Endoplasmatisches Retikulum
Das Endoplasmatische Retikulum (endoplasmatisch="im Cytosol"; retikulum bzw. reticulum="kleines Netz"; abgekürzt ER) ist ein wichtiges Zellorganell in allen Eukaryonten. Prokaryonten haben keine Zellorganellen, und damit auch kein ER. Die Membran des ER ähnelt in Struktur und Zusammensetzung der Plasmamembran, obwohl sie eine Erweiterung der Kernmembran ist. Am und im ER finden Translation, Proteinfaltung, posttranslationale Modifikationen von Proteinen und Proteintransport von Transmembranproteinen und sekretorischen Proteinen (→ Exocytose) statt. Außerdem dient das ER als intrazellulärer Kalzium-Speicher und hat damit eine Schlüsselrolle in der Signaltransduktion.
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Schematische Darstellung von Zellkern, ER und Golgi-Apparat. |
Das ER besteht aus einem weit verzweigten Membran-Netzwerk aus Röhren und Zisternen (Sack-ähnlichen Strukturen), die von der ER-Membran umgeben werden. Die ER-Membran schließt das Innere des ERs, das ER-Lumen, vom Cytosol ab. Der Raum zwischen den beiden Schichten der Membran dient als Übergang zwischen dem Cytosol und dem Inneren der Zisternen. Die äußere Schicht der ER-Membran geht in die Kernmembran über, und der Intermembranraum geht in den Raum zwischen den beiden Schichten der Kernmembran über.
Teile des ER, rauhes ER genannt, sind mit Ribosomen besetzt; andere Bereiche sind glatt. Rauhes und glattes ER unterscheiden sich nicht nur im Aussehen, sondern auch in ihrer Funktion. Während das rauhe ER Transmembran- und sekretorische Proteine herstellt, spielt das glatte ER eine wichtige Rolle in mehreren metabolischen Prozessen. Es wird für die Synthese verschiedener Lipide und Steroide (Hormone) benötigt, sowie für den Kohlenstoffmetabolismus, die Entgiftung der Zelle, und zur Einlagerung von Calcium, weswegen man in Nebennierenzellen und Leberzellen vorwiegend glattes ER findet.
Rolle des ER bei der Proteinsynthese
Man unterscheidet zwischen einem cotranslationalen Mechanismus, bei dem Proteine während ihrer Synthese an membrangebundenen Ribosomen durch die Membran gelangen, und einem posttranslationalen Mechanismus , bei dem zuerst vollständig im Cytoplasma synthetisierte Proteine durch die Membran transportiert werden. In beiden Fällen werden die transportierten Proteine anschließend im Lumen des ER posttranslational modifiziert und an den Golgi-Apparat weitergeleitet.
Proteine, die durch das ER und weiter durch die Zelle transportiert werden, sind mit einer Signalsequenz markiert, die wie eine Postleitzahl funktioniert. Günter Blobel erhielt 1999 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für seine Entdeckung dieser Signalsequenzen 1975. Der N-Terminus einer Polypeptidkette (z.B. eines Proteins) trägt die Signalsequenz, die entfernt wird, wenn das Polypeptid sein Ziel erreicht. Proteine, die für Ziele außerhalb des ERs bestimmt sind, werden in Transport-Vesikel verpackt und entlang des Cytoskeletts zu ihrem Bestimmungsort weitergeleitet.