Tema 8.- SISTEMA MEMBRANÓS INTERN I RETICLE (2015)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 1º curso
Asignatura Biología Celular
Año del apunte 2015
Páginas 10
Fecha de subida 17/03/2016
Descargas 2
Subido por

Vista previa del texto

Biologia Cel·lular Anna Jiménez Pouget 8.- SISTEMA MEMBRANÓS INTERN 1.- COMPARTIMENTS INTRACEL·LULARS. Introducció.
El nucli sol representar un 22% del volum total d’una cèl·lula. El citosol un 54%...
Si agafem totes les membranes i les poséssim totes planes veuríem que la membrana plasmàtica representa només entre un 2 (cèl·lula del fetge) i un 5 (cèl·lula pancreàtica)%.
La membrana del reticle endoplasmàtic rugós entre un 35-60% (el 60% es degut a que està relacionat amb la via secretora de proteïnes). El reticle llis esta mes aviat relacionat en metabolisme lipídic, i per això ocupa un 16%, i en les cèl·lules pancreàtiques menys d’un 1%.....
1.1.- El sistema membranós intern (SMI) Des del moment de síntesi de les proteïnes en el reticle es produeixen un seguit de modificacions en altres orgànuls. Com que la membrana està connectada via vesícules a aquest sistema també la incloem.
Orgànuls com el nucli, els peroxisomes, els mitocondris i els plastidis no es consideren el SMI.
Biologia Cel·lular Anna Jiménez Pouget Entrem en un procés de síntesi proteica.
Síntesi de proteïnes de color vermell (proteïnes de secreció). Retorn enrere de color blau, molècules que acompanyen o modifiquen les proteïnes de secreció. En verd vies d’endocitosi.
Tota formació d’una vesícula requereix que aquesta vesícula pugui reconèixer una membrana diana, en això intervenen les SNARE vesiculars de la membrana diana i les proteïnes RAB.
1.2.- Recobriments proteics de les vesícules de transport No tots els recobriments de les vesícules són de clatrina. Les vesícules que van del RE al Golgi es formen a la membrana degut a que la membrana es deforma degut a unes proteïnes que hi polimeritzen a sobre que s’anomenen COP II, serveixen per anar cap a l’aparell de Golgi.
Les proteïnes que recobreixen les vesícules que surten del Golgi s’anomenaven Coatòmers, però ara s’anomenen COP I (proteïnes de la coberta), per anar entre les diferents cisternes de l’aparell o per retornar al RE. I les vesícules que surten del trans Golgi i van cap als endosomes o les vies de secreció estan recobertes de clatrina.
Biologia Cel·lular Anna Jiménez Pouget 2.- RETICLE ENDOPLASMÀTIC Diferenciem dues regions morfològicament diferents:  El RE rugós s’estructura en forma de cisternes llargues i aplanades. S’anomena rugós perquè en la superfície de la membrana hi ha ribosomes enganxats. Tindrà funcions molt relacionades amb la síntesi de proteïnes.
No sempre trobem els ribosomes enganxats a la membrana, només s’uneixen al RE per fabricar una proteïna i després es desenganxen (i es desmunten les dues parts del ribosoma). És una estructura dinàmica .
 El RE llis, forma de tubs sense ribosomes enganxats.
Relacionat amb el metabolisme de síntesi de lípids i de detoxificació cel·lular.
El RE rugós i el llis són dues estructures continues, estan connectades. Però tenen dues parts i composicions proteiques diferenciades. En el reticle hi ha restriccions de moviment de proteïnes igual que altres membranes i és fàcil de veure perquè hi ha proteïnes que només es troben en el RE rugós i altres que només es troben en el RE llis.
S’ha pogut conèixer la seva estructura gràcies a l’avenç en tècniques de separació. Es van poder obtenir fraccions purificades de RE rugós i RE llis. Així obtenim sistemes lliures de cèl·lules (fraccions purificades d’una part de la cèl·lula biològicament actives on hi podem treballar i fer experiments). Quan s’homogeneïtza el reticle endoplasmàtic es poden separar el RE rugós que és més dens que el RE llis  tècnica centrifugació Biologia Cel·lular 2.1.- RETICLE ENDOPLASMÀTIC LLIS (REL) 2.1.1.- Síntesi de fosfolípids Els glicerofosfolípids es sintetitzen en la membrana del RE a partir de precursors citosòlics. En primer lloc dos àcids grassos units als portadors de coenzim A (CoA) s’uneixen al glicerol-3-fosfat gràcies a l’aciltransferasa, donant lloc a l’àcid fosfatídic, que simultàniament s’insereix en la membrana. A continuació una fosfatasa converteix l’àcid fosfatídic en diacilglicerol.
