cytosol er en semi-flytende stoff å fylle det indre av cellen og bygge andre organeller og subcellular avdelinger (Clegg JS&perioden; (1984)). Den cytosol i seg selv er omsluttet av cellemembranen og membraner av ulike organeller, og dermed gjøre opp en egen mobil batterirommet. Sammen cytosol og alle organeller, bortsett fra kjernen, gjøre opp cytoplasma. Eksempel bilder av proteiner lokalisert til cytosol kan sees i Figur 1.,

I Cellen Atlas, 4740 gener (24% av alle protein-kodende menneskelige gener) har vist seg å koder for proteiner som lokalisere til cytosol og dens underlag (Figur 2). Analyse av cytosolic proteome viser berikelse av vilkårene for biologiske prosesser knyttet til protein modifikasjoner, degradering av mRNA, metabolske prosesser, signal transduksjon, og celledød. Om lag 79% (n=3738) av cytosolic proteiner lokalisere til andre mobile avdelinger i tillegg til cytosol. Den vanligste flere steder er kjernen og plasma membran.,

G3BP1 – U-251 MG
QARS – U-2 OS
MTHFS – U-2 OS

Figur 1. Eksempler på proteiner lokalisert til cytosol. G3BP1 er et enzym som er lokalisert i cytosol og spiller en rolle i signal transduksjon vei (oppdaget i U-251 MG celler). QARS catalyzes den aminoacylation av tRNA med tilhørende aminosyre (oppdaget i U-2 OS-celler). MTHFS er et enzym som er involvert i metabolske prosesser (oppdaget i U-2 OS-celler).

Figur 2., 24% av all menneskelig protein-kodende gener koder for proteiner som er lokalisert til cytosol. Hver bar er klikkbare og gir et søkeresultat av proteiner som hører til den valgte kategorien.

Sammensetningen av cytosol

Underlag

• Aggresome: 21
• Cytosol: 4658
• Cytoplasma organer: 77
• Stenger & Ringer: 20

Den cytosol utgjør ca 70% av det totale volumet av humane celler, og er svært trangt og komplekse (Luby-Phelps K&perioden; (2013))., I cytosol er i hovedsak består av vann (ca 70% av volumet) og proteiner (20-30% av volumet) (Luby-Phelps K&perioden; (2000); Ellis RJ&perioden, (2001)). Snarere enn en væske, det er ofte beskrevet som en hydrofil jelly-som matrise som gir mulighet for fri bevegelse av ionene, hydrofile molekyler og proteiner, men også større strukturer som protein komplekser og blemmer, på tvers av cellen. Ioner som kalium, natrium, bicarbonate, klorid, kalsium, magnesium og aminosyrer er også viktig constitues av cytosol., Forskjeller i konsentrasjonen av ioner mellom cytosol og den ekstracellulære væsken eller cytosolic organeller er viktig for mange cellulære funksjoner, for eksempel å la celle-til-celle kommunikasjon på synapser av nerveceller. Menneskelige cytosolic pH varierer mellom 7.0 – 7.4 og er vanligvis høyere hvis cellen er økende (Lyse GR et al. (1987)).

Eksempel bilder av proteinet kodet av MTHFD1 farget i 3 ulike cellelinjer kan sees i Figur 3.

MTHFD1
MTHFD1
MTHFD1

Figur 3., Eksempler på morfologi av cytosol i forskjellige celle linjer, representert ved immunfluorescens farging av protein MTHFD1 i A-431, U-251 MG og U-2 OS celler.

cytosol inneholder også ulike ikke-membranbundet strukturer, inkludert cytoplasma inneslutninger, slik som glykogen-, pigment – og krystallinsk inneslutninger, og cytoplasma organer, for eksempel P organer og stress granulater. Aggresomes er store inkludering organer dannet ved aktiv retrograd transport av misfolded proteiner om langs mikrotubuli (Kopito RR&perioden; (2000))., Dette karbonlagring har cytoprotective funksjon, for aggregerte proteiner som ikke klarer å være ryddet av proteosomal nedbrytning. S organer er ikke-membranbundet foci av mRNA og proteiner som fungerer i RNA omsetning, translasjonsforskning undertrykkelse, RNA-mediert lyddemping, og RNA-lagring (Aizer A et al. (2008)). En sjelden, og ganske nylig oppdaget struktur som kan vises i cytosol er Stenger og ringer (RRs)., Disse er filament-lignende strukturer som inneholder proteiner som er involvert i biosyntesen av nukleotider, som opprinnelig ble oppdaget ved bruk av menneskelige autoantistoffer, men lite er kjent om deres biologiske funksjon (Carcamo WC et al. (2014)).

Et utvalg av proteiner egnet til å brukes som markører for cytosol er oppført i Tabell 1.

