Vesicle formation_MOC
개요
Transport vesicle의 형성은 donor membrane의 특정 영역에서 coat protein이 조립되면서 시작된다. Coat는 cargo를 선택하고, membrane을 구부리며, vesicle을 형성하는 역할을 수행한다. Vesicle이 완전히 budding된 후, coat는 빠르게 disassemble되어 vesicle이 target membrane과 fusion할 수 있게 한다.
Coated Vesicle의 종류와 경로
세포는 네 가지 주요 type의 coated vesicle을 사용한다:
- Clathrin-coated vesicles: Golgi, endosome, plasma membrane에서 출발
- COPI-coated vesicles: Golgi cisternae 사이 transport
- COPII-coated vesicles: ER에서 Golgi로 transport
- Retromer-coated vesicles: Endosome에서 Golgi로 retrieval
각 coat type은 서로 다른 transport step에 사용된다:
Coat의 구조와 기능
모든 coat는 공통된 two-layered structure를 가진다:
Inner Layer (Adaptor Proteins)
- 특정 membrane protein cargo를 trap
- Transmembrane protein의 cytosolic domain에 있는 sorting signal 인식
- Cargo receptor에 결합하여 soluble cargo도 packaging
Outer Layer
- Curved, basketlike lattice 형성
- Membrane을 구부려 vesicle 형성
- Clathrin triskelion (clathrin coat의 경우) 또는 다른 structural protein
핵심 구성 요소
Clathrin coat
가장 잘 연구된 coat system으로, 다음을 포함한다:
- Clathrin heavy chain과 light chain으로 구성된 triskelion
- AP2와 같은 adaptor protein
- BAR domain protein
- Dynamin과 같은 pinching-off machinery
Coat Assembly의 조절
Coat assembly는 다음에 의해 조절된다:
- Phosphoinositides (PIPs): Compartment-specific marker로 작용
- Coat-recruitment GTPases: Sar1 (COPII), ARF (COPI, clathrin)
- Cargo molecules: 일부 cargo는 coat assembly를 촉진
Vesicle Formation의 단계
- Coat nucleation: Coat-recruitment GTPase 활성화 또는 PIP 생성
- Cargo selection: Adaptor protein이 cargo molecule 인식 및 농축
- Membrane bending: Coat protein과 membrane-bending protein이 membrane curvature 유도
- Pinching-Off: Dynamin과 같은 protein이 vesicle neck을 constrict하여 vesicle 분리
- Coat disassembly: Vesicle이 분리된 후 coat가 제거됨
특수한 Vesicle 형태
Nonspherical vesicle
일부 cargo는 standard spherical vesicle에 맞지 않는다:
- Procollagen: 300 nm 길이의 rod → 큰 tubular COPII vesicle 필요
- Membrane tubules: Retromer coat가 형성, membrane protein enrichment에 유리
이러한 size와 shape diversity는 다양한 cargo의 transport 요구를 충족시킨다.