Tema 6 (2012)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 1º curso
Asignatura Biología Celular
Año del apunte 2012
Páginas 8
Fecha de subida 21/02/2015
Descargas 4
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 6: RETICLE ENDOPLASMÀTIC El RE forma part del sistema membranós intern. El reticle està situat al costat del nucli, el que fa és estendre’s cap a la membrana plasmàtica. La membrana del reticle és contínua amb la membrana nuclear externa. El RE són una sèrie de sacs interconennectats els uns als altres, hi ha un únic interior (única llum).
El reticle és una xarxa dinàmica, té processos d’extensió i de regressió en funció de les necessitats de la cèl·lula. El reticle té dues estructures i funcions: -Reticle endoplasmàtic rugós (RER): té adherits ribosomes a la seva superfície i està format per sacs interconnectats entre ells. La funció principal del reticle és la síntesi proteica. Està molt desenvolupat en les cèl·lules on s’hagi de produir molta síntesi proteica (ex/ cèl·lules de secreció proteica). En el reticle també modifiquem proteïnes acabades de sintetitzar i hi ha un control de qualitat de les proteïnes: les proteïnes sintetitzades al RER que no tenen una estructura funcional no avancen cap al Golgi.
-Reticle endoplasmàtic llis (REL): està format per túbuls, no té ribosomes adherits. La seva funció és la síntesi de fosfolípids de la membrana i actua en processos de detoxificacio i serveix de magatzem de calci en la musculatura esquelètica. Normalment està menys desenvolupat que el RER excepte en els hepatòcits (lipoproteïnes), cèl·lules de Leidig (hormones lipídiques) i les cèl·lules del múscul esquelètic (reticle sarcoplàsmic).
RETICLE ENDOPLASMÀTIC LLIS -A la membrana del reticle llis hi ha enzims que es dediquen a convertir drogues hidrofòbiques en molècules polars que es poden excretar a l’exterior.
Quan la toxicitat puja, el RER augmenta la seva superfície.
-Es sintetitzen tots els fosfolípids de les membranes biològiques i les ceramides que donen lloc als esfingolípids i glucoesfingolipids del Golgi, també es sintetitza algun colesterol.
EX/ Síntesi de fosfolípids: producció de fosfatidilcolina: quan es sintetitza algun fosfolípid es necessiten: 2 àcids grassos, un glicerol, un fosfat i una molècula polar (colina). Tot el que es necessita està al citosol, els enzims necessaris estan al RER, (proteïnes transmembranals amb el centre catalític encarat al citosol). El primer pas és entrar dos àcids grassos a la bicapa lipídica que es transporten gràcies a proteïnes que protegeixen les cues hidrofòbiques. Això implica el creixement de la bicapa lipídica, creix la monocapa citosòlica. Es produeixen diverses reaccions per modificar el lípid. Mitjançant un enzim es transfereixen dos coenzims A, després s'uneixen els glicerols i s'alliberen els coenzims A.
La molècula polar està carregada amb un citidil-difosfat-colina, un enzim transfereix una colina i un fosfat i s'allibera la resta de la molècula (citidilmonofosfat).
A mesura que es sintetitzen els lípids hi ha un creixement desigual de les dues monocapes, per tant hi ha un creixement desigual, això es soluciona mitjançant l’acció de les scramblases. Ara aquests lípids de membrana s’ha de distribuir per les membranes biològiques: a la membrana nuclear arriben per difusió, els orgànuls relacionats amb vesícules els reben amb vesícules, llavors actuen les flipases i flopases (ATPases) que mouen lípids gracies a la hidròlisi d’ATP.
Les membranes dels peroxisomes i mitocondri i cloroplasts no estan relacionats amb el REL ni amb vesícules,es suposa que reben els lípids a través de proteïnes que els carreguen i les transporten. I també es suposa que la membrana del REL i les d’aquests orgànuls en un moment donat estan unides i les proteïnes passen els lípids d’una membrana a una altra.
RETICLE ENDOPLASMÀTIC RUGÓS Funcions: -Síntesi de proteïnes: La síntesi dóna lloc a proteïnes solubles i proteïnes transmembranals. Les proteïnes associades al RER necessiten una seqüència senyal i una partícula (SRP) que reconegui aquella proteïna amb el seu corresponent receptor SRP a la membrana del RER. També necessitem un canal de translocació.