Tabell 1. Utvalget av proteiner egnet som markører for cytosol.,olyl-tRNA synthetase

Cytosol HARS Histidyl-tRNA synthetase Cytosol ATXN2L Ataxin 2 like Cytosol AMPD2 Adenosine monophosphate deaminase 2 Cytosol RABGAP1 RAB GTPase activating protein 1 Cytosol

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., For eksempel, metabolitter ofte behov for å bli transportert over cytosol fra området av sin produksjon til området der de trengs, og ulike signaler må være transduced fra cellemembranen for å målrette lommer. Videre er det mange viktige cellulære prosesser og reaksjoner, spesielt av metabolske karakter, skjer i cytosol. Disse prosessene omfatter protein syntese gjennom oversettelse, den første fasen av cellular respirasjon gjennom glykolysen, og celledeling gjennom mitose og meiose., Den cytosol spiller også en sentral rolle i å opprettholde gradienter over membraner, som er viktig for celle-signaler, osmose og mobile oppstemthet (Lang F&perioden, (2007)).

En liste over høyt uttrykt cytosolic proteiner er oppsummert i Tabell 2. Gene Ontology (GO)-basert analyse av cytosolic proteome viser berikelse av vilkårene som er godt i tråd med de kjente funksjonene i cytosol., Den mest høyanriket vilkår for å GÅ domene Biologiske Prosessen er relatert til oversettelse, post-translational modifikasjoner, signaliserer trasé, og celledød (Figur 4a). Berikelse analyse av GÅ domene Molekylær Funksjonen viser også betydelig berikelse for vilkår knyttet til oversettelse og protein metabolisme (Figur 4b).

Figur 4a. Gene Ontology-basert berikelse analyse for cytosol proteome som viser betydelig bedre vilkår for å GÅ domene Biologiske Prosessen., Hver bar er klikkbare og gir et søkeresultat av proteiner som hører til den valgte kategorien.

Figur 4b. Gene Ontology-basert berikelse analyse for cytosol proteome som viser betydelig bedre vilkår for å GÅ domene Molekylær Funksjon. Hver bar er klikkbare og gir et søkeresultat av proteiner som hører til den valgte kategorien.

Tabell 2. Svært uttrykt enkelt å lokalisere cytosolic proteiner på tvers av ulike cellelinjer.,c»>91

PABPC1 Poly(A) binding protein cytoplasmic 1 84 EIF4G2 Eukaryotic translation initiation factor 4 gamma 2 82 RPS18 Ribosomal protein S18 75

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)., Nettverket plottet viser at den mest vanlige lommer deling av proteiner med cytosol er kjernen, plasma membran og nucleoli. Spesielt proteiner som lokalisere både cytosol og kjernen, samt cytosol og plasma membran, er overrepresentert. Faktisk, det er mange proteiner kjent for å bli transportert, eller å kontinuerlig transport mellom cytosol og disse lommer, inkludert transkripsjonfaktorer, ribosom proteiner og melding molekyler. Eksempler på multilocalizing proteiner i cytosolic proteome kan sees i Figur 6.,

Figur 5. Interaktive nettverk handlingen i cytosol proteiner med flere lokaliseringer. Tallene i connecting noder vise proteiner som er lokalisert til cytosol og til ett eller flere steder. Bare koble noder som inneholder mer enn ett protein og minst 0,5% av proteiner i cytosolic proteome er vist. Sirkelen størrelser er relatert til antall proteiner., Cyan fargede noder vise kombinasjoner som er betydelig overrepresentert, mens magenta farget noder vise kombinasjoner som er betydelig underrepresentert i forhold til sannsynligheten for å observere at kombinasjonen basert på frekvensen av hver anmerkning og en hypergeometric test (p<=0.05). Merk at denne beregningen er bare gjort for proteiner med to lokaliseringene. Hver node er klikkbare og fører til en liste av alle proteiner som finnes i den tilkoblede organeller.

RPL10A
STAT5A
DDX55

Figur 6., Eksempler på multilocalizing proteiner i cytosolic proteome. RPL10A er en kjent ribosom protein, noe som er nødvendig for dannelsen av 60-tallet ribosom underenhetene. Det har vist seg å lokalisere både til nucleoli og cytosol (oppdaget i U-2 OS-celler). STAT5A tilhører familien av STATISTISKE transkripsjon faktorer. Det translocates fra cytosol inn i kjernen i respons til phosphorylation (oppdaget i En-431-celler). DDX55 er medlem av DØDE boksen protein familie innblandet i flere cellulære prosesser som involverer endring av RNA sekundær struktur., Det har vist seg å lokalisere til kjernen, nucleoli og cytosol (oppdaget i En-431-celler).

Uttrykk nivåer av cytosol proteiner i vev

Transcriptome analyse og klassifisering av gener inn i vev fordeling kategorier (Figur 8) viser at genene som koder for proteiner lokalisere til cytosol og dens underlag har en lignende fordeling til alle gener i Cellen Atlas, men med en liten, men signifikant nedgang i andel av gened for whcih theexpression er begrenset til noen vev.

Figur 7., Bar-plott som viser hvor mange prosent av gener i ulike vev fordeling kategorier for cytosol-assosiert protein-kodende gener i forhold til alle gener i Cellen Atlas. Stjerne markerer et statistisk signifikant avvik (p≤0.05) i antall gener i en kategori basert på en binomial statistisk test. Hver bar er klikkbare og gir et søkeresultat av proteiner som hører til den valgte kategorien.

Relevante lenker og publikasjoner