La unió de diferents grups de caps polars al diacilglicerol dóna lloc a la formació de fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina o fosfatidilserina. El fosfatidilinositol es forma a partir de l’àcid fosfatídic, en lloc de fer-ho a partir del diacilglicerol.
La síntesi de fosfolípids és essencial per la cèl·lula. Es sintetitzen en la monocapa externa, però gràcies a la Scramblasa que transporta fosfolípids (és una flipassa) és manté igualat el nombre de fosfolípids entre les dues monocapes, per tal que no es desestabilitzi la membrana.
Anna Jiménez Pouget Biologia Cel·lular Anna Jiménez Pouget 2.1.2.- Síntesi de colesterol i la ceramida La síntesi de colesterol depèn de la quantitat de colesterol que la cèl·lula obté, si una cèl·lula no té accés al colesterol (a través del menjar), haurà de fabricar el colesterol per ella mateixa. Si la quantitat de colesterol és alta, la via de síntesi està desactivada, però si es queda sense colesterol, en la membrana del RE hi ha una proteïna que viatja en forma de vesícula fins a l’aparell de Golgi on es troba primer amb una proteasa de dins del Golgi i posteriorment s’hi enganxa una altre proteasa des de fora de l’aparell de Golgi, les quals trenquen una part de la proteïna, i aquest factor lliure, viatja fins al nucli on s’activa la transcripció dels enzims necessaris per a la biosíntesis del colesterol.
 Detoxificació Transformació de substàncies liposolubles en hidrosolubles de manera que els organismes les puguin expulsar per l’orina, la bilis, etc... afegint un grup OH (hidroxil) per fer-la hidrosoluble.
Aquest mecanisme ens permet eliminar les hormones lipídiques.
Citocrom P450 transfereix electrons perquè pugui capturar oxigen, per poder fer això el Citocrom P450 ha de tenir electrons, el Citocrom P450 reductasa transforma el NADPH en NADP i transporta el electrons cap al P450.
Exemples: insecticides...
Hi ha molècules que són transformades en una molècula carcinògena, que pot viatjar fins al nucli gràcies a ser hidrosoluble.
Biologia Cel·lular Anna Jiménez Pouget 2.2.- RETICLE ENDOPLASMÀTIC RUGÓS (RER) 2.2.1.- Síntesi de proteïnes del SMI al RER Juga un paper central en tot el metabolisme de proteïnes sobretot de secreció. Es sintetitzen totes les proteïnes pròpies de tot el sistema membranós intern. Totes les proteïnes de secreció es sintetitzen en el reticle. Els glucosaminglucans, col·lagen, fibronectina també...
via regulada o via constitutiva (posar quins a cada una).
Mecanisme general de síntesi de proteïnes del RER Hi ha un mecanisme per tal que el ribosoma que sintetitza proteïnes de dins del nucli estigui dispers pel citoplasma i en canvi, un ribosoma que sintetitzi proteïnes del sistema membranós intern estigui en el reticle.
2.2.1.- Síntesi de proteïnes del SMI al RER Quan agafem diferents proteïnes del SMI al cap de 5-10 aminoàcids trobem una cadena d’aminoàcids hidrofòbics. Aquesta estructura és igual a totes les proteïnes que hauran d’anar al SMI. L’extrem N-terminal de la proteïna té uns 10 aminoàcids positius seguits d’una seqüència de 15 aminoàcids hidrofòbics, això es la seqüència senyal.
Quan la seqüència senyal del ribosoma sobresurt (perquè ja s’ha sintetitzat), la partícula de reconeixement de la senyal (SRP) reconeix la seqüència senyal i s’hi enganxa. Si una proteïna és una actina o una ARN polimerasa no té la seqüència senyal i se seguirà sintetitzant i serà alliberada al citosol. La proteïna P54 és la que reconeix els aminoàcids hidrofòbics de la seqüència senyal. La unió de la SRP amb la proteïna bloqueja la síntesi, per tant, aquell ribosoma que estava sintetitzant una proteïna no pot continuar i això permet que tot el complex es mogui fins a la membrana del RE on hi ha receptors de la SRP i s’hi enllaçaran.
