TEMA 9. AG. (2014)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 1º curso
Asignatura Biología Celular
Año del apunte 2014
Páginas 7
Fecha de subida 02/11/2014
Descargas 82
Subido por

Descripción

Apuntes realizados con el docente Lleonard Barrios.

Vista previa del texto

TEMA 9: Aparell de Golgi.
L’aparell de Golgi funciona com una fàbrica en la qual les proteïnes rebudes des del RE es modifiquen i distribueixen per ser transportades cap al seu destí final. A més a més, també és l’encarregat de la síntesi de glicolípids i de l’esfingomielina.
 Organització de l’aparell de Golgi: Morfològicament el Golgi està format per cisternes rodejades de membrana i per vesícules associades. Té polaritat tant en el que és l’estructura, com en el que és la funció. Les proteïnes procedents del RE sempre entren per la cara cis, que és convexa i habitualment s’orienta cap al nucli. Són transportades a través del Golgi mentre s’estan modificant i es distribueixen pel transport. Els diferents processos de distribució sembla ser que tenen lloc en una seqüència ordenada en diferents regions del complex, pel que es sol considerar el Golgi, constituït per diferents compartiments: - La xarxa cis del Golgi: rep les proteïnes provinents del compartiment intermedi RE-Golgi.
- L’apilament del Golgi: hi tenen lloc la majoria de les activitats metabòliques de l’aparell. Està dividit en dos compartiments diferenciats:  Subcompartiment medial.
 Subcompartiment trans.
BIOLOGIA CEL·LULAR Tania Mesa González 1º CURS BIOLOGIA UAB - La xarxa trans del Golgi: actua com a centre d’organització i distribució, dirigint el trànsit molecular cap als lisosomes, la membrana plasmàtica o l’exterior cel·lular.
1. Models del trànsit de les proteïnes en el Golgi: 1.1 El model de transport vesicular: segons aquest model, són les vesícules les que fan el transport de les proteïnes d’una cisterna a una altra en els compartiments del Golgi. La recolza el fet que l’aparell de Golgi té una estructura definida amb un nombre constant de cisternes i amb localitzacions específiques dels enzims, que els membres de la família de receptors p24 de COP tenen senyals anterògrades i retrògrades, i que les vesícules COPI contenen, o bé molècules transportades anterògradament (pro-insulina) o bé retrògradament (receptors de KDEL), però no tots dos alhora.
1.2 El model de maduració cisternal: proposa que les proteïnes es transporten a través dels compartiments del Golgi dins de les cisternes Golgi, del que van madurant i es desplacen progressivament a través del Golgi en direcció cis-trans. La recolza el fet que en certes algues es transporten estructures massa grans pel transport vesicular, que les mutacions en gens de subunitats de coatòmer afecten principalment al transport retrògrad i no a l’anterògrad, i que les vesícules de transport intra-Golgi contenen enzims residents.
2. Recobriment vesicular: En la formació de vesícules pel transport vesicular de les proteïnes per les cisternes del Golgi, hi ha diferents proteïnes de recobriment vesicular.
a) Del RER cap a la xarxa cis Golgi: la proteïna de revestiment és la COPII i la proteïna d’unió és la Sar1.
b) De la xarxa cis Golgi al RER: la proteïna de revestiment és la COPI i la proteïna d’unió és la ARF.
c) Intra-Golgi: també actuen la COPI i la ARF.
d) De la xarxa trans Golgi a la membrana plasmàtica amb secreció regulada: actua la clatrina com a proteïna de revestiment i la ARF com a proteïna d’unió.
BIOLOGIA CEL·LULAR Tania Mesa González 1º CURS BIOLOGIA UAB e) De la xarxa trans Golgi als lisosomes: és la clatrina i la ARF, la AP1 si es tracta d’enzims luminals i la AP3 si es tracta de proteïnes de membrana.
f) Endocitosi mediada per receptor: hi actuen la clatrina com a proteïna de revestiment i la AP2 com proteïna d’unió.
3. Tràfic vesicular intra-Golgi: 3.1 Formació de vesícules recobertes de coatòmer: la gemmació en vesícules revestides de COPI (o de clatrina) des de l’aparell de Golgi, requereixen d’una proteïna d’unió a GTP anomenada ARF. Aquesta proteïna intervé en la formació de les vesícules cobertes per COPI. El primer pas en la formació de la vesícula és la associació d’ARF unit a GDP, amb la membrana del Golgi. Aleshores aquestes proteïnes estimulen l’intercanvi del GDP per GTP i les proteïnes de revestiment COPI s’uneixen al complex ARF/GTP. Seguidament, l’ARF hidrolitza el seu GTP passant a estar unit a GDP i hi ha la dissociació de les proteïnes de la coberta de la membrana vesicular.
