Cytosol

het cytosol is een semi-vloeibare stof die het binnenste van de cel vult en de andere organellen en subcellulaire compartimenten insluit (Clegg JS. (1984)). Cytosol zelf wordt ingesloten door het celmembraan en de membranen van verschillende organellen, waarbij een afzonderlijk cellulair compartiment wordt gevormd. Samen vormen cytosol en alle organellen, behalve de kern, het cytoplasma. Voorbeeld beelden van proteã NEN gelokaliseerd aan cytosol kunnen in Figuur 1 worden gezien.,

in de Celatlas is aangetoond dat 4740 genen (24% van alle eiwitcoderende menselijke genen) eiwitten coderen die lokaliseren naar het cytosol en zijn substructuren (Figuur 2). De analyse van cytosolic proteome toont verrijking van termen voor biologische processen met betrekking tot eiwitmodificatie, mRNA degradatie, metabolische processen, signaaltransductie, en celdood. Ongeveer 79% (n = 3738) van de cytosolic proteã nen lokaliseren aan andere cellulaire compartimenten naast cytosol. De gemeenschappelijkste bijkomende plaatsen zijn de kern en het plasmamembraan.,

G3bp1 – u-251 MG
QARS – u-2 OS
MTHFS – u-2 OS

figuur 1. Voorbeelden van proteã nen die aan cytosol worden gelokaliseerd. G3BP1 is een enzym gelokaliseerd in cytosol en speelt een rol in signaaltransductie weg (ontdekt in u-251 MG cellen). QARS katalyseert de aminoacylatie van tRNA door hun geassocieerde aminozuur (gedetecteerd in U-2 OS cellen). MTHFS is een enzym betrokken bij metabole processen (gedetecteerd in U-2 OS cellen).

Figuur 2., 24% van alle menselijke eiwitcoderende genen coderen eiwitten gelokaliseerd aan cytosol. Elke bar is klikbaar en geeft een zoekresultaat van eiwitten die behoren tot de geselecteerde categorie.

samenstelling van de cytosol

substructuren

• Aggresoom: 21
• Cytosol: 4658
• cytoplasmatische lichamen: 77
• staafjes & ringen: 20

het cytosol maakt ongeveer 70% uit van het totale volume van menselijke cellen, en is highly crowded and complex (Luby-Phelps K. (2013))., Het cytosol bestaat voornamelijk uit water (ongeveer 70% van het volume) en eiwitten (20-30% van het volume) (Luby-Phelps K&periode; (2000); Ellis RJ&periode; (2001)). Eerder dan een vloeistof, wordt het vaak beschreven als een hydrofiele Jelly-achtige matrix die voor vrije beweging van ionen, hydrofiele molecules en proteã nen, maar ook grotere structuren zoals eiwitcomplexen en blaasjes, over de cel toestaat. Ionen zoals kalium, natrium, bicarbonaat, chloride, calcium, magnesium en aminozuren zijn ook belangrijke constitues van cytosol., De verschillen in concentratie van deze ionen tussen cytosol en de extracellulaire vloeistof of cytosolic organellen zijn essentieel voor vele cellulaire functies, bijvoorbeeld om cel-aan-cel mededeling bij de synapsen van zenuwcellen toe te laten. Menselijke cytosolic pH varieert tussen 7.0-7.4 en is meestal hoger als de cel groeit (Bright GR et al. (1987)).

voorbeeld beelden van het eiwit gecodeerd door MTHFD1 gekleurd in 3 verschillende cellijnen zijn te zien in Figuur 3.

Mthfd1
MTHFD1
mthfd1

Figuur 3., Voorbeelden van de morfologie van cytosol in verschillende cellijnen, vertegenwoordigd door immunofluorescent kleuring van eiwit MTHFD1 in a-431, u-251 MG en u-2 os cellen.

het cytosol bevat ook verschillende niet-membraangebonden structuren, waaronder cytoplasmatische inclusies, zoals glycogeen -, pigment-en kristallijne inclusies, en cytoplasmatische lichamen, zoals P-lichamen en stressgranulaten. Aggresomen zijn grote inclusie-lichamen gevormd na actief retrograde transport van verkeerd gevouwen eiwitten langs microtubuli (Kopito RR& periode; (2000))., Deze sequestration heeft cytoprotective functie, voor geaggregeerde proteã nen die niet door proteosomal degradatie worden geklaard. P de lichamen zijn niet-membraangebonden foci van mRNA en proteã nen die in de omzet van RNA, translationele repressie, RNA-bemiddelde het tot zwijgen brengen, en de opslag van RNA (Aizer A et al. (2008)). Een zeldzame, en eerder onlangs ontdekte structuur die in cytosol kan verschijnen zijn staven en ringen (RRs)., Dit zijn filament – achtige structuren die eiwitten bevatten betrokken bij de biosynthese van nucleotiden, oorspronkelijk ontdekt door het gebruik van menselijke auto-antilichamen, maar er is weinig bekend over hun biologische functie (Carcamo WC et al. (2014)).

een selectie van eiwitten die geschikt zijn om te worden gebruikt als markers voor cytosol is vermeld in Tabel 1.

