ribosome 

La preuve d'une porosité aqueuse continue joignant la lumière du RE et l'intérieur du ribosome. Dans cette expérience, un colorant fluorescent est fixé à une partie de la chaîne polypeptidique en croissance qui est encore contenu dans le ribosome. (A) Dans les ribosomes libres, Dans cette expérience, un colorant fluorescent est fixé à une partie de la culture le polypeptide à chaîne qui est encore contenu dans le ribosome. (A) Dans les ribosomes libres, le colorant est accessible à des ions iodure en solution dans le cytosol. Ces ions étanchent la fluorescence quand elles entrent en contact avec le colorant. (B) En revanche, quand un ribosome est une membrane liØe, un joint étanche est formé entre le ribosome et le RE membrane qui empêche l’accès des ions iodure ci - dessus dans le colorant. (C) Lorsque les ions iodure sont ajoutés à la lumière du RE, ils peuvent diffuser à travers le translocateur tout le chemin dans le tunnel ribosome pour étancher le colorant à l’intérieur du ribosome lié à la membrane.

La séquence signal de la croissance polypeptidique chaîne est considéré comme déclenchant l'ouverture du pore: d' après la séquence signal est libéré de la SRP et la chaîne en croissance a atteint une longueur suffisante, la séquence de signal se lie à un site spécifique à l’intérieur du pore lui - même, ce qui ouvre les pores. Une séquence signal ER est donc reconnu deux fois: d' abord, par une SRP dans le cytosol, puis par un site de liaison dans le RE translocateur des protéines. Cela peut aider à assurer que seules les protéines appropriées entrent dans la lumière du RE.

La particules de reconnaissance de signal (PRS)

La particules de reconnaissance de signal (PRS) dirige ER Signal Sequences à un récepteur spécifique dans la membrane rugueux ER

La séquence signal ER est guidé vers l'ER membrane par au moins deux composants: une particule de reconnaissance du signal (SRP), dont les cycles entre la membrane du RE et le cytosol et se fixe sur la séquence de signal, et un PRS du récepteur dans la membrane du RE. La (PRS) est un complexe de particules composé de six différents chaînes polypeptides  liées à une seule petite molécule ARN  (Figure 1A). Des homologues de SRP et son récepteur se trouvent dans tous les organismes qui ont été étudiés, ce qui indique que cette protéine mécanisme ciblé vers surgi tôt dans l’évolution et a été conservé.

La particule de reconnaissance du signal (PRS). (A) Un (PRS) mammifère est un complexe de forme allongée contenant six sous-unités protéiques et une molécule d'ARN (PRS) (ARN). Une extrémité de la SRP se lie à une séquence signal ER sur une chaîne polypeptidique en croissance, tandis que l'autre se fixe d’extrémité 

(A) Un mammifère SRP est une forme allongée complexe contenant six protéines sous - unités et une ARN molécule SRP (ARN). Une extrémité de la SRP se lie à une séquence signal ER sur un croissant polypeptide à chaîne, tandis que l'autre extrémité se fixe au ribosome lui - même et interrompt la traduction. L'ARN dans la particule peut médier une interaction avec l'ARN ribosomal. (B) La structure cristalline de la séquence de signal de liaison de domaine d'une SRP de bactéries sous - unité. Le domaine contient une grande poche, exposée de liaison qui est bordée par des acides aminés hydrophobes, un grand nombre qui sont methionines. Le contour de la poche est en grisé pour souligner son emplacement. Les chaînes latérales flexibles de méthionine sont idéales pour la construction de sites de liaison hydrophobes adaptables pour d'autres protéines. Calmoduline, par exemple , se lie à de nombreuses protéines cibles différentes, et, comme SRP, contient des taches de methionines pour réprimer les cibles de forme différente (voir Figure 15-40). (A, adapté de V. Siegel et P. Walter, Nature 320:.. 82-84, 1986; B, adapté de Keenan et al, Cell 94: 181-191,1998)

Figure 1B 

 La particule de reconnaissance du signal (SRP)

ER séquences de signaux varient considérablement en acides aminés séquence, mais chacun a huit ou plusieurs acides aminés non polaires en son centre (voir tableau 12-3, p. 667). Comment peut SRP se lient spécifiquement à tant de séquences différentes? La réponse est venue de la structure cristalline de la SRP protéine, ce qui montre que le signal-sequence- site de liaison est une grande poche hydrophobe bordée par methionines (Figure 1B). 

