Het Trans-Golgi Netwerk (TGN)

Het trans-Golgi netwerk (TGN) is een uitbreiding van het trans-Golgi waar verschillende soorten blaasjes worden gevormd. Het TGN kan worden beschouwd als een belangrijk eiwitsorteerstation in de cel. Eiwitten die in de Golgi rijpen, worden in de TGN gesorteerd voor transport naar verschillende plaatsen in de cel, afhankelijk van de biochemische tags die op de individuele eiwitten worden aangetroffen. Men denkt dat eiwitten in de TGN geconcentreerd worden door zich te binden aan receptormoleculen in de lumen van de TGN. Wanneer eiwitten hun juiste receptoren vinden, kunnen zij aggregeren op één of enkele plaatsen in de TGN en vervolgens afsplitsen om onrijpe secretoire blaasjes te vormen: (1) secreetkorrels (blaasjes die verder rijpen en een gespecialiseerde lading sorteren); (2) secreetblaasjes die naar het plasmamembraan worden geleid; en (3) blaasjes die afbrekende enzymen naar lysosomen vervoeren (kleine, zure organellen die macromoleculen afbreken). Enige selectiviteit en sortering van eiwitten kan in deze secretoire blaasjes bestaan voordat zij bij het plasmamembraan komen.

Eerst worden secretoire blaasjes verpakt met een hoge concentratie van een specifiek eiwit dat naar de TGN is getransporteerd. Bijvoorbeeld, endocriene cellen produceren grote hoeveelheden gespecialiseerde eiwitten, hormonen genaamd, die worden verpakt in secretorische korrels. Wanneer endocriene cellen het juiste “signaal” ontvangen dat fusie van de secretorische korrels met het plasmamembraan teweegbrengt, komen deze eiwitten vrij in het bloedvatenstelsel.

Ten tweede worden sommige eiwitten geproduceerd en afgescheiden op een constitutieve of constante manier; deze eiwitten zijn niet afhankelijk van extracellulaire signalen voor afgifte en worden niet gesorteerd naar secretorische granules. In plaats daarvan, constitutieve secretie omvat blaasjes afkomstig uit de TGN en reizen rechtstreeks naar het plasmamembraan voor exocytose.

Tenslotte is de TGN een sorteerstation voor de levering van afbrekende enzymen aan lysosomen, blaasjes die voedingsstoffen bevatten die buiten de cel hun oorsprong vinden. Cellen moeten deze eiwitten naar zure lysosomen sturen om te helpen bij de vertering van geïnternaliseerde voedingsstoffen. Eiwitten die bestemd zijn voor het lysosoom zijn gemodificeerd met een unieke suiker, mannose-6-fosfaat genaamd. Deze lysosomale eiwitten worden gesorteerd in de TGN door binding aan de mannose-6-fosfaat receptor die vervolgens ontluikt in een blaasje dat versmelt met een lysosoom. De lage pH in het lysosoom zorgt ervoor dat het mannose-6-fosfaat dragende eiwit losraakt van de receptor. De lege receptor komt los van het lysosoom in een klein blaasje en wordt gerecycled naar de TGN.

Het Golgi-complex speelt een essentiële rol bij de sortering en targeting van eiwitten naar verschillende delen van de cel. Ondanks wat bekend is, zijn er nog vele onbeantwoorde vragen over de exacte mechanismen die betrokken zijn bij het sorteren en transporteren van cellulaire lading door de cel. Dit is een belangrijk onderzoeksgebied omdat veel ziekten zoals de ziekte van I-cel, de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Batten en een groot aantal andere eiwit- en lipidenopslagziekten het gevolg zijn van cellen die eiwitten en lipiden verkeerd sorteren naar de verkeerde plaatsen in de cel.