cytosolu je semi-kapalina látku vyplňující vnitřek buňky a vkládání dalších organel a buněčné kompartmenty (Clegg JS&období; (1984)). Samotný cytosol je uzavřen buněčnou membránou a membránami různých organel, čímž tvoří samostatný buněčný oddíl. Společně cytosol a všechny organely, kromě jádra, tvoří cytoplazmu. Příklad obrazy proteinů lokalizovaných do cytosolu lze vidět na obrázku 1.,
V Buňce Atlas, 4740 geny (24% všech bílkovin-kódování lidských genů) bylo prokázáno, že kódují proteiny, které lokalizaci v cytosolu a jeho substruktury (Obrázek 2). Analýza cytosolickou proteomu ukazuje obohacení podmínek pro biologické procesy týkající se modifikace proteinů, degradace mRNA, metabolických procesů signální transdukce a buněčné smrti. Přibližně 79% (n=3738) cytosolických proteinů se lokalizuje do jiných buněčných oddílů kromě cytosolu. Nejčastějšími dalšími místy jsou jádro a plazmatická membrána.,
G3BP1 – u-251 MG
QARS – U-2 OS
MTHFS-U-2 OS
Obrázek 1. Příklady proteinů lokalizovaných do cytosolu. G3BP1 je enzym lokalizovaný v cytosolu a hraje roli v signální transdukční dráze (detekovaný v buňkách u-251 MG). QARS katalyzuje aminoacylaci tRNA jejich přidruženou aminokyselinou (detekovanou v buňkách OS U-2). MTHFS je enzym podílející se na metabolických procesech (detekovaný v buňkách OS U-2).
- 24% (4740 proteinů) všech lidských proteinů bylo experimentálně detekováno v cytosolu lidským proteinovým Atlasem.,
- 1665 proteinů v cytosolu je podporováno experimentálními důkazy a z těchto 354 proteinů je obohaceno Atlasem lidských proteinů.
- 3738 proteinů v cytosolu má více míst.
- 676 proteinů v cytosolu vykazuje variaci buněk na buňky. Z těchto 582 vykazuje změnu intenzity a 105 prostorovou variaci.
- cytosolické proteiny se podílejí hlavně na modifikaci proteinů, degradaci mRNA, metabolických procesech, signální transdukci a buněčné smrti.
Obrázek 2., 24% všech genů kódujících lidské bílkoviny kóduje proteiny lokalizované do cytosolu. Každá lišta je klikatelná a poskytuje výsledek vyhledávání proteinů, které patří do vybrané kategorie.
Složení cytosolu
Podstruktury
- Aggresome: 21
- Cytosol: 4658
- Cytoplazmatické těla: 77
- Tyče & Prsteny: 20
cytosolu tvoří asi 70% z celkového objemu lidské buňky, a je velmi přeplněné a složité (Luby-Phelps K&období; (2013))., V cytosolu se skládá hlavně z vody (přibližně 70% hlasitosti) a proteiny (20-30% objemu) (Luby-Phelps K&období; (2000); Ellis RJ&období, (2001)). Spíše než kapalina, je často popisován jako hydrofilní želé-jako matrix, která umožňuje volný pohyb ionty, hydrofilní molekuly a proteiny, ale také větší stavby, jako jsou proteinové komplexy a váčky po celé buňce. Ionty, jako je draslík, sodík, hydrogenuhličitan, chlorid, vápník, hořčík a aminokyseliny, jsou také důležitými složkami cytosolu., Rozdíly v koncentraci těchto iontů mezi cytosol a extracelulární tekutiny nebo cytosolové organely jsou nezbytné pro mnoho buněčných funkcí, například umožňují buněčné-k-buněčné komunikace na synapsích nervových buněk. Lidské cytosolické pH se pohybuje mezi 7,0 – 7,4 a je obvykle vyšší, pokud buňka roste (Bright gr et al. (1987)).
příklad obrazy proteinu kódovaného mthfd1 obarvené ve 3 různých buněčných liniích lze vidět na obrázku 3.
MTHFD1
MTHFD1
MTHFD1
obrázek 3., Příklady morfologie cytosolu v různých buněčných linií, zastoupená immunofluorescent barvení bílkovin MTHFD1 v-431, U-251 MG a U-2 OS buněk.
cytosol také obsahuje různé non-membránové struktury, včetně cytoplazmatických inkluzí, jako je glykogen-, pigment – a krystalické inkluze, a cytoplazmatické těla, jako jsou P těla a stres granulí. Aggresomes jsou velké zařazení subjektů vznikají při aktivní retrográdní transport patologickou konformací proteinů, i když podél mikrotubulů (Kopito RR&období, (2000))., Tato sekvestrace má cytoprotektivní funkci pro agregované proteiny, které nelze odstranit proteozomální degradací. P těla jsou nemembránová vázaná ložiska mRNA a proteinů, které fungují v obratu RNA, translační represe, umlčení zprostředkované RNA a skladování RNA (Aizer a et al. (2008)). Vzácnou a poměrně nedávno objevenou strukturou, která se může objevit v cytosolu, jsou pruty a kroužky (RRs)., Jsou to vlákna-jako struktury, které obsahují proteiny zapojené v biosyntéze nukleotidů, původně objevena před použitím lidských autoprotilátky, ale málo je známo o jejich biologické funkce (Carcamo WC et al. (2014)).
výběr proteinů vhodných pro použití jako markery pro cytosol je uveden v tabulce 1.