Parce que les methionines ont un non ramifiées, des chaînes latérales flexibles, la poche est suffisamment plastique pour accueillir des séquencA Signal-reconnaissance de particules (SRP) Dirige ER Signal Sequences à un récepteur spécifique dans la membrane Rugueux ER

La séquence signal ER est guidé vers l'ER membrane par au moins deux composants: une particule de reconnaissance du signal (SRP), dont les cycles entre la membrane du RE et le cytosol et se fixe sur la séquence de signal, et un PRS du récepteur dans la membrane du RE. Le SRP est un complexe de particules composé de six différents polypeptides chaînes liées à une seule petite ARN molécule (Figure 1A). 

Figure 1A 

 La particule de reconnaissance du signal (SRP)

Des homologues de SRP et son récepteur se trouvent dans tous les organismes qui ont été étudiés, ce qui indique que cette protéine mécanisme ciblé vers surgi tôt dans l’évolution et a été conservé.

ER séquences de signaux varient considérablement en acides aminés séquence, mais chacun a huit ou plusieurs acides aminés non polaires en son centre (voir tableau 1). 

Tableau 1 Certaines séquences de signaux typiques

 tableau 1

Comment peut SRP se lient spécifiquement à tant de séquences différentes? La réponse est venue de la structure cristalline de la SRP protéine, ce qui montre que le signal-sequence- site de liaison est une grande poche hydrophobe bordée par methionines (Figure 1 B). Parce que methionines ont un non ramifiées, des chaînes latérales flexibles, la poche est suffisamment plastique pour accueillir des séquences signal hydrophobes des séquences différentes et des formes.

Le SRP se lie à la séquence signal d'urgence dès que le peptide a émergé du ribosome. Cela provoque une pause dans la protéine de synthèse, la pause donne probablement suffisamment de temps pour se lier aux ribosomes à l'ER membrane avant la synthèse du polypeptide de la chaîne est terminée, ce qui garantit que la protéine ne soit pas libéré dans le cytosol. Ce dispositif de sécurité peut être particulièrement important pour les hydrolases sécrétées et lysosomales qui pourraient causer des ravages dans le cytosol; Cependant, les cellules qui sécrètent de grandes quantités d'hydrolases prendre la précaution supplémentaire d'avoir des concentrations élevées d'inhibiteurs de l'hydrolase dans leur cytosol.

Figure 2 

Comment les séquences de signaux ER et les

 ribosomes directs SRP la membrane du RE

ER comment les séquences signal et les ribosomes directs SRP sur la membrane du RE. Le SRP et son récepteur sont censés agir de concert. Le SRP se lie à la fois la séquence signal ER exposé et Le SRP et son récepteur sont censés agir de concert. Le SRP se lie à la fois à l'exposition séquence signal RE et les ribosomes, induisant de ce fait une pause dans la traduction. Le récepteur de la SRP dans l’ER membrane, qui est composé de deux différents polypeptides chaînes, lie la SRP-ribosome complexe et dirige vers le téléporteur. Dans un mal compris la réaction, le SRP et récepteur de la SRP sont ensuite libérés, laissant le ribosome lié à la translocation dans la membrane du RE. Translocateur insère ensuite la chaîne de polypeptide dans la membrane et le transfère à travers la bicouche lipidique. Parce que l'une des protéines SRP et les deux chaînes du récepteur SRP contiennent GTP domaines de liaison, on pense que des changements conformationnels qui se produisent au cours des cycles de liaison GTP et l'hydrolyse veille à ce que la libération SRP se produit seulement après que le ribosome a être correctement engagé avec la translocation dans la membrane du RE. La translocation est fermée (indiqué schématiquement par la bougie d'ER-luminal) jusqu'à ce que le ribosome soit lié, de sorte que la barrière de perméabilité de la membrane du RE est maintenue en tout temps.ibosome, induisant de ce fait une pause dans la traduction. Le récepteur de la SRP 