La seqüència senyal del reticle es caracteritza per un 16-30 aminoàcids hidrofòbics, uns poden estar a l’extrem terminal (amino) o una mica més interns (també a l’extrem amino). El primer que es sintetitza d’una proteïna es la part aminoterminal, així quan es sintetitzen proteïnes el primer que apareix són les seqüències senyal de reticle, que la reconeix la SRP que es una ribonucleoproteïna (té una part d’ARN i subunitats proteiques ensamblades).
Cada part de la SRP té diferents funcions: una pot reconèixer la seqüència senyal i una part proteica interacciona amb els ribosomes. La interacció amb la seqüència fa un canvi conformacional a la SRP i aquesta pot interaccionar amb els ribosomes, així bloqueja l’entrada al ribosoma de nous RNAt i per tant bloqueja la síntesi de la proteïna. El complex se’n va a la membrana del reticle on hi ha el receptor SRP que està localitzat al costat d’un canal de translocació.
Aquest canal té dues propietats: -Té capacitat d’obertura i tancament (normalment està tancat) només quan arriba un ribosoma unit a un SRP s’obre.
-El canal de translocació (translocon) també s’obre lateralment de manera que permet la sortida de substàncies que s’insertin a la bicapa (fa moviment amunt i avall i de costat).
Perquè la SRP actuï amb el seu receptor, els dos han d’estar carregats amb GTP, així poden interaccionar entre ells amb molta afinitat. Un cop la interacció es produeix s’hidrolitzen els GTP (sembla que es l’RNA de la partícula de SRP qui indueix això). Quan es produeix la hidròlisi permet que el ribosoma amb la proteïna s’insereixi al canal, aquest s’obri i la proteïna entri. La hidròlisi, fa que la SRP s’alliberi del ribosoma i del receptor. Quan la SRP s’allibera ja no s’està taponant l’entrada dels ARNt i es reinicia la síntesi de la proteïna, però aquesta ja està inserida al canal, de manera que cada vegada es va ficant dins el reticle a través del canal del translocació. La translocació de la proteïna mitjançant el complex SRP-proteïna-ribosoma al reticle es co-traduccional (alhora que la traducció). La proteïna entra gràcies a la pròpia força de l’energia de la traducció, per tant no es necessita energia addicional.
Per molt que la major part de les proteïnes del reticle entren de forma cotraduccional alguna pot entrar de manera post-traduccional: En aquest cas es tradueix tota al citosol i a posteriori entra al reticle. Perquè aquestes proteïnes puguin entrar pel canal de translocació hauran d’estar desplegades, així, les xaperones la desplegaran. En aquest cas necessitem energia per entrar la proteïna dins del reticle, utilitzem un altre tipus de proteïnes associades al canal (xaperones BIP) que s’uneixen a es parts hidrofòbiques de la proteïna i mitjançant la hidròlisi d’ATP la van tibant.
En bacteris també hi ha una proteïna que empeny fora de la cèl·lula les proteïnes mitjançant energia. Aquestes proteïnes que fan translocació posttraduccional tenen una seqüència que diu que han d’anar al reticle però que no està associada amb la SRP.
Proteïnes solubles, síntesi Aquestes han d’anar a la llum de l’orgànul, el mecanismes de la SRP es el mateix. La seqüència hidrofòbica interactua amb el translocon. Per alliberar aquesta proteïna del canal i que pugui entrar a l’orgànul s’ha d’alliberar la seqüència senyal. L’enzim pepetidasa senyal reconeix específicament una seqüència que es situa al final de la seqüència senyal i la talla. La seqüència senyal es difondrà cap a la bicapa lipídica i llavors serà degradada.
Proteïnes integrals de membrana, síntesi Proteïnes transmembranals d’un sol pas o en hèlix alfa Seqüència senyal en amino terminal (Nter) N’hi ha de diferents tipus. La síntesi i translocació d’aquestes proteïnes serà més difícil perquè tenen un domini característic insertat a la bicapa. Les proteïnes transmembranals d’un sol pas poden tenir la senyal a l’extrem aminoterminal. Si la proteïna ha de travessar la membrana ha de tenir una seqüència d’aminoàcids hidrofòbics que l’ancorin a la membrana. La seqüència senyal interactua amb el canal, la proteïna es va sintetitzant i segueix entrant fins que arriba la segona seqüència d’aminoàcids hidrofòbics, que s’atura dins del canal de translocació, la síntesi continua fins al final si no hi ha cap altra seqüència hidrofòbica addicional. A partir d’aquí es talla la seqüència senyal per l’extrem aminoterminal, el canal s’obre lateralment i la proteïna queda ancorada a la bicapa amb una hèlix alfa d’un sol pas. L’extrem aminoterminal estarà a l’interior del reticle i l’extrem carboxil a l’exterior.