Aquests receptors només reconeixen la SRP quan esta unida als ribosomes. Després el ribosoma s’unirà al translocó que es un canal que reconeix el ribosoma i s’hi enganxa. Si esta unit al ribosoma esta obert, sinó esta tancat. La SRP s’allibera i el bloqueig sobre la síntesi desapareix i la síntesi ja pot continuar, aleshores la proteïna ja serà introduïda cap al reticle ja que el ribosoma hi esta ancorat. Un altre punt important: la punta del pèptid senyal queda orientada cap al citosol ja que contenia aminoàcids positius i el citosol és electronegatiu, la cara orientada cap al citosol de la membrana del reticle és electronegativa, això fa que els aminoàcids positius (part N-terminal) tinguin la tendència a posar-se orientats cap al citosol.
Quan el pèptid senyal esta en l’extrem N-terminal, la porció hidrofòbica té tendència a quedar-se, hi ha una peptidasa de la senyal (que és una proteasa) que trenca el pèptid senyal, que queda ancorat al canal. Quan acaba la síntesi proteica les dues subunitats del ribosoma s’alliberen, el translocó es tanca i la proteïna queda dins del lumen del RE.
En els llevats, cosa Biologia Cel·lular Anna Jiménez Pouget que és habitual en els bacteris, hi ha algunes proteïnes, a diferència de en els humans, que poden ser translocades cap al SMI un cop sintetitzades en el citosol.
Síntesi de proteïnes solubles Comença per ribosomes lliures. Un cop sobresurt la SRP i el receptor s’hi uneix, el ribosoma s’enganxa al translocó, i la proteïna sigui introduïda a mida que va sent sintetitzada. La peptidasa de la senyal talla el pèptid. I es tanca el translocó i allibera el pèptid senyal.
foto Síntesi de proteïnes de membrana Proteïna que té un pèptid senyal (N-terminal) i una seqüència hidrofòbica interna. Té una segona seqüència senyal que queda ancorada en el translocó. Un cop s’ha acabat de sintetitzar. Quan arriba al translocó la seqüència hidrofòbica interna, la proteïna es reconeguda i queda bloquejada (ancorada). Al final de la síntesi el translocó es tanca i la proteïna queda alliberada como una proteïna transmembranal.
FOTO A vegades hi ha seqüències senyals internes (pèptid senyal), les quals no són tallades per la peptidasa de la senyal. La col·locació de una proteïna en la membrana depèn de com està orientat el pèptid senyal (si es troba en el mig depèn de com estiguin orientats els aminoàcids positius quedarà l’extrem N-terminal cap al lumen o cap al citosol o si es troba en el extrem N terminal queda en el lumen del reticle).
FOTO Biologia Cel·lular Anna Jiménez Pouget Característiques per veure com es situen en la bicapa lipídica les proteïnes: 1. Pèptid senyal N-terminal es talla 2. Pèptid senyal és intern, vigilar amb la disposició dels aminoàcids positius.
3. Nombre de porcions hidrofòbiques Proteïna integral de membrana: esta unida covalentment a un element de la membrana.
Però no es transmembranal.
2.2.2.- Modificacions de les proteïnes sintetitzades al RER 2.2.2.1.- Glucosilació Glucosilació del Dolicol En el propi reticle s’afegeixen a les proteïnes el oligosacàrids N-lligats. Aquests oligosacàrids són transferits a les proteïnes quan tenen una estructura amb 2 molècules Nacetilglucosamina, 9 mannoses i 3 glucoses. Prèviament s’ha d’haver format en el reticle l’oligosacàrid, el qual es forma primer sobre un lípid específic del reticle endoplasmàtic rugós molt llarg que s’anomena Dolicol, on s’hi van afegint els sucres de forma ordenada d’un en un fins a formar els oligosacàrids que seran transferits a les proteïnes.
Un cop formats els oligosacàrids sobre del Dolicol, se’ls hi transfereix a un aminoàcid, que se’ls transfereix una Asn (asparagina) diana, a la qual se’ls hi penjarà un aminoàcid qualsevol Ser o Thr. Asn – X – Ser/Thr (x són aminoàcids) sempre aniran en aquest ordre.
Hi ha proteïnes glucosilades a un o dos llocs i n’hi ha d’altres de glucosilades a 25 llocs.
L’asparagina esta unida a un nitrogen dels aminoàcids. S’afegeixen tants oligosacàrids Nlligats com asparagines diana tingui. Dins del propi reticle s’eliminen les glucoses i una mannosa, aleshores queda un oligosacàrid amb 2 N-acetilglucosamines i 8 mannoses, per això diem que la modificació de les proteïnes s’inicia en el reticle. L’oligomerització de les proteïnes ja comença en el propi reticle.