Sequences Signal ont été découverts en protéines importée

Les séquences signal (et la séquence signal de stratégie de protéine tri) ont été découverts dans les années 1970 dans les protéines sécrétées qui sont en translocation à travers le ER membrane comme une première étape vers leur sortie éventuelle de la cellule. Dans l'expérience clé, les ARNm codant pour une protéine sécrétée a été traduit par les ribosomes in vitro. Quand les microsomes ont été omis dans ce système acellulaire, la protéine synthétisée est légèrement plus grande que la protéine sécrétée normale, la longueur supplémentaire étant le peptide de tête N-terminale. En présence de microsomes dérivés du RE rugueux, cependant, une protéine de la taille correcte a été produite. Ces résultats ont été expliqués par l'hypothèse du signal, ce qui a postulé que le leader sert séquence signal ER qui dirige la protéine secrétée à la membrane du RE et est ensuite éliminé par clivage par une peptidase de signal dans la membrane du RE avant que le polypeptide de chaîne a été achevé (La Figure 1).

Figure 1 L'hypothèse de signal

L'hypothèse de signal. Une représentation simplifiée d'une protéine de translocation à travers la membrane du RE, comme proposé initialement. Lorsque la séquence signal ER émerge du ribosome, réalise le ribosome à un translocateur sur la membrane du RE qui forme un pore dans Une vue simplifiée de la protéine translocation à travers la ER membrane , comme initialement proposé. Lorsque la séquence signal ER émerge du ribosome, il dirige le ribosome à un translocateur sur la membrane du RE qui forme un pore dans la membrane à travers laquelle le polypeptide est transloqué. La séquence signal est coupée durant la translation par une peptidase signal et la protéine mature est libérée dans la lumière du RE immédiatement après avoir été synthétisé. Nous savons maintenant que l'hypothèse est correcte dans les grandes lignes, mais que des composants supplémentaires en plus de ceux représentés sur cette figure sont obligatoires. Selon l'hypothèse du signal, la sécrétion de protéines doit être extrudée dans la lumière du microsome pendant sa synthèse in vitro. Cela peut être démontré par un traitement avec une protéase: une protéine nouvellement synthétisée faite en l'absence de microsomes est dégradée lorsque la protéase est ajoutée au milieu, tandis que la même protéine fabriquée en présence de microsomes reste intact car il est protégé par la microsomale membrane. Lorsque les protéines sans ER séquences de signaux sont synthétisés de façon similaire in vitro, ils ne sont pas importés dans les microsomes et sont donc dégradées par le traitement de la protéase.

L'hypothèse du signal a été soigneusement testé par des expériences génétiques et biochimiques et se trouve à appliquer à la fois des cellules végétales et animales, ainsi que pour la protéine translocation à travers la bactérienne membrane plasmique et, comme nous l’avons vu, les membranes des mitochondries, les chloroplastes, et peroxysomes. N-terminaux ER séquences de signaux guider non seulement des protéines sécrétées solubles, mais aussi les précurseurs de toutes les autres protéines produites par les ribosomes liés à la membrane du RE rugueux, y compris des protéines de membrane. La fonction de signalisation de ces peptides a été démontrée en utilisant directement l’ADN recombinant des techniques pour joindre des séquences signal ER de protéines qui ne possèdent généralement pas eux; les protéines de fusion résultantes sont dirigées vers le RE.

Les systèmes exempts de cellules dans lesquelles les protéines sont importées dans des microsomes ont fourni des procédures de dosage puissants pour l’identification, la purification, et d’étudier les différentes composantes de la machinerie moléculaire responsable de l’ER processus d'importation.

