transport vesicular (2015)

Resumen Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Biotecnología - 2º curso
Asignatura Biología Celular
Año del apunte 2015
Páginas 7
Fecha de subida 08/01/2015
Descargas 3
Subido por

Descripción

microtúbuls, filaments intermedis, orgànuls i compartiments cel·lulars, citoplasma, transport nucli-citoplasma, transport mitocondris, cloroplasts i peroxisomes, ruta secretora, transport vesicular i ruta endocítica

Vista previa del texto

4.6 TRANSPORT VESICULAR Gran part del transport intracel·lular és mitjançant vesícules. S’ha d’empaquetar el material en una vesícula i destinar-lo des de l’orgànul donador a l’orgànul o compartiment diana. Les vesícules transporten materials solubles i de membrana, i alhora transporta la membrana en sí (proteïnes de membrana). A tot moviemnt anterògrad li correspon un moviment retròrgrad de vesícules de reciclatge.
Per tal de formar una vesícula a partir d’un orgànul donador, cal: - Deformar la membrana.
Seleccionar el material a transportar.
A més, són necessàries senyals moleculars formades per seqüències d’aminoàcids molt curtes.
El viatge d’una vesícula de transport RECOBRIMENT - CLASSIFICACIÓ DE LA CÀRREGA VESICULAR - DEFORMACIÓ DE LA MEMBRANA És el material que ha de carregar la vesícula el que indueix en certa part la deformació de la membrana per la formació de la vesícula. Les proteïnes solubles i de membrana han de ser reconegudes perquè es dugui a terme l’empaquetament.
1. Les proteïnes solubles són reconegudes per uns receptors. Aleshores les proteïnes de membrana en sí i les proteïnes solubles es concentren en una zona de l’òrgan donador (heteroligòmers).
2. Les proteïnes de membrana travessen la membrana lipídica, tenen un domini lumínic i una cua citoplasmàtica. La concentració de dominis citoplasmàtics indueix el reclutament de diferents proteïnes en un ordre, a l’hora de contactar amb el substrat: o o GTPasa (Rau, Rhe, Rac, Ras...) que formarà part del recobriment en la membrana donadora. Produirà un canvi conformacional en el GDP per poder formar vesícules.
Sense el GDP no hi haurà moviment vesicular. Són responsables del reclutament de les següents proteïnes.
Engalzament d’heteroligòmers a la membrana. Es forma un solc revestit i es començarà a formar la membrana de la vesícula. Hi haurà una fusió de les membranes del orgànul donador, de dos monocapes que donen lloc a la llum de l’orgànul donador (fusió perplàsmica  interaccionen primer les membranes luminals i no les citoplasmàtiques).
Formen el recobriment, interactuant amb els dominis citosòlics de les proteïnes de membrana càrrega o dels receptors de les proteïnes solubles càrrega. Tot plegat fa que la membrana de la futura vesícula es deformi.
3. Un cop formada la vesícula, el recobriment de GTPases ja no serveix. Ha sigut útil per deformar la membrana i reconèixer les cues citosòliques de les proteïnes de membrana, associant-les, formant en definitiva la vesícula. De manera que el recobriment es perd i quedarà una vesícula despullada. El recobriment se solubilitza gràcies a la hidròlisi del GTP.
L’únic que quedarà són les proteïnes de membrana i les v-SNARE1, que seran necessàries per el reconeixement i fusió de la vesícula amb la membrana del compartiment diana.
TIPUS DE RECOBRIMENT L’asterisc vol dir que aquest recobriment no és de clatrina, sinó que és de retròmer. A més, es forma en l’endosoma tardà i no en l’endosoma primerenc.
1 V-SNARE: és una proteïna que no intervé en la deformació de la membrana, però que hi és des de la formació de la vesícula i que tindrà un paper decisiu a l’hora de la fusió de la vesícula amb la membrana diana.
El recobriment té dues funcions principals: 1. Concentrar determinades proteïnes de la membrana en una regió especialitzada d’aquesta de la qual es formarà la membrana de la vesícula. D’aquesta manera selecciona les molècules adequades per el transport.
2. Modelar la vesícula en formació. Les proteïnes de recobriment s’uneixen en forma de malles corbades en forma de cistell que deforma l’àrea de la membrana donant forma a la vesícula.
Aquest fet podria explicar la observació de que vesícules amb el mateix tipus de coberta tenen una mida i forma relativament similars.
