Terjalin Dan Seimbang: Morfologi, Dinamika, Fungsi, dan Penyakit Retikulum Endoplasma Bagian 2
Apr 09, 2024
2.2. Subdomain ER Struktural dan Fungsional
Domain struktural RE yang berbeda, yang bertanggung jawab atas fungsi tertentu, telah dihipotesiskan sejak gambar mikroskop elektron pertama RE diperoleh.
Hubungan antara domain struktural dan memori merupakan salah satu topik penting dalam mempelajari memori. Domain struktural mengacu pada area di otak yang bertanggung jawab atas fungsi berbeda, seperti domain struktural visual, domain struktural pendengaran, dll. Karena domain struktural yang berbeda berhubungan dengan informasi sensorik yang berbeda, metode pemrosesan dan aturan penyimpanannya di otak juga berbeda, yang mana akan mempengaruhi pembentukan dan pemeliharaan memori.
Penelitian telah menemukan bahwa informasi dalam domain struktural yang berbeda disimpan di otak pada waktu tertentu dan kemudian dikodekan, disimpan, dan diambil. Misalnya, informasi pendengaran perlu dihafal segera, sedangkan informasi visual dapat dihafal terlambat. Hal ini menunjukkan bahwa informasi dalam domain struktural yang berbeda memiliki karakteristik memori yang berbeda dan memerlukan strategi memori yang berbeda untuk dapat dihafal.
Selain itu, terdapat interaksi antara domain struktural yang berbeda. Penelitian menunjukkan bahwa informasi visual dan pendengaran dapat saling melengkapi untuk meningkatkan daya ingat. Misalnya, ketika mempelajari suatu kata, pengamatan kemunculan dan pengucapannya dapat disimpan di otak secara bersamaan, sehingga dapat meningkatkan jumlah dan kualitas memori kata tersebut.
Penelitian juga menemukan bahwa emosi dapat mempengaruhi pembentukan dan retensi ingatan. Domain struktur emosi dan domain struktur memori di otak saling berhubungan. Naik turunnya emosi akan mempengaruhi transmisi sinyal dan pemrosesan informasi di otak, sehingga mempengaruhi pembentukan dan pemeliharaan memori.
Oleh karena itu, untuk meningkatkan daya ingat, kita perlu memahami hubungan antara domain struktural yang berbeda, menerapkan strategi memori yang sesuai, dan juga menjaga keadaan emosi yang baik. Melalui pembelajaran aktif dan gaya hidup, kita dapat terus meningkatkan kemampuan memori dan menjadikan otak kita lebih sehat dan kuat. Terlihat bahwa kita perlu meningkatkan daya ingat, dan Cistanche deserticola dapat meningkatkan daya ingat secara signifikan, karena Cistanche deserticola memiliki efek antioksidan, anti inflamasi, dan anti penuaan, yang dapat membantu mengurangi reaksi oksidasi dan inflamasi di otak, sehingga melindungi otak. kesehatan sistem saraf. Selain itu, Cistanche deserticola juga dapat mendorong pertumbuhan dan perbaikan sel saraf, sehingga meningkatkan konektivitas dan fungsi jaringan saraf. Efek ini dapat membantu meningkatkan daya ingat, belajar, dan kecepatan berpikir, serta mencegah perkembangan disfungsi kognitif dan penyakit neurodegeneratif.
Klik Tahu untuk meningkatkan memori jangka pendek
Pada tahun 1950an, George E. Palade memperhatikan bahwa lembaran RE cenderung dipenuhi ribosom, yang dikenal sebagai RE kasar, sedangkan tubulus sebagian besar bebas ribosom, atau halus [46,47]. Perbedaan struktur di berbagai wilayah jaringan memicu hipotesis subdomain fungsional ER. Sejak itu, penelitian signifikan telah dilakukan untuk mengkorelasikan morfologi RE dengan fungsinya.
2.2.1. Pabrik Protein dan Kontrol Kualitas
Peran RE yang paling banyak dipahami adalah mensintesis dan memasukkan protein ke dalam membran atau lumen RE, dan hal ini terjadi terutama oleh ribosom yang berasosiasi dengan permukaan sitosol RE, di mana rantai polipeptida yang baru disintesis ditranslokasi melalui translokon Sec61, seperti yang diulas dalam edisi khusus ini oleh Sicking dkk. [48].
Di dalam. Cerevisiae, kepadatan ribosom lembaran ditemukan secara signifikan lebih besar daripada kepadatan ribosom tubulus [49]. Ketika ribosom menempel pada RE untuk memungkinkan translasi protein yang disekresi atau terikat membran, hasil ini, bersama dengan hasil penelitian mikroskop elektron seperti yang dilakukan oleh Palade [46,47], mengarah pada gagasan bahwa lembaran adalah tempat utama biosintesis protein. di UGD. Kelengkungan membran yang relatif rendah dan volume lembaran lumenal yang besar optimal untuk pengikatan ribosom atau poliribosom ke lapisan ganda dan untuk aksesibilitas pendamping ke peptida baru yang diperlukan untuk pelipatan dan modifikasi pasca-translasi.