2.2.2.2.- Plegament i oligomerització   Formació de ponts disulfur (PDI) Plegament de les porcions hidrofòbiques. Proteïnes com la BiP (proteïna d’enllaç) i la Lhs1p, s’enllacen a petites porcions hidrofòbiques durant la inserció i catalitzen el correcte plegament.
Si una proteïna comença a plegar-se incorrectament la PDI es capaç de trencar ponts disulfur prèviament formats per poder crear els nous correctament. La cisteïna es un dels aminoàcids amb un grup Sh i dos grups Sh formen els ponts disulfur.
Hi ha unes proteïnes anomenades BiP que reconeixen porcions hidrofòbiques que s’encaren entre si i així la proteïna se’n va// pertany a la família de les xaperones.
 Paper dels oligosacàrids Altres proteïnes com la Calnexina i la Calreticulina s’enllacen a oligosacàrids N-lligats per catalitzar el correcte plegament.
L’acció combinada de totes les proteïnes fan que es repleguin correctament. A tota proteïna, la cara citosòlica en el reticle, un cop en la membrana serà la cara orientada cap a l’exterior.
La proteïnes es glucosilen a l’interior del lumen i quan arriben a la membrana queden glucosilades cap a la cara exterior.
Biologia Cel·lular Anna Jiménez Pouget Exemple de l’acció combinada de les proteïnes FOTO 2.2.2.3.- eliminació de proteïnes anòmales El reticle endoplasmàtic té un sistema de control de qualitat de proteïnes. El RE transporta les proteïnes pel translocó (també serveix de sortida) i només sortir aquestes proteïnes són ubiquitinitzades, se’ls afegeixen ubiqüitines. La ubiqüitina es un petit pèptid que s’afegeix diverses vegades sobre les proteïnes i llavors les proteïnes són degradades en el proteasoma, que està per dins ple de proteases, proteasoma forma tipus barril. Només entren en el proteasoma les proteïnes marcades, i aquest marcatge és l’addició d’aquests petits fragments d’ubiqüitina. Les proteïnes del SMI quan són mal plegades allà són ubiqüitinitzades i degradades.
FOTO 3.- TRANSPORT ENTRE RE i Golgi Per poder anar a l’aparell de Golgi han de ser seleccionades. A les zones del reticle endoplasmàtic on es formen les vesícules que transportaran les proteïnes s’acumulen receptors de proteïnes que han de ser transportades o be unes condicions químiques que exclouen les proteïnes residents i que impedeixen que les proteïnes residents formin part d’aquestes vesícules. Això provoca que les vesícules que es formen en el RE només hi hagi proteïnes que han d’anar a altres orgànuls del SMI.
Sar-1 – GTPasa, la proteïna Sar-1 (citosòlica) s’enllaça a les regions on s’acumulen receptors que agafen proteïnes que han de marxar de la membrana. Les Sar-1 agafen GTP i queden connectades a la membrana (monocapa externa) del reticle. Quan ja hi ha moltes Sar-1, se’ls hi afegeixen altres proteïnes que formen el COP2, que provoquen amb altres proteïnes la deformació de la membrana i es forma la vesícula. Un cop formada recoberta de COP-2 es separa de la membrana i ha de perdre aquest recobriment, ja que aquesta vesícula quan arribi al Golgi ha de ser reconeguda a partir de les SNARE i les RAB. Deformar la membrana i formar la vesícula és la funció del recobriment. Després la vesícula ja es fusiona amb l’aparell de Golgi. D’aquestes vesícules només en formen part les proteïnes madures.
Mentre no estan correctament plegades estan adherides a proteïnes del reticle, per tant no poden marxar en vesícules, un cop ben plegades perden aquestes proteïnes del reticle i poden utilitzar les vesícules per anar a altres zones del SMI.
Biologia Cel·lular Anna Jiménez Pouget 4.- RETENCIÓ DE LES PROTEINES RESIDENTS DEL RER Hi ha un sistema de reconeixement que captura i retorna cap al reticle a les proteïnes residents que s’escapen del RE. Aquestes proteïnes residents tenen una seqüència anomenada KDEL, necessària i suficient per retenir les proteïnes del reticle o retornar-les.
Els receptors KDEL n’hi ha en molt poca quantitat, per això va costar molt d’identificar, ja que no solen escapar-se les proteïnes residents i amb poca quantitat n’hi ha prou. Quan les proteïnes i els seus receptors arriben al Golgi, en tenir un canvi de pH, + protons, els receptors agafen afinitat per la seqüència KDEL (les condicions químiques modifiquen la conformació dels receptors) i s’hi enllacen.
...