Régions rugueuses et lisses d’ER séparées

Pour étudier les fonctions et la biochimie de l’ER, il est nécessaire d'isoler l'ER membrane. Cela peut sembler une tâche sans espoir parce que l'ER est étroitement imbriquée avec d’autres composants du cytosol. Heureusement, lorsque les tissus ou les cellules sont perturbées par homogénéisation, l'ER se brise en fragments et se referme dans de nombreux petits (~ 100-200 nm de diamètre) des vésicules appelées fermées microsomes, qui sont relativement faciles à purifier. Les microsomes dérivés de RE rugueux sont parsemés de ribosomes et sont appelés microsomes rugueux. Les ribosomes se trouvent toujours sur la surface extérieure, de sorte que l'intérieur du microsome est biochimiquement équivalent à l'espace luminal du RE (figure 1). Parce qu'ils peuvent être facilement purifiés sous forme fonctionnelle, microsomes rugueux sont particulièrement utiles pour l'étude des nombreux traitements effectués par le RE rugueux. Pour le biochimiste ils représentent de petites versions authentiques du RE rugueux, encore capables de protéines de synthèse, la glycosylation des protéines, Ca 2+ absorption et des lipides de synthèse.

Figure1L'isolement des microsomes

 lisses et rugueuses purifiés à partir du RE

L'isolement des microsomes rugueuses et lisses purifiées du ER.(A) lorsque sédimenté à l'équilibre sur un gradient de saccharose, les deux types de microsomes séparés les uns des autres sur la base de leurs densités différentes. (B) Une électronique à section mince 

(A) lorsque sédimenté à l’équilibre sur un gradient de saccharose, les deux types de microsomes séparés les uns des autres sur la base de leurs densités différentes. (B) Une mincesection électronique micrographie du rough purifié ER fraction montre une abondance de ribosomes vésicules -studded. (B, gracieuseté de George Palade.)

De nombreuses vésicules de taille similaire à celle des microsomes rugueux, mais dépourvu ribosomes attachés, sont également présentes dans ces broyats. Ces microsomes lisses sont obtenues en partie par des parties lisses de l’ER, et en partie à partir de fragments vésiculaires de la membrane plasmique, appareil de Golgi, les endosomes et les mitochondries (le rapport en fonction du tissu). Ainsi, alors que microsomes rugueux sont dérivées de parties rugueuses d’ER, les origines de microsomes lisses ne peuvent pas être aussi facilement affectées. Les microsomes du foie sont une exception. En raison des quantités anormalement élevées de RE lisse dans les hépatocytes, la plupart des microsomes lisses dans des homogénats de foie sont dérivés du RE lisse.

Les ribosomes attachés à microsomes rugueux les rendre plus denses que microsomes lisses (Figure 1B). En conséquence, les microsomes rugueux et lisse peuvent être séparés les uns des autres par l'équilibre centrifugation (voir figure 1A). 

figure 1A

Lorsque les microsomes rugueux et lisse séparées du foie sont comparés en ce qui concerne des propriétés telles que l’enzyme activité ou le polypeptide composition, ils sont très semblables, mais non identiques: apparemment la plupart des composants de l'ER membrane peut diffuser librement entre les zones rugueuses et lisses, comme on pouvait s'y attendre pour une membrane continue, fluide. Les microsomes rugueux, cependant, contiennent plus de 20 protéines qui ne sont pas présents dans les microsomes lisses, montrant un mécanisme de séparation doit exister pour un sous-ensemble de protéines de la membrane ER. Certaines des protéines dans ce sous - ensemble de l’aide pour lier ribosomes à l'ER rugueux, tandis que d’autres produisent vraisemblablement la forme aplatie de cette partie de l'ER (voir Figure 1B).

Figure 1B

On ne sait pas si ces protéines membranaires sont confinées à l'ER rugueux en formant de grands ensembles à deux dimensions dans la bicouche lipidique, ou si elles sont plutôt maintenues en place par des interactions avec un réseau de protéines structurales sur l’un ou l'autre face de la membrane du RE rugueux.

