Sự tương tác giữa ER và thể Golgi thông qua các kênh thoát trên màng ER

Các kênh thoát trên ER và thể Golgi di chuyển như những đơn vị riêng lẻ

Cơ chế của quá trình vận chuyển từ ER đến thể Golgi vẫn chưa được hiểu biết thấu đáo nên vẫn còn nhiều tranh cãi do các chứng cứ vẫn còn rời rạc. Mô hình tổng quát của quá trình vận chuyển từ ER đến thể Golgi là các bóng màng hình thành trên ER sau đó thoát ra tại kênh thoát (ER exit site) và di chuyển đến cis-Golgi (Golgi dạng cis), tại đây các bóng màng sẽ dung hợp với các gờ của các cis-cisterna (các mồng Golgi dạng cis).

Nếu các thể Golgi di chuyển trong thực vật với vận tốc 1-2µm/s thì câu hỏi đặt ra là bằng cách nào các bóng màng có thể theo kịp và bám vào thể Golgi? Một mô hình được đưa ra để giải thích cho nghi vấn này là các bóng màng từ ER sau khi được hình thành và thoát ra từ các kênh thoát ERES sau đó sẽ bám vào các luồng di chuyển của các thể Golgi một cách ngẫu nhiên. Với mô hình này thì Golgi và các kênh thoát ERES sẽ không có mối liên hệ nào với nhau.

Một mô hình khác cũng được đưa là quá trình vận chuyển từ ER đến thể Golgi xảy ra khi thể Golgi ở trạng thái tĩnh (đứng yên). Rất nhiều thể Golgi thường ở trạng thái tĩnh ít di chuyển trong tế bào chất và bị bắt lấy ở vị trí gần với thể ống của hệ thống ER. Trong trường hợp này, kênh thoát ERES và thể Golgi có thể ở vị trí rất gần nhau thích hợp cho sự tương tác.


Mô hình thứ 3 được đưa ra là các kênh thoát ERES và thể Golgi được khóa chặt vào nhau dưới dạng một phức hợp. Các phức hợp này cũng bao gồm cả các protein nền của hệ thống Golgi. Với mô hình này thì khi thể Golgi di chuyển thì các kênh thoát ERES vẫn còn liên kết với thể Golgi nên do vậy chúng cũng cùng di chuyển theo.

Như được minh họa trong hình và video bên dưới thì mô hình thứ 2 và thứ 3 cho thấy tính đúng đắn. Các đánh dấu huỳnh quang thông qua protein GFP gắn trên phân tử ERD2-GFP ở thể Golgi và các hệ thống nội màng ER sẽ phát ánh sáng màu xanh lá cây. Các phân tử đánh dấu Sar1-YFP sẽ phát ra ánh sáng màu vàng thể hiện các kênh thoát ERES.

Khi ở trạng thái tĩnh, ER và thể Golgi sẽ cùng đứng yên với nhau. Ngược lại, khi di chuyển thì chúng cũng cùng di chuyển với nhau rất nhịp nhàng như một thể thống nhất. Các chứng cứ thực nghiệm đã chứng minh rằng sự vận chuyển từ ER đến thể Golgi cũng có thể xảy ra trong khi các thể Golgi di chuyển.
Các hoạt động của hệ thống ER mang ý nghĩa gì? Các khu vực hình thành bóng màng ER (ER budding region) sẽ di chuyển dọc theo mạng lưới nội chất ER. Hoạt động này có nghĩa là bản thân màng ER cũng di chuyển hay các màng này thực hiện vá các khiếm khuyết do các bóng màng để lại sau khi tách khỏi màng ER? Có chứng cứ ủng hộ cho cả hai giả thuyết trên.

Một câu hỏi khác đặt ra qua các kết quả thực nghiệm là tại sao liên quan đến các bóng màng? Nếu cả bộ phận hình thành bóng màng cùng di chuyển với nhau thì có thể hình thành các vùng ER liên kết với các thể ống tạo ra các nhóm phức hợp. Sau đó các nhóm phức hợp này sẽ biển đổi tạo thành các túi chứa dạng cis và các vật liệu được chứa bên trong có thể được chuyển đến thể Golgi mà không cần phương thức vận chuyện qua các bóng màng.


Trong nhiều năm các mô hình được đưa ra nhằm giải thích cho các hoạt động vận chuyển giữa các túi chứa đơn lẻ trên thể Golgi được tạo ra bới các bóng màng. Ngày nay các nhà khoa học thực vật vẫn còn thừa nhận rằng quá trình vận chuyển xảy ra khi một túi chứa vật liệu chuyên chở được hình thành và gia nhập vào khối màng. Ý nghĩ này mở ra khả năng là sự vận chuyển từ ER đến Golgi có thể không thông qua việc tạo các bóng màng cho việc vận chuyển các chất.