3.2 Model de reconeixement de vesícules amb la membrana diana: perquè es produeixi al fusió de la vesícula amb la membrana que toca, es necessita complir dues premisses: - 1 la vesícula de transport ha de reconèixer específicament la membrana diana correcta.
- 2  la membrana de la vesícula i la membrana diana s’han de fusionar per entregar el contingut de la vesícula a la membrana de l’orgànul. Aquest reconeixement es fa a partir de les V-SNAREs (de les vesícules) i les T-SNAREs (de la membrana diana).
3.3 Model de fusió de vesícules amb la membrana diana: està mediada per la interacció entre un parell específic de proteïnes, denominades SNAREs, a la membrana de la vesícula i a la membrana diana. La fusió de membranes requereix de la formació de complexos entre les V-SNARE de les vesícules i les T-SNARE de la membrana, però també requereix, almenys, de dos tipus més de proteïnes. Les proteïnes Rab són una família de proteïnes petites d’unió a GTP.
Serveixen per regular i facilitar la interacció entre les SNAREs.
- Després de la formació dels complexos entre SNAREs complementàries i la fusió de les membranes, es necessita un complex de dues proteïnes més per completar el procés. Les proteïnes NSF/SNAP són reclutades a les membranes després de la formació dels complexos SNARE. La seva funció és la de desmuntar el complex de les SNAREs després de la fusió i permetre així, la reutilització d’aquestes SNAREs.
4. Modificació dels oligosacàrids N-lligats i addició dels O-lligats: Quan surten de l’AG, poden der: BIOLOGIA CEL·LULAR Tania Mesa González 1º CURS BIOLOGIA UAB a) rics en mennosa  han conservat les seves mennoses.
b) Complexos  han perdut mennoses i tenen tots els sucres que puguin.
c) Mixtes  Entre rics en mennosa i complexos.
4.1 Es modifiquen aquí els N-oligosacàrids que es van unir a la proteïna al RE.
- 1 eliminació de 3 residus de manosa, destinats cap a la membrana.
- 2  eliminació de 2 manoses més, i la inserció d’una fucosa i de dos N-acetilgucosamines més.
- 3  s’afegeixen 3 galactoses i 3 residus d’àcid siàlic.
 Tot i això, cal recordar que les glicoproteïnes es modifiquen de diferents formes a mesura que avancen pel Golgi, pel que la modificació de les proteïnes pot ser diferent i els N-oligosacàrids resultants també.
Pel que fa als N-oligosacàrids de les proteïnes dels lisosomes, tenen les mateixes modificacions que les de les proteïnes de la membrana o les de secreció però amb una reacció inicial de més. Són modificades mitjançant la fosforilació de la manosa.
- 1  s’afegeix N-acetilglucosamina fosfat a residus concrets de manosa.
- 2  s’elimina el grup N-acetilglucosamina deixant residus de manosa 6-fosfat. Així, aquests residus no són eliminats durant el procés explicat anteriorment, i a més a més, són reconeguts per un receptor de manosa 6-fosfat com a proteïnes lisosomals.
 L’encarregat de diferenciar la proteïna lisosomal de les proteïnes destinades a la membrana o a ser secretades, és un enzim capaç de detectar regions senyals que tenen aquestes proteïnes. Es tracta d’una juxtaposició, amb la proteïna plegada, de seqüències d’aminoàcids determinades de diferents regions de la cadena polipeptídica.
4.2 Les proteïnes també poden modificar-se mitjançant l’addició de carbohidrats a les cadenes laterals de residus de serina i treonina que formin part de seqüències específiques, aquest procés s’anomena O- glucosilació. Aquestes modificacions també es produeixen al Golgi, mitjançant l’addició seqüencial de residus únics de sucre.
5. Exportació d’enzims lisosomals: Les proteïnes, el destí de les quals són els lisosomes, estan marcades amb manosa 6-fosfat, que s’origina per la modificació dels seus N-oligosacàrids al poc temps d’entrar a l’aparell de Golgi. Un receptor específic a la membrana de la xarxa trans Golgi reconeix aquests residus de manosa 6-fosfat. Els complexes constituïts pel receptor més els enzims lisosomals s’empaqueten en vesícules amb destí als lisosomes. Les proteïnes destinades a la membrana dels lisosomes, estan senyalitzades per les seves cues citoplasmàtiques enlloc d’estar-ho per residus de manosa 6-fosfat. Les proteïnes dels lisosomes, poden arribar directament en una vesícula al lisosoma, on les membranes es fusionen quedant les proteïnes a la membrana del lisosoma, o poden arribar-hi des d’un endosoma, format BIOLOGIA CEL·LULAR Tania Mesa González 1º CURS BIOLOGIA UAB per una agrupació de vesícules, abans d’arribar al lisosoma. Un cop han arribat aquestes proteïnes al lisosoma, els receptors tornen per vesícules recobertes de retròmers, cap al Golgi.
