Export großer Frachtmoleküle aus Zellen
Die normalen, mit dem COPII (Hüllproteinkomplex II) beschichteten Vesikel transportieren sezernierte Proteine durch das endoplasmatische Retikulum (ER) und den Golgi-Apparat und haben einen Durchmesser von 60-90 nm. Menschliche Zellen exprimieren 28 verschiedene Kollagene mit starren, 450 nm langen Tripelhelixdomänen. Neben Kollagen sind auch andere sekretierte Moleküle wie Chylomikronen und VLD-Lipoproteine (very low density lipoproteins) zu groß für die COPII-beschichteten Vesikel. Das EU-finanzierte Projekt CUPS (Reconstitution of CUPS in vitro and assessing the mechanism of their cargo packing during unconventional protein secretion) untersuchte daher den molekularen Mechanismus bei der Sekretion großer Frachtmoleküle aus Säugerzellen. Frühere Studien enthüllten, dass das TANGO1-Protein - ein Protein, das den Transport und die Organisation im Golgi-Apparat (TANGO) reguliert – maßgeblich am Export großer Prokollagenmoleküle aus dem ER beteiligt ist. TANGO1 lokalisiert an den so genannten ER-Exit-Sites (ERES). Voraussetzung für den TANGO1-abhängigen Export von Prokollagen ist die Membranfusion. Im Rahmen von CUPS wurde der gesamte Komplex an Proteinen erforscht, die den Export großer Frachtmoleküle übernehmen. Neben TANGO1 werden mehrere Membranfusionsproteine, so genannte SNARE-Proteine (Syntaxin 18, BNIP1, USE1 und YKT6) für die Bildung des Megatransporters benötigt. TANGO1 rekrutiert ERGIC-Membranvesikel (ER Golgi intermediate compartment), die YKT6 befördern, zu prokollagenreichen Patches auf dem ER. Damit sammelt vor allem TANGO1 große Frachten im Lumen und rekrutiert ERGIC-Membranvesikel auf der zytoplasmatischen Oberfläche des ER. Die Daten zeigen, dass die Mega-Trägervesikel für den Kollagenexport aus dem ER gebildet werden, indem über einen TANGO1-vermittelten Prozess ERGIC-Membranen an die beladenen Domänen des ER angehängt werden. Der letzte Teil des Projekts untersuchte den Export weiterer sperriger Partikel aus dem ER, etwa Chylomikronen und VLDL, da deren vermehrte Zirkulation die Bildung atherosklerotischer Plaques begünstigt. Der Untersuchung zufolge verringert der Verlust von TANGO1 oder seinem Homolog TALI die Sekretion von Chylomikronen und VLDLs und die damit verbundene Sekretion von Apolipoprotein B. TANGO1 und TALI interagieren mit Apolipoprotein B, um sperrige Lipidpartikel zu den ERES zu rekrutieren. Durch Verlust von TANGO1 oder TALI akkumulieren sich Chylomikronen/VLDL im ER, was das Atheroskleroserisiko erhöhen könnte.
Schlüsselbegriffe
Endoplasmatisches Retikulum, Kollagen, TANGO1, TALI, Chylomikronen, Apolipoprotein B
