COPII

يُعدّ مُركّب البروتين الغلافي II ، أو COPII ، مجموعة من البروتينات التي تُسهّل تكوين الحويصلات لنقل البروتينات من الشبكة الإندوبلازمية إلى جهاز غولجي أو إلى الحيز الوسيط بين الشبكة الإندوبلازمية وجهاز غولجي . تُسمى هذه العملية بالنقل الأمامي ، على عكس النقل العكسي المرتبط بمُركّب COPI . يتكوّن COPII من جزأين: أولًا، تتشكّل طبقة داخلية من Sar1 وSec23 وSec24؛ ثم تُحاط هذه الطبقة الداخلية بشبكة خارجية من Sec13 وSec31.

يُعد غلاف COPII مسؤولاً عن تكوين الحويصلات من الشبكة الإندوبلازمية. تنقل هذه الحويصلات البروتينات إلى جهاز جولجي (في الخميرة) أو إلى الحيز الوسيط بين الشبكة الإندوبلازمية وجهاز جولجي (ERGIC، في الثدييات). ^{[ 1 ]}

تبدأ عملية تجميع الغلاف عندما يتم تنشيط بروتين Sar1، وهو بروتين GTPase من عائلة Ras في السيتوبلازم، بواسطة عامل تبادل النيوكليوتيدات الغوانينية Sec12. ^{[ 1 ]} يندمج Sar1-GTP المنشط في غشاء الشبكة الإندوبلازمية، ويرتبط بشكل تفضيلي بمناطق انحناء الغشاء. أثناء اندماج Sar1-GTP في الغشاء، يستقطب Sec23 وSec24 لتكوين القفص الداخلي. ^{[ 1 ]} بمجرد اكتمال تجميع الغلاف الداخلي، يتم استقطاب بروتينات الغلاف الخارجي Sec13 وSec31 إلى الحويصلة المتبرعمة. ^{[ 1 ]} يؤدي تحلل Sar1 GTP إلى GDP إلى تفكك الغلاف.

وُجد أن بعض البروتينات مسؤولة عن التعبئة الانتقائية للحمولات داخل حويصلات COPII. وتشير أبحاث حديثة إلى أن مُركّب Sec23/Sec24-Sar1 يُشارك في اختيار الحمولة. ^{[ 2 ]} على سبيل المثال، وُجد أن Erv29p في خميرة Saccharomyces cerevisiae ضروري لتعبئة عامل ألفا الأولي المُغلْيَكوزيل. ^{[ 3 ]}

تتعرف بروتينات Sec24 على بروتينات الشحن المختلفة، وتقوم بتعبئتها في الحويصلات المتبرعمة.

يتكون غلاف COPII من طبقة داخلية - شبكة مرنة من Sar1 وSec23 وSec24 - وطبقة خارجية من Sec13 وSec31. ^{[ 1 ]} يشبه Sar1 بروتينات GTPases الأخرى من عائلة Ras، حيث يتكون من ستة خيوط بيتا محاطة بثلاثة حلزونات ألفا ، ونطاقين مرنين للتبديل. على عكس بروتينات GTPases الأخرى من عائلة Ras، يندمج Sar1 في الأغشية عبر حلزون طرفي N (بدلاً من الميريستويل أو البرينيل ). ^{[ 1 ]}

تُعدّ هذه البروتينات الغلافية ضرورية ولكنها غير كافية لتوجيه الحويصلة أو تثبيتها على الغشاء المستهدف الصحيح. كما أن بروتينات SNARE والحمولة وبروتينات أخرى ضرورية لحدوث هذه العمليات.