Seqüència senyal interna També actua la SRP a nivell de la seqüència senyal. Aquestes proteïnes de membrana pot ser que tinguin la senyal mes interna, aquesta mai es talla per la peptidasa del senyal. Ens podem trobar amb diferents configuracions finals de la proteïna segons com siguin els aminoàcids del voltant de la seqüència.
L’extrem Nterminal pot quedar intern al reticle o no. L’ambient del reticle es oxidant (carrega+) i el citosol cel·lular reductor (càrrega -). La seqüència senyal així doncs sempre es situa amb les càrregues positives que té en un dels dos costats(que poden estar al cantó Nterminal del senyal o al cantó Cterminal) encarades a l’exterior, així, depenent en quin cantó de la seqüència senyal estiguin disposades les càrregues positives, hi haurà un extrem o un altre dins la llum del reticle.
Aquestes proteïnes sols tenen una seqüència senyal que no s’elimina sinó que és el lloc que serveix per ancorar la proteïna a la membrana ja que està formada per aminoàcids hidrofòbics.
Proteïnes transmembranals de múltiples passos Aquestes tenen diferents caixes d’aminoàcids hidrofòbics, la primera inicia la síntesi, la segona para la para i transloca la síntesi, i així successivament fins que la proteïna va travessant la membrana i es talla la seqüència senyal i l’extrem amino queda a la llum (si el senyal era a l’extrem aminoterminal).
Si la seqüència senyal es troba interna amb les càrregues positives al cantó amino llavors l’extrem amino terminal està al citosol i l’extrem carboxil terminal al reticle.
Proteïnes associades covalentment a lípids de la membrana plasmàtica Les associades a lípids covalentment es sintetitzen al nucli i llavors es transporten fins al reticle on s’uneixen a nivell del citosol. Les proteïnes associades a un glicolípid són sintetitzades al reticle.
[Si s'accocien covalentment a lipids s'uneixen a la monocapa interna. Si s'accocien a un glucolipid s'uneixen a la monocapa externa. El lípid es troba a l'interior del reticle i les proteines s'han de translocar a l'interior del reticle per a unir-les. Tenen un pèptid senyal a l'extrem n-terminal i una caixa hidrofòbica adicional al final de la proteïna. Quan arriba a la següent caixa, atura la translocació i la peptidasa talla la seqüència senyal. La proteïna queda penjant a la llum del reticle amb l'extrem n- terminal a l'interior i l'extrem carboxil a l'exterior ancorat a la membrana. A la membrana del reticle hi ha un enzim especific que reconeix una seqüència de la proteïna, llavors la reconeix i la talla i finalment la uneix al lípid. Si es forma la vesícula la membrana es deformarà i la proteína quedarà a l'interior de la vesicula i en fusionar la vesicula amb la membrana plasmàtica aquesta proteina quedarà a l'exterior de la celula. Les proteines de la membrana plasmàtica estan glucosilades per aquesta raó i tenen ponts de sofre.] Quan la vesícula que porta la glicoproteïna es fusioni amb membrana plasmàtica, aquesta glicoproteïna quedarà a la l’exterior de la cèl·lula. Així, totes les proteïnes de l’exterior de la cèl·lula estaran sintetitzades al reticle.
MODIFICACIÓ DE LES PROTEÏNES SINTETITZADES Dins el RER també es modifiquen les proteïnes acabades de sintetitzar. A més a més, hi ha un control de qualitat de les proteïnes acabades de sintetitzar.
En el sistema membranós intern es parla de glucosilacions (es donen al RER i al Golgi i poden ser post-traduccionals o co-traduccionals), formació de ponts de sofre (a la llum del RER), oligomerització, plegament de proteïnes (també al Golgi) i escissions proteolítiques (al RER, al Golgi i a les vesícules).