ER lisse est abondante dans les cellules spécialisées

Les régions de ER qui manquent ribosomes liés sont appelés réticulum endoplasmique lisse ou ER lisse. Dans la grande majorité des cellules, ces régions sont rares et sont souvent en partie lisse et en partie rugueuse. Ils sont parfois appelés ER transitoire parce qu'ils contiennent des sites de sortie ER à partir de laquelle les vésicules de transport transportant des protéines et des lipides nouvellement synthétisés bourgeonner pour le transport vers l'appareil de Golgi. Dans certaines cellules spécialisées, cependant, le RE lisse est abondant et a des fonctions supplémentaires. En particulier, il est habituellement mis en évidence dans les cellules qui se spécialisent dans les lipides du métabolisme. Les cellules qui synthétisent stéroïdes hormones à partir du cholestérol, par exemple, ont un RE lisse élargi compartiment pour accueillir les enzymes nécessaires pour préparer le cholestérol et de le modifier pour former les hormones (Figure 1).

Figure 1 Le bon ER

Le RE lisse. (A) RE lisse Abondant dans une cellule stéroïde sécrétant l'hormone. Cette micrographie d'électrons est une cellule de testostérone sécrétant de Leydig dans le testicule humain. (B) Une reconstruction tridimensionnelle d'une région d'ER lisse et RE rugueux dans le foie 

(A) lisse abondante ER dans un stéroïde - hormone cellulaire sécrétant. Cet électron micrographie est une cellule de testostérone sécrétant de Leydig dans le testicule humain. (B) une reconstruction tridimensionnelle d'une région d'ER ER lisse et rugueuse dans une cellule hépatique. Les formes d'ER rugueux des piles de citernes aplaties orientées, ayant chacun un espace luminal 20-30 nm de large. Le RE lisse membrane est reliée à ces citernes et forme un fin réseau de tubules 30-60 nm de diamètre. (A, gracieuseté de Daniel S. ami; B, après RV Krstic', Ultrastructure de la cellule mammalienne New York:. Springer-Verlag, 1979.)

Le principal type de cellules dans le foie, l' hépatocyte, est une autre cellule avec une lisse abondante ER .Il est le principal site de production de particules lipoprotéiques, qui portent des lipides par l'intermédiaire de la circulation sanguine vers d'autres parties du corps. Les enzymes qui synthétisent les lipides constituants de lipoprotéines sont situés dans la membrane du RE lisse, qui contient également des enzymes qui catalysent une série de réactions à détoxifier les deux médicaments solubles dans les lipides et les divers composés nocifs produits par le métabolisme. Le plus largement étudié ces réactions de détoxication sont effectuées par le cytochrome famille des P450 d'enzymes qui catalysent une série de réactions dans lesquelles des médicaments ou des métabolites insolubles dans l'eau qui seraient autrement acquis à des niveaux toxiques dans les membranes cellulaires sont rendues suffisamment solubles dans l'eau quitter la cellule et être excrété dans l'urine. Parce que le RE rugueux seul ne peut pas accueillir assez de ces et d' autres enzymes nécessaires, une grande partie de la membrane dans un hépatocyte se compose normalement d'ER lisse ( Figure 1 ; voir le tableau 1 ).

Tableau 1 Montants relatifs des types de membranes à deux types de cellules eucaryotes

TYPE DE MEMBRANE	POURCENTAGE DE MEMBRANE TOTAL DE CELLULES
	FOIE HÉPATOCYTES *	PANCRÉATIQUE EXOCRINE CELL *
Membrane plasma	2	5
membrane du RE rugueux	35	60
membrane du RE lisse	16	<1
membrane de l'appareil de Golgi	7	dix
mitochondries
Membrane extérieure	7	4
membrane intérieure	32	17
Noyau
membrane intérieure	0,2	0,7
Sécrétoire vésiculaire membrane	non déterminé	3
membrane Lysosome	0,4	non déterminé
membrane des peroxysomes	0,4	non déterminé
membrane Endosome	0,4	non déterminé

Lorsque de grandes quantités de certains composés, tels que le phénobarbital, des médicaments, pénètrent dans la circulation, des enzymes de détoxication sont synthétisés dans le foie en quantités anormalement élevées, et le bon ER double de la surface en quelques jours. Une fois que le médicament a disparu, l'excès RE lisse membrane est spécifiquement et rapidement éliminé par un lysosome processus dépendant appelé auto-phagocytose. On ne sait pas comment ces changements spectaculaires sont réglementés.