Hi ha tres tipus de vesícules recobertes ben caracteritzades, que es diferencien per les seves proteïnes de coberta: les recobertes de clatrina, les recobertes de COPI i les recobertes de COPII.
Cada tipus participa en diferents etapes de transport.
COPII Transporten proteïnes des del RE rugós cap al Golgi.
Les proteïnes de recobriment Sec24 i Sec 23 són reclutades per una GTPasa de reclutament, la Sar1-p, la qual, quan està en la forma Sar1-GDP és soluble en el citoplasma i té un domini en hèlic amfipàtica no exposada. Una Sar-GEF, anomenada Sec12, és una proteïna de membrana del RE, i bescanvia els nucleòtids GDP per GTP de la Sar1, induint un canvi conformacional i exposant la hèlix amfipàtica, que se situa en la monocapa citosòlica de la membrana del RE.
D’aquesta forma recluta l’heterodímer Sec23-Sec24, del qual Sec24 interactua amb les proteïnes de càrrega. A la vegada, l’heterodímer Sec23-Sec24 que forma la coberta interna, recluta l’heterodímer Sec13-Sec31, que formen la coberta externa del recobriment COPII.
COPI Les vesícules COPI transporten proteïnes en la direcció retrògrada entre les cisternes del Golgi i des de la cis-Golgi cap al RE rugós.
Els heteroheptàmers o caotòmers es recluten per una GTPasa, la ARF. La forma ARF-GDP és soluble en el citoplasma. Un GEF de membrana, la GNRP, bescanvia els nucleòtids, GDP per GTP induint un canvi conformacional de ARF, en la que exposa una resta hidròfoba que la insereix a la membrana de la futura vesícula. La ARF, en la forma ARF-GTP, recluta els coatòmers.
El heteroheptàmer està format per 7 proteïnes COP: α COP, β COP, β’ COP, γ COP, δ COP, ε COP i ζ COP. Una d’aquestes proteïnes actua com a GAP, i ε COP reconeix les cues citoplasmàtiques.
VTCs (CisGolgi-Network) Part de les proteïnes residents solubles del RE poden sortir de l’orgànul en vesícules recobertes COPII (1). A tot moviment vesicular anterògrad li correspon un retrògrad, de recuperació de proteïnes residents de tots els orgànuls de la ruta secretora. Un compartiment entremig del RE i el Golgi anomenat CisGolgiNetwork o VTCs (Vesicular Tubular Clusters) (2) recicla aquestes proteïnes residents un altre cop cap al RE.
Tota proteïna resident soluble del RE té una seqüència senyal de quatre aminoàcids, KDEL, que és reconeguda per un receptor del CisGolgi-Network. Ambdós tenen poca afinitat d’unió degut al pH del RE (6’3-6’8), al sortir de la ruta secretora, van a parar a la CisGolgi, on el pH és més àcids (6’3), fet que augmenta l’afinitat, unint-se proteïna i receptor fortament. Un cop reconegut, tot interactuant amb components del recobriment COPI, fa que la proteïna resident retorni a l’RE en vesícules recobertes COPI (3) que es fusionen amb la membrana de l’RE (4). Degut al pH, tornarà a disminuir l’afinitat i es dissociaran proteïna i receptor.
Per les proteïnes residents de membrana succeeix un reciclatge anàleg, encara que la interacció es directa entre el domini citoplasmàtic de la proteïna i els components de recobriment. La cua citoplasmàtica d’aquestes proteïnes té una seqüència senyal de quatre aminoàcids, KKXX, que interactua amb una subunitat del recobriment COPI.
RECOBRIMENT DE CLATRINA Transporten proteïnes des de la membrana plasmàtica (superfície cel·lular) i la xarxa trans-Golgi cap als endosomes tardans.
Formades per una coberta de dues capes: - Externa: composada per la proteïna fibrosa clatrina.
Interna: composada per adaptadors formats per proteïnes anomenades adaptines.
Les molècules de clatrina purificades, que tenen una forma de tres braços, reben el nom de trisquelions2. Aquests estan formats per tres extremitats, cadascuna formada per una cadena pesant i una cadena lleugera. Es polimeritzen per formar un enreixat poligonal amb una curvatura intrínseca.
El recobriment no interactua directament amb la càrrega de la vesícula. Uns heteroligòmers interns reconeixen les cues. Aquests són adaptadores, heterotetràmers, que reconeixen les cues citoplasmàtiquse dels components de la membrana. Les seves proteïnes són les adaptines. El motiu de reconeixement són 4 aminoàcids: Tyr-X-X-(aa hidròfob). Un cop situats, recol·loquen els trisquelions perquè formin la part externa del recobriment. Les proteïnes adaptadores o adaptadors fan de nexe d’unió entre els trisquelions i els dominis citoplasmàtics de les proteïnes de membrana que, o bé són proteïnes càrrega de membrana o bé són receptors de proteïnes càrrega solubles.