Tabel 1. Selectie van proteã NEN geschikt als tellers voor 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., Bijvoorbeeld, metabolites moeten vaak over cytosol van het gebied van hun productie aan de plaats worden vervoerd waar zij nodig zijn, en diverse signalen moeten van het celmembraan aan doelcompartimenten worden omgezet. Bovendien komen vele belangrijke cellulaire processen en reacties, vooral van metabolisch karakter, in cytosol voor. Deze processen omvatten eiwitsynthese door Vertaling, het eerste stadium van cellulaire ademhaling door glycolyse, en celdeling door mitose en meiosis., Cytosol speelt ook een centrale rol in het behoud van gradiënten over de membranen, wat belangrijk is voor celsignalisatie, osmose en cellulaire exciteerbaarheid (Lang f&periode; (2007)).

een lijst van sterk tot expressie gebrachte cytosolische eiwitten is samengevat in Tabel 2. De (GO)-gebaseerde analyse van genontologie van cytosolic proteome toont verrijking van termen die goed in lijn met de bekende functies van cytosol zijn., De hoogst verrijkte termen voor het biologische proces van het GO-domein zijn gerelateerd aan vertaling, post-Vertalende wijzigingen, signalerende wegen, en celdood (figuur 4a). De verrijkingsanalyse van de moleculaire functie van het GO-domein toont ook een significante verrijking aan voor termen die verband houden met vertaling en eiwitmetabolisme (figuur 4b).

figuur 4a. op Genontologie gebaseerde verrijkingsanalyse voor het cytosolproteoom, waaruit de beduidend verrijkte termen voor het biologische proces van het GO-domein blijken., Elke bar is klikbaar en geeft een zoekresultaat van eiwitten die behoren tot de geselecteerde categorie.

figuur 4b. op Genontologie gebaseerde verrijkingsanalyse voor het cytosolproteoom, waaruit de significant verrijkte termen voor de moleculaire functie van het GO-domein blijken. Elke bar is klikbaar en geeft een zoekresultaat van eiwitten die behoren tot de geselecteerde categorie.

Tabel 2. Hoogst uitgedrukt enige lokaliserende cytosolic proteã nen over verschillende cellijnen.,e”>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)., De netwerkplot toont aan dat de gemeenschappelijkste compartimenten die proteã nen met cytosol delen de kern, het plasmamembraan en nucleoli zijn. Vooral de proteã nen die aan zowel cytosol als de kern, evenals cytosol en het plasmamembraan lokaliseren, zijn oververtegenwoordigd. Inderdaad, zijn er vele proteã nen gekend om worden getransporteerd, of aan onophoudelijk pendelen, tussen cytosol en deze compartimenten, met inbegrip van transcriptiefactoren, ribosomal proteã nen en signalerende molecules. De voorbeelden van multilocalizing proteã NEN binnen cytosolic proteome kunnen in Figuur 6 worden gezien.,

Figuur 5. Het interactieve netwerkplot van de cytosolproteã nen met veelvoudige lokalisaties. De aantallen in de verbindende knopen tonen de proteã nen die aan cytosol en aan één of meer extra plaatsen worden gelokaliseerd. Slechts verbindende knopen die meer dan één proteã ne en minstens 0,5% proteã nen in cytosolic proteome bevatten worden getoond. De cirkelgrootte is gerelateerd aan het aantal proteã nen., De cyaangekleurde knopen tonen combinaties die significant oververtegenwoordigd zijn, terwijl magentagekleurde knopen combinaties tonen die significant ondervertegenwoordigd zijn in vergelijking met de waarschijnlijkheid van het waarnemen van die combinatie op basis van de frequentie van elke annotatie en een hypergeometrische test (p<=0,05). Merk op dat deze berekening slechts voor proteã nen met dubbele lokalisaties wordt gedaan. Elke knoop is klikbaar en resulteert in een lijst van alle proteã nen die in de verbonden organellen worden gevonden.

Rpl10a
STAT5A
DDX55

Figuur 6., Voorbeelden van multilocalizing proteã nen in cytosolic proteome. RPL10A is een bekende ribosomal proteã ne, die voor vorming van de jaren ‘ 60 ribosomal subeenheden wordt vereist. Het is getoond om zowel aan nucleoli als cytosol (ontdekt in U-2 os cellen) te lokaliseren. STAT5A behoort tot de familie van stat transcriptiefactoren. Het transloceert van cytosol in de kern in reactie op phosphorylation (ontdekt in a-431 cellen). DDX55 is een lid van dode doos eiwitfamilie betrokken bij verscheidene cellulaire processen die wijziging van secundaire structuur van RNA impliceren., Het is getoond om aan de kern, nucleoli en cytosol (ontdekt in a-431 cellen) te lokaliseren.

expressieniveaus van cytosoleiwitten in weefsel

Transcriptoomanalyse en classificatie van genen in weefseldistributiecategorieën (Figuur 8) toont aan dat genen die coderen voor eiwitten die zich lokaliseren naar het cytosol en de substructuren daarvan, een vergelijkbare verdeling hebben als alle genen in de Celatlas, maar met een kleine maar significante afname van de fractie van gened voor zover de expressie beperkt is tot sommige weefsels.

Figuur 7., Staafgrafiek die het percentage genen in verschillende weefseldistributiecategorieën voor cytosol-geassocieerde eiwitcoderende genen in vergelijking met alle genen in de Celatlas toont. Asterisk geeft een statistisch significante afwijking (p≤0,05) aan in het aantal genen in een categorie op basis van een binomiale statistische test. Elke bar is klikbaar en geeft een zoekresultaat van eiwitten die behoren tot de geselecteerde categorie.

relevante links en publicaties

---