Une autre fonction de l’ER dans la plupart des cellules eucaryotes est de séquestrer Ca2 + à partir du cytosol. La libération de Ca 2+ dans le cytosol de l'ER, et sa recapture ultérieure, est impliqué dans de nombreuses réponses rapides aux signaux extracellulaires, tel que discuté au chapitre 15. Le stockage de Ca 2+ dans la lumière du RE est facilité par les fortes concentrations de Ca 2+ protéines liant le là. Dans certains types de cellules, et peut - être dans la plupart des régions spécifiques de l'ER sont spécialisées pour le stockage de Ca. Les cellules musculaires, par exemple, ont un RE lisse spécialisé abondante, appelée réticulum sarcoplasmique , séquestrant Ca2 + à partir du cytosol au moyen d'un Ca2 + - ATPase que les pompes à Ca 2+ dans sa lumière. La libération et la recapture de Ca 2+ par le réticulum sarcoplasmique déclenchent la contraction et la relaxation, respectivement, des myofibrilles au cours de chaque cycle de la contraction musculaire 

Nous revenons maintenant aux deux rôles majeurs de l’ER : la synthèse et la modification des protéines et la synthèse des lipides.

Ribosomes liés à la membrane

Ribosomes liés à la membrane 

L’ER capture les protéines choisies dans le cytosol où ils sont synthétisés. Ces protéines sont de deux types: les protéines transmembranaires, qui ne sont que partiellement translocation à travers la ER membrane et deviennent noyé dans, et les protéines solubles dans l'eau, qui sont entièrement translocation à travers la membrane du RE et sont libérés dans la lumière du RE. Certaines des protéines transmembranaires fonction dans le RE, mais beaucoup sont destinés à résider dans la membrane plasmique ou la membrane d'un autre organite. Les protéines solubles dans l'eau sont destinés soit à la lumière d'un organite ou pour la sécrétion. Toutes ces protéines, quelle que soit leur sort ultérieur, sont dirigés vers la membrane du RE par le même genre de séquence signal et sont transportés à travers elle par des mécanismes similaires.

Dans les cellules de mammifères, l'importation de protéines dans le ER commence avant le chaîne polypeptide est complètement synthétisée- à- dire, l’importation est une co-traductionnelle processus. Cela distingue le processus de l'importation de protéines dans les mitochondries, les chloroplastes, les noyaux et les peroxysomes, qui sont post - traductionnelles processus. Depuis une extrémité de la protéine est habituellement transporté dans la salle d' urgence que le reste de la chaîne polypeptidique est faite, la protéine ne soit jamais libérée dans le cytosol et est donc jamais en danger de pliage avant d' atteindre la translocation dans le RE membrane . Ainsi, contrairement à la post - traductionnelle importation des protéines dans les mitochondries et les chloroplastes, les protéines chaperons ne sont pas nécessaires pour maintenir la protéine dépliée. Le ribosome qui est la synthèse de la protéine est lié directement à la membrane du RE. Ces ribosomes manteau liée à la membrane de la surface de l'ER, en créant des régions appelé réticulum endoplasmique rugueux, ou ER rugueux (Figure 1).

