Mehanizam vezikularnog transporta

Transportne vezikule imaju važnu ulogu u prijenosu tvari među odjeljcima okruženih membranom. Pri tome je bitna i selektivnost takvog transporta. Lizosomski enzimi se moraju slati od golđijevog aparata-a do lizosoma, a ne do stanične membrane ili endoplazmatskog retikuluma. Transportne vezikule su obložene citosolnim oblažućim proteinima, pa se zovu obložene vezikule.

Njihovo nastajanje reguliraju mali proteini koji vežu GTP u srodstvu sa proteinima Ras i Ran. Dvije obitelji proteina koji vežu GTP imaju ulogu u pupanju transportnih vezikula:

• porodica faktora ADP-ribolizacije
  • ARF1-3
  • Sar1
• velika porodica proteina Rab

Oni se grupiraju i reguliraju proteine adaptere koji su u izravnoj interakciji s oblažućim proteinom vezikule. Udruživanjem proteina za GTP i proteina adaptera nastaje platforma za određene procese, kao što su stvaranje transportnih vezikula.

Postoje tri vrste obloženih vezikula:

• COPI
  • pupaju sa ERGIC-a i imaju ulogu vraćanja proteina u prijašnje odjeljke – reciklažni put
• COPII
  • pupaju iz prijelaznog endoplazmatskog retikuluma, prenose proteina u ERGIC, te u golđijev aparat.
• Klatrinom obložene vezikule
  • Pupaju iz trans-mreže i vode proteine u endosome, lizosome i do stanične membrane
  • potreban klatrin, protein ARF1 koji veže GTP, te barem dvije vrste proteinskih adaptera

ERGIC je međuodjeljak između enoplazmatskog retikuluma i golđijevog aparata.

Nastajanje takvih vezikula odvija se na slijedeći način:

• kompleks ARF/GDP veže se za proteine  membrane golđijevog aparata
• Faktor izmjene ARF-gvaninskog nukleotida počinje izmjenu GDP s GTP
• ARF/GTP počinje pupanje privlačenjem proteinskih adaptera, koji potom služe kao vezna mjesta i za transmembranske receptore i za klatrin. Klatrin ima strukturnu ulogu, jer njegove molekule sastavljaju rešetku oblika košare, koja uvija membranu i time započinje pupanje vezikule
• ARF/GDP kompleks otpušta se s membrane i reciklira.

Stapanje vezikula započinje tako da vezikula mora najprije prepoznati svoje odredište, a nakon toga stopit se s njim i predati svoj sadržaj. Stapanje vezikula posredovano je interakcijama između parova specifičnih transmembranskih proteina nazvanim SNARE. Mogu se nalaziti na vezikuli (v-SNARE) i na ciljnoj membrani (t-SNARE), te stvaranjem kompleksa između njih dovodi do stapanja vezikula (oslobađa se energija potrebna za približavanje dvaju lipidnih dvosloja). Rab-proteini također sudjeluju u ovome procesu ( neki od njih su npr. Rab1, Rab1b…Rab6,Rab7,Rab21…). Njihov smještaj na pravoj membrani je kao ključ za uspostavljanje specifičnosti vezikularnog transporta. Svi SNARE proteini imaju spiralno namotanu središnju domenu.