يقوم المركب الأولي للتبرعم (المؤلف من Sar1-GTP وSec23/24) بتجنيد مركب Sec13p/31p المرن، والذي يتميز ببلمرة مركب Sec13/31 مع مركبات Sec13/31 أخرى لتشكيل مكعب ثماني الأوجه ذي شبكة أوسع من نظيره في حويصلة الكلاثرين . يؤدي تكوين المكعب ثماني الأوجه إلى تشويه غشاء الشبكة الإندوبلازمية وفصل حويصلة COPII (إلى جانب بروتينات الشحن وv-SNAREs)، مُكملاً بذلك عملية تبرعم حويصلة COPII. ^{[ 2 ]}

لا تزال الإشارة (الإشارات) التي تحفز Sec12 لبدء تجميع COPII غير واضحة، على الرغم من معرفة بعض منظمات تكوين الغلاف. ^{[ 4 ]} يتم تنظيم معدل تكوين COPII جزئيًا بواسطة بروتينات Sec16A و Tango1 ، على الأرجح عن طريق تركيز Sec12 في موقع معين، حتى يتمكن من تنشيط Sar1 بكفاءة أكبر. ^{[ 1 ]}

يوجد في الثدييات جينان من عائلة Sar1: SAR1A و SAR1B ( كان SAR1B يُعرف سابقًا باسم SARA2 ^{[ 5 ]} ). في خلايا الثدييات المستزرعة، يبدو أن جيني Sar1 متطابقان في الوظيفة؛ ومع ذلك، في الحيوانات، يُعد SAR1B ضروريًا بشكل فريد لتكوين حويصلات كبيرة (يزيد قطرها عن 1 ميكرومتر ) مغلفة ببروتين COPII. ^{[ 1 ]}

وبالمثل، تُعبّر الثدييات عن جينين من عائلة Sec23: SEC23A و SEC23B . يؤدي هذان النظيران من Sec23 الوظيفة نفسها، لكنهما يُعبّر عنهما في أنسجة جسمية مختلفة. ويمكن لكلا بروتيني Sec23 التفاعل مع أي من بروتينات Sec24 الأربعة: SEC24A وSEC24B وSEC24C وSEC24D. ^{[ 1 ]}

تم وصف طفرات مميتة أو ممرضة لمعظم بروتينات COPII. يؤدي فقدان Sar1B في الفئران إلى الوفاة بعد الولادة بفترة وجيزة. ^{[ 6 ]} في البشر، يؤدي وراثة نسختين من بعض طفرات SAR1B إلى مرض احتباس الكيلوميكرونات ، ^{[ 1 ]} ويسبب فقدان Sar1B مزيجًا من مرض احتباس الكيلوميكرونات واضطراب عصبي عضلي يُعرف بمتلازمة مارينسكو-سيوغرن . ^{[ 6 ]}

يُعدّ فقدان بروتين Sec23A مميتًا للفئران داخل الرحم . ^{[ 6 ]} في البشر، يُسبب أحد متغيرات Sec23A خلل التنسج القحفي العدسي الدرزي ، بينما ترتبط متغيرات Sec23B بمرض فقر الدم الخلقي المختل في تكوين الكريات الحمراء من النوع الثاني، وبعض أنواع السرطان . ^{[ 6 ] [ 1 ]} تموت الفئران التي تفتقر إلى Sec23B بعد الولادة بفترة وجيزة. ^{[ 6 ]} متلازمة هالبرين-بيرك (HLBKS)، وهي اضطراب عصبي نمائي وراثي متنحي نادر، تنتج عن طفرة مُلغية في جين SEC31A. ^{[ 7 ]}

يحتوي بروتين CopII على ثلاثة مواقع ارتباط محددة، يمكن لكل منها أن يرتبط بمركب. تستخدم الصورة المجاورة (Sed5) مركب Sec22 t-SNARE للارتباط. يرتبط هذا الموقع بقوة أكبر، وبالتالي فهو الأكثر تفضيلاً. (Embo)

تؤدي الطفرات التي تحول الثريونين في الموضع 39 إلى أسباراجين إلى إنتاج Sar1A سائد سلبي مرتبط بشكل دائم بـ GDP؛ بينما تؤدي الطفرة التي تحول الهيستيدين 79 إلى جليسين إلى إنتاج Sar1A نشط بشكل دائم، مع تباطؤ كبير في تحلل GTP. ^{[ 1 ]}

• حويصلات COPI
• حويصلات الكلاثرين