Sesuai dengan gagasan bahwa lembaran RE kasar yang bertabur ribosom membentuk domain fungsional "pabrik protein", sel yang terspesialisasi dalam mensekresi protein, seperti sel sekretorik pankreas, memiliki proporsi lembaran RE kasar yang lebih tinggi dibandingkan sel yang mensekresi sangat sedikit protein, misalnya sebagai sel epitel dan neuron [50]. Komponen translocon juga diperkaya dalam lembaran [13].
Secara keseluruhan, hasil ini sangat menyarankan bahwa lembaran adalah lokasi utama biosintesis protein di RE. Membran dan protein lumenal yang baru disintesis perlu dilipat dengan benar dan dimodifikasi secara tepat pasca-translasi, misalnya dengan penambahan dan pemotongan rantai glikan selanjutnya dan pembentukan rantai glikan. jembatan disulfida (diulas dalam [51,52]).
Proses ini melibatkan beberapa pendamping dan enzim residen ER yang bertindak secara berurutan untuk membantu dan memantau status pelipatan dan glikosilasi yang benar melalui siklus calnexin/calreticulin. Setiap protein yang gagal melipat dikenali dan dikeluarkan dari siklus ini, untuk diretrotranslokasi keluar dari RE dan didegradasi oleh proteasome dalam proses yang disebut ER-associated depression (ERAD) (51).
Jumlah protein yang salah lipatan diawasi secara ketat, dan jika terlalu banyak yang menumpuk, respons protein yang tidak dilipat (UPR) akan terpicu, yang mengarah pada peningkatan regulasi protein kunci residen ER yang diperlukan untuk pelipatan protein yang dikombinasikan dengan penghambatan sintesis protein [53].
Sementara protein yang terlibat dalam pelipatan dan penambahan glikan tersebar luas di seluruh UGD, terdapat bukti bahwa protein kunci tertentu dalam jalur kendali mutu dan ERAD mungkin terkonsentrasi dalam struktur khusus yang disebut kompartemen kendali mutu turunan ER (ERQC) yang terletak di sebelah nukleus. [52]. Meskipun sifat sebenarnya dari kompartemen ini dan bagaimana hubungannya dengan RE massal masih belum jelas, lokalisasinya bergantung pada mikrotubulemotor dynein [54].
Menariknya, stres ER yang berkepanjangan terlihat menginduksi pembentukan lingkaran membran ER bebas ribosom yang reversibel yang mengandung translokon Sec61 dan enzim pensinyalan keyUPR seperti ER kinase (PERK) PKR, tetapi tidak retikulon, CLIMP63 atau penanda thelumenal calreticulin [55 ]. Lingkaran terbentuk dari struktur vesikular/tubular yang tumbuh dari RE melalui jalur COPII (lihat di bawah) dan selanjutnya menyatu dan rata. Hal ini sangat berbeda dari kondisi normal, dimana Sec61 dikeluarkan dari vesikel COPII.
Lingkaran ini dapat memfasilitasi dua hasil UPR: penghambatan translokasi protein dengan memisahkan dan menonaktifkan translocon, dan aktivasi PERK. Lingkaran tersebut menyerupai ER halus terorganisir (OSER) yang sebelumnya terlihat ketika protein ER tertentu seperti HMG-CoA reduktase atau sitokrom b5 diekspresikan secara berlebihan [56,57]. Bagaimana hubungan whorls dan OSER dengan ERQC adalah pertanyaan kunci yang harus dijawab di masa depan.
2.2.2. ERES: Cek Ekspor
Protein lumenal dan membran yang terlipat dengan benar meninggalkan RE di tempat keluar ER (ERES), yang merupakan puncta bebas ribosom yang berbeda secara struktural yang terletak di jaringan RE kasar.
Situs keluar terdiri dari sekelompok membran vesikular-tubular [58,59], yang bersambung dengan membran ER. Dalam sel vertebrata, ERES tersebar di seluruh jaringan, dan transfer protein dari ER ke Golgi bergantung pada transportasi yang bergantung pada mikrotubulus melalui kompleks protein motorik thedynein/dynactin [60]. ERES sendiri menjalani pergerakan jarak pendek pada mikrotubulus [61].
Dua kompleks lapisan protein, COPI dan COPII, membantu dalam pembentukan dan pengorganisasian tempat keluar serta transportasi protein. COPII membentuk perancah untuk merusak membran, mengatur masuknya kargo ke ERES [62], dan tetap terlokalisasi ke ERES bahkan setelah kargo berangkat [63-65]. Namun COPI, bepergian dengan kargo saat diangkut jauh dari lokasi keluar [66], seperti halnya Rab1 [65]. Peran pasti COPI dalam perdagangan kargo jauh dari UGD tidak diketahui, namun mungkin berperan dalam penyortiran dan pengiriman kargo ke aparat Golgi [66,67].
Struktur ERES tingkat tinggi baru-baru ini diidentifikasi menggunakan FIB-SEM.Weigel et al. menemukan bahwa jaringan jalinan tubulus sempit (diameter 40-60 nm) ada di lokasi keluar, terhubung ke UGD melalui leher COPII yang sedikit lebih sempit [63]. Tubulus mutiara yang panjang dengan punctae COPI juga ditemukan memanjang dari lokasi keluar ,sepanjang mikrotubulus menuju aparat Golgi.