(A) un électron micrographie de l’état brut ER dans une cellule pancréatique exocrine qui fait et sécrète de grandes quantités d'enzymes digestives chaque jour. Le cytosol est rempli de feuilles serrées d’ER membrane parsemée de ribosomes. En haut à gauche est une partie du noyau et de son enveloppe nucléaire ; noter que la membrane nucléaire externe, qui est en continuité avec le ERa est également parsemée ribosomes. (B) une mince section de micrographie électronique de polyribosomes attachés à la membrane du RE. Le plan de coupe dans certains endroits coupe à travers l’ER à peu près parallèle à la membrane, ce qui donne un visage-sur la vue du modèle de rosettelike des polyribosomes. (A, gracieuseté de Lelio Orci;. B, gracieuseté de George Palade)

 Figure 1 Le rough ER

Le RE rugueux. (A) Une micrographie électronique de l'ER rugueuse dans une cellule pancréatique exocrine qui fait et sécrète de grandes quantités d'enzymes digestives chaque jour. Le cytosol est rempli de feuilles serrées de membrane du RE cloutés avec ribosomes. 

Il y a donc deux populations séparées dans l’espace de ribosomes dans le cytosol. Les ribosomes liés à la membrane, fixée sur le côté cytosolique de la membrane ER, sont engagés dans la synthèse des protéines qui sont simultanément translocation dans le RE. Les ribosomes gratuits, seules à toute une membrane, la synthèse de toutes les autres protéines codées par le nucléaire du génome. Liée à la membrane et les ribosomes libres sont structurellement et fonctionnellement identiques. Ils ne diffèrent que dans les protéines qu'ils font à un moment donné. Quand un ribosome arrive à prendre une protéine avec une séquence signal ER, le signal dirige le ribosome à la membrane du RE.

Étant donné que beaucoup de ribosomes peuvent se lier à un ARNm de la molécule, un polyribosome est habituellement formé, qui devient attaché à l’ER membrane, il dirigée par les séquences de signaux multiples sur la croissance polypeptidiques des chaînes (figure 12-36B). Ribosomes individuels associés à une telle molécule d'ARNm peut revenir à l' cytosol où ils terminent la traduction près de l’extrémité 3 'de la molécule d'ARNm. L'ARNm lui-même, cependant, reste attaché à la membrane du RE par une population changeante de ribosomes, chaque transitoirement tenue à la membrane par la translocation. En revanche, si une molécule d'ARNm codant pour une protéine qui est dépourvu d’une séquence signal ER, le polyribosome qui forme reste libre dans le cytosol et son produit protéique est déchargé là. Par conséquent, seules les molécules d'ARNm qui codent pour les protéines se lient à une séquence signal ER aux membranes du RE bruts; ces molécules d'ARNm qui codent pour toutes les autres protéines restent libres dans le cytosol. Sous - unités ribosomiques individuelles sont pensés pour se déplacer de façon aléatoire entre ces deux populations séparées de molécules d’ARNm (Figure 2)

Figure 2 ribosomes libres et liés à la membrane

Les ribosomes libres et liés à la membrane. Un pool commun de ribosomes est utilisée pour synthétiser les protéines qui restent dans le cytosol et ceux qui sont transportés dans l'ER. La séquence signal d'ER sur une chaîne de polypeptide nouvellement formé dirige le ribosome engagé 

Un pool commun de ribosomes est utilisée pour synthétiser les protéines qui restent dans le cytosol et ceux qui sont transportés dans l’ER. La séquence signal ER sur un nouvellement formé polypeptide à chaîne dirige la embrayée ribosome à l'ER membrane. L’ARNm molécule reste lié en permanence à l'ER dans le cadre d'un polyribosome, tandis que les ribosomes qui se déplacent le long de lui sont recyclés; à la fin de chaque cycle de protéines de synthèse, les sous - unités ribosomiques sont libérées et rejoignent la piscine commune dans le cytosol.

Le réticulum endoplasmique

Le réticulum endoplasmique

Toutes les cellules eucaryotes ont un réticulum endoplasmique (ER).Sa membrane constitue généralement plus de la moitié de la membrane totale d'une cellule animale moyenne (voir tableau 1-2)
Tableau 1-2 Montants relatifs des types de membranes à deux types de cellules eucaryotes

