Molekulární třídicí mechanismy zajišťují doručení proteinů do diskrétních membránových kompartmentů
Ačkoli byly obecně stanoveny cesty, kterými jsou vybrané membránově asociované proteiny doručeny na správné místo určení, zůstává mnoho zajímavých otázek týkajících se samotného procesu selekce. Jak je možné, že některé membránové proteiny zůstávají v buněčném těle, například glykosyltransferázy Golgiho, zatímco jiné jsou zabaleny pro doručení do axonu? Jak se některé z transportovaných proteinů, například sodíkové a draslíkové iontové kanály, dostanou do axolemmy, zatímco jiné, například presynaptické receptory, synaptické vezikuly nebo vylučované neuropeptidy, putují po celé délce axonu k nervovému zakončení nebo vstupují do synaptické štěrbiny? A konečně, jak je možné, že organely, jako jsou synaptické vezikuly, směřují k axonům a presynaptickým terminálům, ale ne do dendritických trsů? Tato otázka se stává zvláště naléhavou u senzorických neuronů dorzálního kořenového ganglia, kde centrální větev jediného axonu má presynaptické terminály, zatímco periferní větev téhož axonu nemá žádné.
Odpovědi na tyto otázky zůstávají neúplné, ale některé mechanismy se začaly objevovat . Některé informace pocházejí ze studií na polarizovaných epiteliálních buňkách, kde lze zjišťovat identitu molekulárních cílových signálů pro doručení nově syntetizovaných proteinů na bazolaterální nebo apikální membrány. Tyto mechanismy jsou relevantní pro neuron, protože virové proteiny, které normálně směřují do epiteliálních bazolaterálních membrán, končí v dendritických oddílech neuronu, zatímco ty, které jsou cíleny do apikálních oddílů, mohou být přesunuty do axonu . Základní mechanismy se však zdají být složité. Signály mohou být „přidány“ jako posttranslační modifikace včetně glykosylace, acylace nebo fosforylace , nebo „zabudovány“ ve formě diskrétních aminokyselinových sekvencí . Zdá se, že v buňkách fungují oba mechanismy. Například přidání manóza-6-fosfátu k proteinům je směruje do lysozomů, zatímco byly identifikovány aminokyselinové sekvence, které směrují proteiny do jádra nebo do mitochondrií. Obecně lze říci, že cílové signály pravděpodobně směřují proteiny do specifických organel, zatímco jiné mechanismy směřují organely do příslušných konečných destinací.
Specifické membránové komponenty musí být dodány na místa jejich využití a nesmí být ponechány na nevhodných místech . Synaptické vezikuly by měly jít do presynaptických zakončení, protože v axonu nebo buněčném těle neplní žádnou funkci. Problém je ještě složitější, protože mnoho presynaptických terminálů není na konci axonu. Často se podél jednoho axonu postupně vyskytuje mnoho terminálů, které navazují kontakty en passant s více cíli. Synaptické vezikuly se tedy nemohou pouze přesunout na konec axonálních MT a cílení synaptických vezikul se stává složitějším problémem. Podobné složitosti vznikají u membránových proteinů určených pro axolemmu nebo uzlovou membránu.
Jeden z navrhovaných mechanismů pro cílení organel na terminály může mít obecné důsledky. Rodina fosfoproteinů synapsin , která je soustředěna v presynaptickém terminálu, se může podílet na cílení synaptických vezikul. Defosforylovaný synapsin se pevně váže jak na synaptické vezikuly, tak na aktinová mikrofilamenta (MF), zatímco fosforylace obojí uvolňuje. Defosforylovaný synapsin inhibuje axonální transport MBO v izolované axoplazmě, zatímco fosforylovaný synapsin v podobných koncentracích nemá žádný účinek . Když synaptická vezikula prochází oblastí bohatou na defosforylovaný synapsin, může být synapsinem zesíťována s dostupnou matricí MF. Takto zesíťované vezikuly by byly odstraněny z rychlého axonálního transportu a byly by účinně zaměřeny na oblast bohatou na synapsin a MF, presynaptický terminál. Vápníkem aktivované kinázy následně mobilizují cílené vezikuly k přenosu do aktivních zón pro uvolnění neurotransmiteru (viz kap. 9). To naznačuje obecný mechanismus, který by s obměnami mohl cílit MBO do jiných specifických domén .
Nakonec, tato kapitola se téměř výhradně zaměřila na axonální transport, ale existuje i dendritický transport. Vzhledem k tomu, že dendrity obvykle zahrnují postsynaptické oblasti, zatímco většina axonů končí v presynaptických elementech, dendritický a axonální transport dostává každý řadu jedinečných proteinů. Důkazy o třídicích mechanismech pocházejí ze studií na kultivovaných hipokampálních neuronech s použitím dvou různých virových proteinů. Bazolaterálně cílené virové glykoproteiny byly transportovány výhradně do dendritických výběžků kultivovaných neuronů, zatímco glykoproteiny apikálně pučícího viru byly nalezeny v axonech . Další úroveň složitosti intraneuronálních transportních jevů představuje zajímavé pozorování, že mRNA je směrována do dendritů, kde se podílí na lokální syntéze proteinů v postsynaptických místech, ale že ribozomální komponenty a mRNA jsou z axonálních domén do značné míry vyloučeny . Podobné procesy transportu mRNA byly popsány v gliových buňkách .
.