Un cop formada la vesícula, s’allibera el recobriment de clatrina i els adaptadors. Les clatrines són totes iguals però els adaptadors són específics segons on s’ha de formar la vesícula: - AP1  són de les vesícules de la trama trans-Golgi, per formar els endosomes tardans.
AP2  són de les vesícules de la membrana, per formar vesícules d’endocitosi regulada.
AP3  adaptadores específics d’algunes cèl·lules, també en el tram trans-Golgi. És un recobriment format només per adaptadors, no hi ha clatrina. Els enzims lisosomals són diferenciats directament als lisosomes (no van als endosomes).
Tancament de la vesícula Malgrat que els recobriments estiguin formats pels heterotetràmers, no és suficient pel tancament de la vesícula.
2 Trisquelions: heterohexàmers de molècules de clatrina  tres cadenes pesades i tres cadenes lleugeres.
La fissió de la vesícula està facilitada, per una banda, per la GTPasa dinamina, formant oligòmers que conformen un collaret a nivell de la tija. D’altra banda, el sistema actomiosina col·labora a la fissió.
- La miosina 1E, motor positiu associat a la dinamina, apreta la tija centrípetament.
La miosina VI, motor negatiu, juntament amb l’ajuda de l’actina, estira la vesícula cap al citoplasma.
La fusió de les membranes és per la cara no citosòlica de les membranes.
Per tant, per formar la vesícula de clatrina cal GTP, i una gran quantitat d’ATP per proporcionar l’energia necessària a les encarregades del tancament.
DIRECCIONAMENT DE LA VESÍCULA I PROTEÏNES Rab Les proteïnes Rab són GTPases que quan estan en forma de Rab-GTP, estan unides a la membrana de la vesícula per dues cues hidròfobes derivades d’àcids grassos de cadena llarga units a dos aminoàcids de la cadena.
Les proteïnes Rab-GTP tenen diverses proteïnes efectores: 1. Proteïnes motores del citosquelet per a dirigir la vesícula a la zona de la membrana diana, encara llunyana, on s’ha de fusionar.
2. Proteïnes d’unció (tethering) per atrapar la vesícula, ja més propera, i aproximar-la al punt de fusió.
3. Un cop en aquest punt, la vesícula s’ancora (docking) per l’acció d’unes proteïnes complementàries, les SNARES, de la vesícula (en vermell) i de la membrana diana (en blau).
Les proteïnes Rab tenen un cicle: un cop la vesícula s’ha fusionat, tot hidrolitzant-se el seu GTP es solubilitzen en el citosol. Les Rab-GDP resultants són segrestades per proteïnes GDI (Rab-GDP Dissociation Inhibitor), que amaguen la resta hidròfoba, fins que la Rab troba la membrana d’una futura nova vesícula a dirigir.
RECICLATGE DE LA Rab A part de segrestar la Rab-GDP i reciclar-la cap al citoplasma, la GDI també s’allibera a una nova vesícula a direccionar, la qual cosa es facilitada per un GDI-Displacement-Factor (GDF).
Un bescanviador de nucleòtids (GEF) fa que adopti la configuració Rab-GTP i es pugui inserir a la membrana de la vesícula. Llavors Rab s’estabilitza interaccionant amb efectors, com ara motors citoesquelètics. Per la seva banda GDI pot segrestar Rabs reciclades en membranes errònies.
Noteu les dues cues hidròfobes que expoa Rab en les seves dues configuracions, Rab-GTP i Rab-GDP.
MODEL DE “DOCKING” I FUSIÓ D’UNA VESÍCULA DE TRANSPORT AMB LA MEMBRANA DIANA 1. Rab actua sobre els efectors situats a la membrana diana i que acosten la vesícula cap al punt de fusió.
2. Formació del complex SNARE (receptor soluble). Les v-SNARE de la vesícula (VAMP) i les t-SNARE de la membrana diana (sintaxina i SNAP-25) formen un complex “coiled-coil” que promou el contacte de la membrana de la vesícula amb la membrana diana.
3. Fusió de les membranes immediatament després de la formació del complex SNARE.
Després de la fusió de les membranes, s’afegeixen als complexes SNARES dos components citosòlics, α-SNAP i NSF (6 subunitats que s’associen a les SNAP, cada subunitat té un domini d’unió a ATO que al hidrolitzar-se indueix un moviment circular retrògrad), aquest darrer una ATP-asa, formant-se l’anomenada partícula de fusió.
4. La hidròlisi de l’ATP en el NSF promou la dissociació del complex SNARE, quedant a la membrana diana les t-SNARE i v-SNARE. Un transport vesicular retrògrad fa que les v-SNARE retornin al lloc d’origen.
...