També hi ha altres proteïnes que mantenen la proteïna desplegada quan s’està sintetitzant i/o modificant perquè no es plegui ni interaccioni amb altres proteïnes (ex/chaperones) Glucosilacions Es poden dur a terme al reticle i al Golgi però són completament diferents: -Al RER s’afegeix i es modifica co-traduccionalment una branca de sucres (oligosacàrids) que s’anomena N-units o N-lligats, ja que s’uneixen sobre un aminoàcid d’asparaguina.
-Al Golgi es segueixen modificant els N-units i s’afegeixen oligosacàrids anomenats O-units als grups carboxils dels aminoàcids com serina, treonina, prolina, lisina...Aquesta addició i modificació és post-traduccional.
Glucosilació mitjançant N-units: 1)Addició d’oligosacàrids N-units S’afegeixen sucres sobre el nitrogen amínic de l’asparaguina (Asn). És una branca igual per tots els organismes que consta de 14 sucres, la branca està carregada sobre un lípid, el dolichol fosfat. La branca es troba propera al translocon, la proteïna que es sintetitza va entrant pel canal i quan apareix una seqüència determinada (porta asparaguina) apareix la oligosacariltranferasa que transfereix la branca sencera des del dolichol al grup animo de l’asparaguina.
Aquesta branca, s’ha format afegint els monosacàrids un a un (2-N-Acglucosamina, 9 Manoses i 3 Glucoses). Gràcies al dolichol, la branca es pot transferir sencera.
Una proteïna pot tenir vàries branques d’oligosacàrids o bé parts d’asparaguina que es pleguin molt ràpid i l’enzim no pugui transferir els sucres.
2)Modificació dels oligosacàrids N-units Un cop addicionats els 14 sucres es modifiquen els polisaràrids N-units: la branca està formada per 2 N-Ac-Glucosamina, 9 manoses i 3 glucoses. La branca pateix uns talls que comporten l’eliminació de les 3 glucoses i d’una manosa (es produeix en el control de qualitat). Quan això ha succeït i la proteïna està ben plegada, se’n va cap a l’aparell de Golgi.
La branca inicialment té 3 glucoses i una manosa tot i que s’acabin eliminant per dues raons. En primer lloc, en la síntesi de la branca, l’addició de les 3 glucoses indica que ja està acabada. Una altra raó és que l’última glucosa (de les 3 que s’eliminen) quan està al final de la branca és el marcador per tal que la proteïna inicii en un cicle de control de qualitat i que controla si les proteïnes s’han de quedar al reticle o han d’anar al Golgi.
Un cop la proteïna ha adquirit la seva conformació nativa, s’elimina la glucosa i quan la maltosa que s’ha d’eliminar queda al final de la branca i la proteïna ja pot viatjar cap al seu destí.
Formació de ponts disofre: Es produeix per l’oxidació de grups tiol de determinades proteïnes. L’oxidació la promou la PDI. La PDI promou la oxidació perquè ella està oxidada i vol reduir-se, hi ha un trànsit de protons i electrons a través de la llum del RER de manera que la meva proteïna s’oxida i la PDI es redueix.
La formació de ponts de sofre és un fenomen co-traduccional, la PDI fa ponts de sofre de dos en dos. Però pot ser que els ponts de sofre s’hagin de fer entre el primer i el tercer grup tiol, la PDI fa els ponts durant la síntesi i llavors pot reorganitzar la meva proteïna que és estable mitjançant oxidació i reducció, quan reorganitza els ponts, la PDI és capaç de desplegar la proteïna. La reorganització pot ser post-traduccional o co-traduccional.
Plegament de proteïnes Està relacionat amb el control de qualitat. A mesura que es va traduint la proteïna algunes proteïnes interactuen amb la naixent per mantenir-la en una estructura oberta perquè no es plegui. Les proteïnes que ajudaran a que la proteïna adquireixi la conformació nativa són: -Xaperones: dins del RER hi ha una xaperona que és una proteïna BIP (de la família de les Hsp70) i és soluble. Quan hi ha aminoàcids hidrofòbics s’hi uneix i manté la proteïna desplegada.
-PDI: proteïna disulfur isomerasa, té la capacitat de desplegar la proteïna quan redistribueix els enllaços disulfur.
-Calnexina i Calreticulina (lectines): s’uneixen a diferents carbohidrats de les proteïnes.
Si al cap de X vegades, la proteïna no es replega bé, s’enviarà al citosol, es marcarà amb ubicuitines i es degradarà al proteosoma.