TYPE DE MEMBRANE	POURCENTAGE DE MEMBRANE TOTAL DE CELLULES
	FOIE HÉPATOCYTES *	PANCRÉATIQUE EXOCRINE CELL *
Membrane plasma	2	5
membrane du RE rugueux	35	60
membrane du RE lisse	16	<1
membrane de l'appareil de Golgi	7	dix
mitochondries
Membrane extérieure	7	4
membrane intérieure	32	17
Noyau
membrane intérieure	0,2	0,7
Sécrétoire vésiculaire membrane	non déterminé	3
membrane Lysosome	0,4	non déterminé
membrane des peroxysomes	0,4	non déterminé
membrane Endosome	0,4	non déterminé

L'ER est organisé dans un labyrinthe réticulaire des tubules de ramification et des sacs aplatis s'étendant à travers le cytosol (Figure 1). Les tubules et les sacs sont tous considérés à interconnecter, de telle sorte que la membrane du RE forme d'une feuille continue entourant un espace interne. Cet espace très alambiqué est appelé la lumière du RE ou l'espace ci sternal ER, et il occupe souvent plus de 10% du volume total de cellules (voir tableau1 -1). 

Tableau -1 Volumes relatifs occupés par les principaux intracellulaires Compartments dans une cellule du foie (hépatocytes)

INTRACELLULAIRE COMPARTIMENT	POURCENTAGE DE VOLUME TOTAL DE CELLULES
cytosol	54
mitochondries	22
Rugueux ER cisternes	9
cisternes ER lisse, plus cisternes Golgi	6
Noyau	6
peroxysomes	1
lysosomes	1
endosomes	1

La membrane du RE sépare la lumière du RE à partir du cytosol, et il sert de médiateur pour le transfert sélectif des molécules entre ces deux compartiments.

L’ER a un rôle central dans les lipides et protéines biosynthèse. La membrane est le site de production de toutes les protéines transmembranaires et de lipides pour la plupart des organites de la cellule, y compris l'ER lui - même, l'appareil de Golgi, les lysosomes, les endosomes, les vésicules sécrétoires et la membrane plasmique. La membrane du RE apporte une contribution majeure aux membranes mitochondriales et peroxysomaux en produisant la plupart de leurs lipides. En outre, les quasis - totalité des protéines qui vont être sécrétés à la cellule extérieure-plus ceux destinés à la lumière de l’ER, l’appareil de Golgi, ou lysosomes-sont d' abord livrés à la lumière du RE.:

peroxysomes 1

lysosomes 1

endosomes 1

Figure 1  micrographies fluorescentes
 du réticulum endoplasmique

La membrane du RE sépare la lumière du RE à partir du cytosol, et il sert de médiateur pour le transfert sélectif des molécules entre ces deux compartiments.

Des micrographies fluorescentes du réticulum endoplasmique. (A) Une partie du réseau ER dans une cellule de mammifère en culture, colorées avec un anticorps qui se lie à une protéine retenue dans le RE. L'ER étend un réseau tout au long du cytosol, de sorte que toute la (A) Une partie de l’ER réseau dans une cellule de mammifère en culture, colorées avec un anticorps qui se lie à une protéine retenue dans le RE. Le RE se prolonge comme un réseau dans l'ensemble du cytosol, de sorte que toutes les régions du cytosol sont proches de la certaine partie de l'ER membrane. (B) Partie d'un réseau d'ER dans une cellule de plante vivante qui a été génétiquement modifié pour exprimer une protéine fluorescente dans l'ER. (A, gracieuseté de Hugh Pelham;. B, gracieuseté de Petra Boevink et Chris Hawes)

L’ER a un rôle central dans les lipides et protéines biosynthèse. La membrane est le site de production de toutes les protéines transmembranaires et de lipides pour la plupart des organites de la cellule, y compris l'ER lui - même, l'appareil de Golgi, les lysosomes, les endosomes, les vésicules sécrétoires et la membrane plasmique. La membrane du RE apporte une contribution majeure aux membranes mitochondriales et peroxysomaux en produisant la plupart de leurs lipides. En outre, les quasis - totalité des protéines qui vont être sécrétés à la cellule extérieure-plus ceux destinés à la lumière de l’ER, l’appareil de Golgi, ou lysosomes-sont d' abord livrés à la lumière du RE.: