solunsisäinen viestintä

solu, jossa on monia erilaisia DNA -, RNA-ja proteiinimolekyylejä, on aivan erilainen kuin koeputki, jossa on samoja komponentteja. Kun solu liuotetaan koeputkeen, tuhannet erityyppiset molekyylit sekoittuvat satunnaisesti toisiinsa. Elävässä solussa näitä komponentteja pidetään kuitenkin erityisissä paikoissa, mikä heijastaa solun kasvun ja jakautumisen kannalta välttämätöntä järjestäytymisen korkeaa tasoa. Tämän sisäisen organisaation ylläpitäminen vaatii jatkuvaa energian syöttämistä, koska spontaanit kemialliset reaktiot aiheuttavat aina epäjärjestystä. Niinpä suuri osa ATP: n hydrolyysin vapauttamasta energiasta polttoaineistaa prosesseja, jotka järjestävät makromolekyylejä solun sisälle.

kun eukaryoottista solua tutkitaan suurella suurennuksella elektronimikroskoopilla, käy ilmi, että tietyt kalvoon sitoutuneet organellit jakavat sisäosan erilaisiin alaryhmiin. Vaikka sitä ei voida havaita elektronimikroskoopilla, biokemiallisten määritysten perusteella on selvää, että jokainen organelli sisältää erilaisia makromolekyylejä. Tämä biokemiallinen erottelu heijastaa kunkin osaston toiminnallista erikoistumista. Näin ollen mitokondriot, jotka tuottavat suurimman osan solun ATP: stä, sisältävät kaikki entsyymit, joita tarvitaan trikarboksyylihappokierron ja oksidatiivisen fosforylaation suorittamiseen. Vastaavasti ei-toivottujen makromolekyylien solunsisäiseen pilkkomiseen tarvittavat hajoavat entsyymit rajoittuvat lysosomeihin.

tästä funktionaalisesta erottelusta on selvää, että solun tumassa olevien geenien määrittelemät monet erilaiset proteiinit on kuljetettava osastoon, jossa niitä käytetään. Ei ole yllättävää, että solussa on laaja kalvoon sitoutuva järjestelmä, joka on omistautunut juuri tämän solunsisäisen järjestyksen ylläpitämiseen. Järjestelmä toimii postitoimistona, joka takaa uusien synteettisten makromolekyylien asianmukaisen reitityksen niiden oikeisiin kohteisiin.

kaikki proteiinit syntetisoidaan ribosomeilla, jotka sijaitsevat sytosolissa. Heti kun proteiinin aminohappojärjestyksen ensimmäinen osa tulee ribosomista, se tarkastetaan lyhyen ”endoplasmisen retikulumin (ER) signaalijakson esiintymisen varalta.”Ne ribosomit, jotka valmistavat proteiineja tällaisella sekvenssillä, kuljetetaan ER-kalvon pinnalle, jossa ne suorittavat synteesin; näihin ribosomeihin tehdyt proteiinit siirtyvät välittömästi ER-kalvon kautta ER-osaston sisäpuolelle. Proteiinit, joilla ei ole ER-signaalisarjaa, jäävät sytosoliin ja vapautuvat ribosomeista niiden synteesin valmistuttua. Tämä kemiallinen päätöksentekoprosessi asettaa joitakin vastavalmistuneita proteiiniketjuja sytosoliin ja toiset laajaan solukalvon rajaamaan osastoon sytoplasmaan, mikä edustaa ensimmäistä vaihetta solunsisäisessä proteiinilajittelussa.

molemmissa soluosastoissa olevat vastavalmistuneet proteiinit lajitellaan tämän jälkeen edelleen niiden sisältämien ylimääräisten signaalisekvenssien mukaan. Osa sytosolin proteiineista jää sinne, kun taas osa menee mitokondrioiden tai (kasvisoluissa) kloroplastien pinnalle, jossa ne siirtyvät kalvojen kautta organelleihin. Kunkin proteiinin alisignaalit osoittavat sitten tarkalleen, mihin organelliin proteiini kuuluu. Ensiapuun alun perin lajitelluilla proteiineilla on vielä laajempi valikoima kohteita. Osa heistä jää päivystykseen, jossa he toimivat osana organellea. Useimmat menevät kuljetusrakkuloihin ja siirtyvät Golgin laitteeseen, erillisiin kalvorajoitteisiin organelleihin, joissa on vähintään kolme alayksikköä. Osa proteiineista säilyy Golgin alayksiköissä, joissa niitä hyödynnetään tälle elimelle ominaisiin toimintoihin. Useimmat päätyvät lopulta rakkuloihin, jotka lähtevät Golgilta muihin solukohteisiin, kuten solukalvoon, lysosomeihin tai eritysrakkuloihin. (Lisätietoja, KS.sisäkalvojen alapuolella.)