CONTROL DE QUALITAT DE LES PROTEÏNES SINTETITZADES Si la proteïna arriba a la configuració nativa perdrà la manosa i les glucoses, a continuació anirà al Golgi, però pot ser que no l’hagi adquirit. Si una proteïna soluble del reticle no s’acaba de plegar bé s’envia al citosol (gràcies a la retranslocació del translocon) i es degrada gràcies al marcatge amb ubicuitines.
En el cas de les proteïnes transmembranals errònies sembla ser que hi ha unes proteïnes al citosol capaces d’extreure-les de la membrana mitjançant la hidròlisi d’ATP.
Existeix un mecanisme que controla la qualitat en funció de la presència de la glucosa. Hi ha un enzim que diferencia les correctes de les incorrectament plegades. La glucosiltranferasa té capacitat de conèixer l’última glucosa de la branca de oligosacàrids i així diferencia les correctes de les incorrectes plegades El cicle consisteix en treure 2 glucoses de la cadena de sucres de la proteïna, després la calnexina ajudarà a la proteïna a plegar-se de forma correcta, si ho aconsegueix, la glucosidasa extreurà l'última glucosa i la manosidasa extraurà una maltosa. La proteïna sortirà cap al citosol. Si la proteïna no assoleix una conformació nativa una glucosiltransferasa incorporarà una glucosa a la cadena de sucres, la proteïna passarà de nou per la calnexina i el cicle començarà de nou.
L’enzim manosidasa (treu menoses diferents a la ultima que es treu per sortir cap al golgi) és una proteïna que detecta les proteïnes mal plegades que han de degradar-se al citosol, la manosidasa és d’acció lenta, quan més estona estigui una proteïna voltant pel reticle amb l’última manosa a la vista, més elevada es l’acció de l’enzim. Quan ha tret unes quantes manoses de la proteïna, aquesta es veu com a errònia i surt al citosol i es degrada al proteosoma.
DISTRIBUCIÓ DE LES PROTEÏNES Distribució de les proteïnes del RER al complex de Golgi El RER i el Golgi es connecten mitjançant vesícules de transport que es formen a les zones del RER on no hi ha ribosomes adherits. Quan el RER i el Golgi estan molt a prop, les vesícules surten del RER i es fusionen amb el Golgi.
Quan estan mes lluny, les vesícules surten del RER i es fusionen entre elles formant un compartiment intermedi entre dos orgànuls: les ERGIC i les VIC. El compartiment es mou gràcies a proteïnes que llisquen pels microtúbuls apropant-lo al Golgi.
D’alguna manera ha d’haver-hi una selecció de les proteïnes que han d’anar cap al Golgi i algun mecanisme perquè les proteïnes del reticle es quedin al reticle. Les senyals que diuen que una proteïna ha d’anar al Golgi són: -Algunes proteïnes tenen una seqüència especifica reconeguda per uns receptors a la membrana de les vesícules que les seleccionen.
-Les lectines actuen amb determinats carbohidrats i recullen les proteïnes que anirien cap al Golgi.
-Algunes entren per quantitat, entren a les vesícules per difusió.
També es seleccionen les proteïnes que van al reticle: -La formació d’agregats fa que aquestes proteïnes es mantinguin al reticle.
-Hi ha proteïnes residents al reticle que s’escapen i van a l’aparell de Golgi. El Golgi també retorna vesícules que transporten proteïnes al reticle. Les envia al reticle perquè s’han escapat, perquè necessiten modificacions per tal de ser viables...
Aquestes proteïnes que s’han escapat, si són solubles residents al reticle tenen una seqüència d’aminoàcids al seu extrem terminal anomenada seqüència KDEL. Les proteïnes transmembranals tenen a la seva part citosòlica (normalment al c terminal) una seqüència KKXX. Aquestes dues son seqüències de retenció al reticle.
Així es necessita un receptor que reconegui específicament aquestes seqüències (KDEL i KKXX). A mesura que es va avançant pel sistema membranós intern s’acidifica la llum dels orgànuls, veiem que hi ha un receptor KDEL encarat a la llum del RER que no interacciona amb les proteïnes solubles, a mesura que augmenta el pH, el receptor canvia la configuració i atrapa la proteïna en el Golgi, allà s’acaba de modificar i quan la vesícula de transport surt del Golgi i viatja fins al RER, el receptor torna a canviar de configuració i allibera la proteïna.
...