Tabulka 1. Výběr proteinů vhodných jako markery pro cytosol.,olyl-tRNA synthetase
Function of the cytosol
The cytosol has an important role in providing structural support for other organelles and in allowing transport of molecules across the cell., Například metabolity musí být často transportovány přes cytosol z oblasti jejich produkce do místa, kde jsou potřebné, a různé signály musí být přenášeny z buněčné membrány do cílových oddílů. Kromě toho se v cytosolu vyskytuje mnoho důležitých buněčných procesů a reakcí, zejména metabolického charakteru. Tyto procesy zahrnují syntézu proteinů translací, první fázi buněčného dýchání glykolýzou a dělení buněk mitózou a meiózou., Cytosol také hraje klíčovou roli v udržování přechody přes membrány, což je důležité pro buněčnou signalizaci, osmózy a buněčné dráždivosti (Lang F&období, (2007)).
seznam vysoce exprimovaných cytosolických proteinů je shrnut v tabulce 2. Analýza cytosolického proteomu založená na genové ontologii (GO) ukazuje obohacení termínů, které jsou dobře v souladu se známými funkcemi cytosolu., Nejvíce vysoce obohaceného podmínky pro domény Biologický Proces týkající se překladu, post-translační modifikace, signální dráhy, a buněčné smrti (Obrázek 4a). Analýza obohacení molekulární funkce Go domény také ukazuje významné obohacení termínů souvisejících s překladem a metabolismem bílkovin (obrázek 4b).
Obrázek 4a. Genové Ontologie založené na obohacení analýzy pro cytosolu proteomu ukazuje výrazně obohacený podmínky pro domény Biologický Proces., Každá lišta je klikatelná a poskytuje výsledek vyhledávání proteinů, které patří do vybrané kategorie.
Obrázek 4b. Genové Ontologie založené na obohacení analýzy pro cytosolu proteomu ukazuje výrazně obohacený podmínky pro domény Molekulární Funkce. Každá lišta je klikatelná a poskytuje výsledek vyhledávání proteinů, které patří do vybrané kategorie.
Tabulka 2. Vysoce exprimované jednotlivé lokalizační cytosolické proteiny napříč různými buněčnými liniemi.,c“>91
Cytosol proteins with multiple locations
Approximately 79% (n=3738) of the cytosolic proteins detected in the Human Protein Atlas also localize to other cellular compartments (Figure 5)., Síťový graf ukazuje, že nejčastějšími oddíly sdílejícími proteiny s cytosolem jsou jádro, plazmatická membrána a nukleoly. Zvláště proteiny, které se lokalizují jak na cytosol, tak na jádro, stejně jako na cytosol a plazmatickou membránu, jsou nadměrně zastoupeny. Vskutku, existuje mnoho proteinů, známý k přepravě, nebo neustále kyvadlová doprava, mezi cytosolu a tyto prostory, včetně transkripčních faktorů, ribosomální proteiny a signální molekuly. Příklady multilokalizačních proteinů v cytosolickém proteomu lze vidět na obrázku 6.,
obrázek 5. Interaktivní síťový děj cytosolových proteinů s více lokalizacemi. Čísla ve spojovacích uzlech ukazují proteiny, které jsou lokalizovány do cytosolu a do jednoho nebo více dalších míst. Jsou zobrazeny pouze spojovací uzly obsahující více než jeden protein a nejméně 0,5% proteinů v cytosolickém proteomu. Velikost kruhu souvisí s počtem proteinů., Azurová barevné uzly ukazují kombinace, které jsou významně zastoupeny, zatímco purpurové barevné uzly ukazují kombinace, které jsou výrazně zastoupeny v porovnání s pravděpodobnost, že pozorování, že kombinace založené na četnosti jednotlivých anotace a hypergeometric test (p<=0.05). Všimněte si, že tento výpočet se provádí pouze pro proteiny s dvojitou lokalizací. Každý uzel je klikatelný a má za následek seznam všech proteinů, které se nacházejí v připojených organelách.
RPL10A
STAT5A
DDX55
obrázek 6., Příklady multilokalizačních proteinů v cytosolickém proteomu. RPL10A je známý ribozomální protein, který je nutný pro tvorbu ribozomálních podjednotek 60. let. Bylo prokázáno, že lokalizuje jak nukleoly, tak cytosol (detekovaný v buňkách OS U-2). STAT5A patří do rodiny transkripčních faktorů STAT. Translokuje se z cytosolu do jádra v reakci na fosforylaci (detekovanou v buňkách A-431). DDX55 je členem rodiny DEAD box protein zapojených do několika buněčných procesů zahrnujících změnu sekundární struktury RNA., Ukázalo se, že se lokalizuje na jádro, nukleoly a cytosol (detekovaný v buňkách A-431).
Vyjadřování koncentrace bílkovin v cytosolu tkáně
Transcriptome analýzy a klasifikace geny do tkáně distribuce kategorií (Obrázek 8) ukazuje, že geny kódující proteiny lokalizaci v cytosolu a její podstruktury mají podobnou distribuci do všech genů v Buňce Atlas, ale s malý, ale významný pokles v podílu gened pro whcih theexpression je omezeno pouze na některé tkáně.
Obrázek 7., Bar plot ukazuje procento genů v různých distribučních tkáňových kategorií pro cytosol-asociované protein kódující geny ve srovnání se všemi geny v buněčném Atlasu. Hvězdička označuje statisticky významnou odchylku (p≤0,05) v počtu genů v kategorii na základě binomického statistického testu. Každá lišta je klikatelná a poskytuje výsledek vyhledávání proteinů, které patří do vybrané kategorie.