Garis-garis seperti mutiara adalah ciri tegangan longitudinal pada membran tubular [68] dan mungkin merupakan hasil dari gaya yang diterapkan oleh dynein/dynactin [60]. Mutiara membran seperti itu telah dihipotesiskan sebagai fisi prekursor, mengubah tubulus menjadi vesikel [69].
Dynein dapat direkrut ke membran ERES melalui interaksi antara dinaktin p150 dan komponen COPII Sec23 dan Sec24 [70], tetapi bagaimana motor menempel pada pembawa setelah lapisannya hilang masih menjadi pertanyaan terbuka. Salah satu rute potensial adalah melalui BicD2 dan Rab6, yang telah terbukti merekrutdynein ke ERES dan mendorong konsentrasinya di wilayah perinuklear [59].
Kinesin-1 juga terdapat pada ERES [61] dan operator transportasi yang mereka hasilkan [71]. Menariknya, lokasi keluar juga ditemukan berdiameter dua kali lipat sebagai respons terhadap akumulasi muatan, sedangkan diameter tubulus RE di dekatnya tidak terpengaruh [63]. Bersama-sama, penelitian ini menunjukkan bahwa lokasi keluar ER adalah subdomain ekspor kargo yang sangat terorganisir, yang mampu merespons perubahan kebutuhan sel.
2.2.3. MCS: Pembuatan Lipid
Mengingat bahwa lembaran kemungkinan besar bertanggung jawab terhadap biosintesis protein, dapatkah tubulus bertanggung jawab terhadap sintesis lipid dan homeostasis ion kalsium? Untuk mendukung gagasan ini, sel-sel yang bertanggung jawab untuk sintesis steroid, seperti sel kortikal adrenal, memiliki RE halus bebas ribosom yang lebih banyak secara proporsional [72].
Juga telah dikemukakan bahwa situs kontak membran (MCS) antara RE dan organel lain mungkin lebih umum di wilayah jaringan ribosom-freetubular, khususnya MCS yang dibentuk dengan membran plasma, endosom, tetesan lipid, dan mitokondria [73 –78]. MCS dan protein relevan yang dibahas dalam ulasan ini ditunjukkan pada Gambar 2.
MCS adalah koneksi tertambat antar organel, dimana membran tidak menyatu, namun dipisahkan oleh 5-30 nm [79-82]. Kedekatan membran memungkinkan perpindahan muatan non-vesikular antar organel [83]. MCS terdapat di antara RE dan hampir setiap organel subseluler lainnya [38,81]. Fungsi, morfologi, dan dinamikanya beragam dan telah ditinjau dengan baik (misalnya, [84–86]).
Di sini, kita akan fokus pada hubungan antara MCS dan fungsi serta dinamika ER. Biosintesis lipid diketahui terjadi terutama di ER [87,88]. Dengan menggunakan fraksinasi sel, pengayaan mesin yang terlibat dalam sintesis lipid dan sterol ditemukan pada membran ER yang berhubungan dengan mitokondria [89-91] dan membran plasma [92].
Baru-baru ini, telah ditunjukkan bahwa situs kontak membran ER-plasma diperlukan untuk sintesis fosfatidilkolin, komponen integral dari membran biologis, dalam ragi (93). Mesin metabolisme lipid juga telah ditemukan di ujung depan tubulus ER dinamis [7] dan dalam vesikel turunan ER dinamis yang menghubungi banyak organel lain dalam sel Cos-7 [94].
ER juga bertanggung jawab untuk sintesis lipid netral [95]. Lipid netral tidak memiliki gugus bermuatan sehingga tidak dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam lapisan ganda lipid. Sebaliknya, tetesan lipid terbentuk, yang terdiri dari lapisan tunggal afosfolipid yang mengelilingi inti lipid netral. Rincian pasti tentang pembentukan tetesan lipid masih menjadi perdebatan; Namun, sekarang diketahui bahwa tetesan lipid terbentuk di RE [96-98].
Lipid netral berkumpul dalam lapisan ganda lipid RE, membentuk lensa antara selebaran dalam dan luar [97], sebelum bertunas ke dalam sitoplasma [99]. Pada tumbuhan, juga telah dikemukakan bahwa tetesan lipid terbentuk di subdomain khusus dari ER [100]. SAYA
Selain terbentuk di RE, tetesan lipid juga dapat berkontak kembali dengan RE setelah bertunas [101]. Jembatan membran tetesan ER-lipid yang terbentuk diusulkan untuk memfasilitasi pertukaran enzim metabolisme lipid, tanpanya tetesan lipid besar tidak akan terbentuk [102-104].
Penemuan mesin metabolisme lipid yang diregulasi dalam RE tubular, khususnya pada MCS dengan membran plasma, mitokondria, dan tetesan lipid, menunjukkan bahwa subdomain ini juga berpartisipasi dalam metabolisme lipid [7,89-92,94,95].
For more information:1950477648nn@gmail.com