6. Vies de secreció: La via secretora s’inicia al reticle endoplasmàtic, passa per l’aparell de Golgi per transport vesicular i allí es produeix la formació de vesícules de secreció per gemmació, que es dirigeixen a la membrana plasmàtica, on es fusionen deixant el seu contingut alliberat a l’exterior. La secreció es pot fer de dues formes: 6.1 Secreció regulada: comença a la xarxa trans del Golgi, on es formen vesícules recobertes de clatrina que transporten les molècules que s’han de secretar. Cada vesícula és específica, transporta un únic tipus de molècules. Aquestes vesícules, s’uneixen formant una vesícula secretora immadura. La mateixa clatrina s’encarrega de recobrir la membrana d’aquesta vesícula secretora immadura capturant-ne trossos buits de proteïnes que són reciclats cap al Golgi. Així, s’augmenta la concentració de la proteïna a l’interior de la vesícula secretora, fent-la madurar. Un cop és madura, ha de rebre una senyal específica que farà que sigui secretada. (La insulina, és un exemple que depèn del Ca2+) 6.2 Secreció constitutiva: es fa en totes les cèl·lules, i dóna lloc a una secreció de proteïnes constant. El problema que té aquesta via és que transporta proteïnes en dominis diferents de membrana. Aquests dos dominis, contenen proteïnes específiques relacionades amb les funcions diferenciades que es produeixen a cada un. Per tant, la via secretora constitutiva ha de transportar selectivament proteïnes des de la xarxa trans Golgi als diferents dominis de la membrana. Podem trobar dos tipus de secreció constitutiva: 6.2.1 S.C. Directa: es duu a terme per mitjà de la formació de dos tipus vesiculars diferents dirigits específicament cap al domini corresponent.
6.2.2 S.C. Indirecta: des del Golgi, es formen vesícules que transporten totes les proteïnes de membrana cap al domini basolateral, en un espai de membrana proper al medi apical. Allí es produeix la fusió de les vesícules amb la membrana.
6.3 Secreció per transportadors de membrana: Els principals transportadors de membrana són les proteïnes de membrana de la família ABC. El transportador MDR 1, el transportador de productes tòxics o drogues.
Hi ha altres transportadors, com la galectina 1, que es troba en llevats i mamífers.
TEMA 9.1: Lisosomes BIOLOGIA CEL·LULAR Tania Mesa González 1º CURS BIOLOGIA UAB Els lisosomes són orgànuls rodejats de membrana que contenen una sèrie d’enzims capaços de degradar totes les classes de polímers biològics (proteïnes, àcids nucleics, carbohidrats i lípids). Funcionen com el sistema digestiu cel·lular, servint tant, per degradar el material capturat de l’exterior com el material de l’interior no funcional.
Inactius s’observen petits, esfèrics i densos, però poden tenir varietats morfològiques depenent del material que hagin capturat.
Al fagocitar i degradar obtenen energia  autofacia Tenen un pH molt àcid perquè al seu interior es bombegen molts protons, cosa que manté actius els enzims lisosomals.
Això és per evitar la degradació incontrolada al citosol.
TEMA 9.2: Endosomes Els endosomes són els encarregats de capturar el material del medi extracel·lular que s’ha de degradar. Un cop formats i amb les molècules ingerides per endocitosis al seu interior, es fusionen amb les vesícules de transport provinents de la xarxa trans Golgi. El material de l’exterior és ingerit en vesícules endocítiques revestides de clatrina, originades per gemmació i posteriorment es fusionen en l’endosoma primari. Els components de la membrana es reciclen cap a la membrana plasmàtica mentre els endosomes primaris van madurant a endosomes tardans. En aquest pas es produeix un descens del pH fins a 5’5, cosa que significa un pas important permetent l’alliberació de les hidrolases àcides. Els endosomes són, per exemple, les principals vesícules formades en el cicle de la ferrotransferrina, en l’endocitosi mediada per receptor o en l’eliminació del receptor de EGF.
 Els endosomes com a reservori de proteïnes de transport de la membrana plasmàtica: Ens endosomes també poden servir per emmagatzemar proteïnes de transport de la membrana plasmàtica i retornar-les a la membrana quan una senyal ho indicia. És el que passa amb els transportadors de glucosa GLUT4, els quals es concentren en endosomes. Un cop els receptors d’insulina de la membrana plasmàtica reben insulina, emeten una senyal cap a l’interior cel·lular, la qual reben els endosomes. Aleshores els endosomes envien la GLUT4 en vesícules, acumulant-la així a la membrana plasmàtica. Aquesta acumulació de proteïnes transportadores de glucosa afavoreix una entrada massiva de glucosa a l’interior cel·lular.
BIOLOGIA CEL·LULAR 1º CURS BIOLOGIA Tania Mesa González UAB ...