Intrazellulärer Transport

Viele Zellen sind permanent polarisiert, d.h. Oberflächenproteine werden je nach Funktion selektiv an verschiedenen Stellen der Plasmamembran lokalisiert. Beispielsweise weisen Endothelzellen Adhäsionsmoleküle auf der Oberfläche auf, die die Basallamina kontaktieren, aber Rezeptoren, die Moleküle aus dem Blut aufnehmen (z.B. der Transferrinrezeptor – siehe unten) befinden sich auf der Oberfläche der Zelle, die mit dem Blut in Kontakt steht. Zelloberflächenmoleküle können normalerweise lateral innerhalb der Ebene der Membran diffundieren, obwohl sie von bestimmten Bereichen wie Lipidflößen ausgeschlossen oder konzentriert sein können. Für einige Zellen, wie die Epithelzellen im Darm, ist die Plasmamembran jedoch in zwei verschiedene Zonen unterteilt, die als basolaterale und apikale Domänen bezeichnet werden und durch einen Gürtel kontinuierlicher enger Verbindungen um die Zelle voneinander getrennt sind. Diese Struktur schränkt die freie Diffusion von Molekülen durch die extrazellulären Räume zwischen benachbarten Zellen stark ein und ist in einer Reihe anderer Gewebe zu sehen.

Basalmembranen werden heute häufiger als Basallamellen bezeichnet, um zu betonen, dass es sich nicht um Phospholipid-Doppelschichten handelt, sondern um extrazelluläre Matrixschichten.Zum Beispiel haben die Endothelzellen in den Blutgefäßen im Gehirn einen Ring aus kontinuierlichen Tight Junctions, der eine Barriere zwischen dem Blut und dem Hirngewebe bildet, die zur sogenannten Blut-Hirn–Schranke beiträgt. Die Tight Junctions verhindern auch die laterale Diffusion von Proteinen und Lipiden innerhalb der Plasmamembran von einer Zone zur anderen.

  • vorhersagen, welche Anforderungen dies an die Transportsysteme innerhalb von Zellen stellt, die solche differenzierten Zonen der Plasmamembran aufweisen.

  • Proteine und Lipide müssen auf verschiedenen Wegen entweder in die basolaterale oder in die apikale Zone geleitet werden.

Proteine, die für diese Zonen bestimmt sind, werden zunächst im Golgi-Apparat sortiert und in verschiedene Vesikel verpackt, bevor sie in die entsprechende Zone der Membran geleitet werden (Abbildung 10). Im C-Terminus von Proteinen, die für die basolaterale Membran bestimmt sind, wurden Sortiersignale identifiziert, die dafür sorgen, dass die Proteine die richtige Zone erreichen und dorthin zurückgeführt werden, falls sie durch Endozytose internalisiert werden.

Abbildung 10 Basolaterale und apikale Zonen der Plasmamembran sind auf einer Epithelzelle dargestellt, die das Lumen des Darms auskleidet. Enge Verbindungen zwischen Zellen trennen die beiden Zonen der Membran. Proteine, die für jede Zone bestimmt sind, werden am Trans-Golgi-Netzwerk in separate Vesikel sortiert.

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