Endoplasmatisk retikulum (ER) er en cellulær organel. Det er et transportnetværk for molekyler, der skal til bestemte steder, i modsætning til molekyler, der flyder frit i cytoplasmaet. Det endoplasmatiske retikulum findes i celler, der har en kerne: i eukaryote celler, men ikke i prokaryote celler. Det antager disse former:

  • Rå endoplasmatisk retikulum (RER), der kaldes sådan, fordi det er fyldt med ribosomer og udskiller proteiner i cytoplasmaet.
  • Glat endoplasmatisk retikulum (SER). Det har bl.a. til opgave at producere proteiner og steroider, vedligeholde plasmamembraner og at skabe en vej, hvor molekyler kan bevæge sig.

I lighed med ER findes det sarkoplasmatiske retikulum (SR) kun i muskelceller. SR lagrer og pumper calciumioner. SR indeholder store lagre af calcium, som det frigiver, når muskelcellen stimuleres. En anden type cytoplasmatisk netværk er det pladelignende Golgi-apparat.

De blondeagtige membraner i det endoplasmatiske retikulum blev først set i 1945 af forskere, der brugte et elektronmikroskop.

Struktur og forbindelse til cellekernen

ER består af et omfattende netværk af flade sække (cisterner) og rør omgivet af en membran. Membranen i ER er kontinuerlig med den ydre membran i cellekernen, hvilket giver fysisk og funktionel forbindelse mellem disse to strukturer. ER-membranen danner ofte tæt forgrenede sektioner, som kan ændre form efter cellens behov.

Hovedfunktioner

  • Proteinsyntese og -foldning: Ribosomer på RER syntetiserer proteiner, der enten skal indsættes i membraner, virker i lumen af organeller eller eksporteres fra cellen. Nyligt syntetiserede proteiner foldes og gennemgår kemiske ændringer (fx glykosylering) i ER-lumen.
  • Membran- og lipidproduktion: SER er hovedstedet for syntese af lipider og steroidhormoner samt for opbygning og reparation af cellemembraner.
  • Calciumlagring og -regulering: SR (et specialiseret ER i muskelceller) lagrer calciumioner og styrer deres frigivelse og tilbageoptag via specifikke kanaler og pumper, hvilket er afgørende for muskelkontraktion.
  • Detoxifikation og stofskifte: I især leverceller indeholder SER enzymer (fx cytokrom P450) der omdanner giftstoffer og lægemidler, samt deltager i carbohydrate-metabolisme.
  • Kvalitetskontrol og nedbrydning: Misfoldede proteiner genkendes i ER og udsættes for korrektionsmekanismer eller sendes til nedbrydning gennem ER-associeret degradering (ERAD).
  • Vesikulær transport: ER pakker proteiner i transportvesikler, der bevæger sig til Golgi-apparatet for yderligere modifikation og sortering.

Rå endoplasmatisk retikulum (RER) — flere detaljer

RER er beklædt med ribosomer på den cytosoliske side, hvilket giver det et "råt" udseende i mikroskopet. Ribosomerne aflæser mRNA og fører nye polypeptider ind i ER via et protein-kompleks kaldet translokon. Inde i ER hjælper chaperoner (fx BiP) proteiner med at folde korrekt, og mange proteiner får tilføjet kulhydrat-kæder (glykosylering) som en del af deres modning.

Glat endoplasmatisk retikulum (SER) — flere detaljer

SER mangler ribosomer og er derfor ikke primært involveret i proteinsyntese. Dets vigtigste funktioner er lipid- og steroidsyntese, metabolismen af kulhydrater, dannelse af lipoproteiner og detoxifikation. I hormonproducerende celler (fx binyrer og gonader) er SER særligt udviklet til at syntetisere steroidhormoner.

Sarkoplasmatiske retikulum (SR)

SR er specialiseret ER i muskelceller. Ved nerveimpulser frigives calciumioner fra SR via ryanodinreceptorer, hvilket udløser muskelkontraktion. Calcium pumpes aktivt tilbage i SR vha. SERCA-pumper for at afslutte kontraktionen og genopfylde lagrene.

ER-stress og cellulære responsmekanismer

Når mængden af misfoldede proteiner i ER stiger, aktiveres den såkaldte Unfolded Protein Response (UPR). UPR forsøger at genetablere normal funktion ved at bremse proteinsyntese, øge produktionen af chaperoner og forbedre nedbrydning af fejlfoldede proteiner. Hvis ubalancen ikke kan rettes, kan UPR lede til programmeret celledød (apoptose). Kronisk ER-stress er forbundet med sygdomme som diabetes, neurodegenerative lidelser og nogle former for kræft.

Klinisk betydning og eksempler

  • Cystisk fibrose er et eksempel på en sygdom, hvor et mutant protein (CFTR) ofte fejlfoldes og holdes tilbage i ER, hvilket forhindrer det i at nå cellemembranen.
  • Leversygdomme og medicininteraktioner kan involvere ændringer i SER-aktivitet (detoxifikation) og dermed påvirke stofskifte af lægemidler.
  • Neurodegenerative sygdomme som Alzheimers og Parkinsons er forbundet med kronisk ER-stress og akkumulering af misfoldede proteiner.

Samarbejde med andre organeller

ER arbejder tæt sammen med Golgi-apparatet, mitokondrier og plasmamembranen. Proteiner og lipider, der dannes i ER, sendes ofte videre til Golgi for yderligere modifikation og sortering til deres endelige destination — enten til plasmamembranen, sekretoriske vesikler eller andre organeller.

Historie

De blondeagtige membraner i det endoplasmatiske retikulum blev først set i 1945 af forskere, der brugte et elektronmikroskop. Siden da er forståelsen af ER's struktur og rolle i cellens stofskifte og signalering blevet udvidet betydeligt gennem elektronmikroskopi, biokemi og molekylærbiologi.