TEMA 6 BIOCEL (2014)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 1º curso
Asignatura BIOLOGÍA CELULAR
Año del apunte 2014
Páginas 10
Fecha de subida 21/10/2014
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TEMA 6. BASES DEL TRANSPORTE VESICULAR.
Todas las proteínas se distribuyen por todos los componentes del sistema membranoso interno desde el retículo endoplasmático, incluidas en vesículas. Por lo tanto, la distribución, no solo de proteínas sino también de otras moléculas, por todo el citosol a los distintos compartimentos y orgánulos, se lleva a cabo a través de vesículas.
Existen tres vías distintas para el transporte de proteínas: - - Biosintética y secretora: transporta desde el RE, al CG y luego al exterior, o desde el RE, al CG y luego a otros orgánulos. (rojo) De recuperación: recupera proteínas escapadas del RE y todo el material de vesículas que se necesita para formar otras, así como enzimas del aparato de Golgi. (azul) Endocitosis. (verde).
El transporte en vesículas es un transporte específico, en cuanto a contenido (el contenido es seleccionado por proteínas adaptadoras y por receptores) y en cuanto a 67 destino, es decir, que cada vesícula tiene una membrana diana específica (reconocida por proteínas Rab y SNARs).
Así que para que este transporte vesicular sea correcto necesitas por un lado las proteínas adaptadoras y los receptores que seleccionen el material y las proteínas que reconocen específicamente la membrana diana, que son las Rab y las SNARs.
Para la formación de las vesículas son necesarias tres cosas: 1. Fuerza necesaria para deformar la membrana, que es aportada por las orgánulos citoplasmáticos también la dinamina).
2. Reclutar los componentes de las vesículas y despolarizar el revestimiento: de esto se encarga la proteína GTPasa monomérica que esté asociada a la membrana, que puede ser o la ARF o Sar1.
3. Recuperar las SNARs, de lo que se encargan el NSF y las SNAP.
Existen varios tipos de vesículas, y en concreto hay cuatro distintas caracterizadas por su recubrimiento proteico, y cada tipo está especializado en el transporte en una dirección y de una cosa: a. Vesículas de clatrina: la clatrina es su recubrimiento; se encargan del transporte desde la red trans Golgi a los endosomas (lisosomas) y a la membrana plasmática, conformando la vía de secreción regulada; también conforman las vesículas de la Endocitosis, que van de membrana plasmática a los lisosomas. (verde). El revestimiento de clatrina está formado por triscalons de clatrina que se ensamblan entre ellos, formando el revestimiento que rodea a toda la célula.
68 b. Vesículas recubiertas de COP I: van desde el CG al RER, o transportan las moléculas entre las cisternas del Golgi. (azul). Las partes que lo conforman se denominan Sec23/24, sec13/31 y sec16.
c. Vesículas recubiertas de COP II: van del RE al CG.
(rojo). Este recubrimiento está formado por proteínas que se asocian y estructuran formando una jaula. Estas proteínas son cop alfa, cop beta, cop beta prima, cop gamma, cop d. Retrómero: transporte de recuperación desde los endosomas hasta la red trans del Golgi. (morado). Proteínas que forman el recubrimiento: SNX1, VPS26, VPS29, VPS35.
MECANISMO DE FORMACIÓN DE VESÍCULAS.
69 Una vesícula se forma porque añadimos a una membrana un revestimiento que provoca que se forma un pequeña invaginación y la vesícula se libera de la membrana.
Lo primero es el reclutamiento de los componentes necesarios para la formación de las vesículas, que se han de colocar en el lugar donde se va a generar esta vesícula. La polimerización de proteínas en la membrana da la fuerza necesaria para la generación de la membrana. Es importante resaltar que una vez formada la vesícula, se deshace del revestimiento, para que así las proteínas de la membrana puedan reconocer la membrana diana.
RECLUTAMIENTO DE PROTEÍNAS: Las GTPasas monoméricas son unas proteínas que se encuentran inactivas cuando están unidas a GDP y activas cuando están unidas a GTP. Las ARF promueve la formación de vesículas revestidas de clatrina en la red trans Golgi que van a los endosomas y lisosomas y a la membrana plasmática, y en las revestidas de COP I (tanto en las intra Golgi como en las que van de CG al RE). La Sar la promueve en las vesículas recubiertas de COP II (que van del RE al CG). Ambas trabajan igual, pero cada una en determinadas membranas.
La GAP es una enzima que induce la hidrólisis de GTP (pasando a GDP) y así hace que las GTPasas se desactiven. Las GEP intercambian su nucleótido de guaniana por el GDP, así que queda GTP.
70 Tanto la ARF como las Sar 1 se encuentran inactivas en el citosol; cuando ha de hacerse una vesícula, en la membrana donde ha de formarse la vesícula, debe de encontrarse la proteína necesaria para activar la ARF o la Sar 1 (por el intercambio del nucleótido por GDP), induciendo así un cambio conformacional en una de las dos proteínas: ambas tienen una cola hidrofóbica que al activarse la proteína esta cola hidrofóbica queda expuesta al medio acuoso , y para evitarlo, la proteína inserta esta cola en la membrana plasmática. Una vez está insertada la cola, y por tanto toda la proteína, hace dos cosas: - Por un lado promueve directamente la entrada del revestimiento, porque interactúa con él.
- Por otro lado activan unas proteínas quinasas que modifican fosfolípidos de inusitol, una familia de lípidos que pueden fosforilarse en distintas zonas, y que al estar en las distintas membranas cada tipo, las marcan para que se forme una u otra vesícula.
También es importante seleccionar lo que se transporta, por eso también tienen que reclutarse los receptores específicos que seleccionen el contenido a transportar. En caso de que lo que quieras transportar sea una proteína transmembrana, esta ha de ser reclutada como el resto de componentes que formarán la membrana de la vesícula.
Los receptores interactúan específicamente con proteínas adaptadoras, situadas en el citosol y que seleccionan los receptores.
Así que los receptores interactúan específicamente con el material a transportar y con el revestimiento directamente o través de la proteína adaptadora, y esta con las GTPasas y con PIPs.
En las vesículas recubiertas de clatrina, esta conforma un revestimiento proteíco que se une a la membrana, interactuando con unas proteínas adaptadoras que a su vez seleccionan los receptores.
Un triscalión de clatrina se una a dos proteínas adaptadoras. -> 71 Las proteínas también interactúan con los fosfolípidos de inusitol, lo que interviene en la selección de los adaptadores.
RESUMEN: GTPasas monoméricas (ARF y SarI) reclutan los componentes necesarios, y al final llevan a cabo la despolimerización del revestimiento.
Proteínas adaptadoras y receptores: seleccionan el material a transportar.
Proteínas del revestimiento (Clatrina, COP, Retrómero): dan la fuerza necesaria para deformar la membrana.
Proteínas Rab, Snare y complejos multisubunidad: reconocimiento específico de la membrana diana.
Proteína NSF y SNAP: fusión de membranas.
72 EJEMPLO: en una membrana 1, está la GTPasa ARF, que es activada por las GEF, y entonces por un lado se inserta en la membrana plasmática, activa las quinasas y estas modifican los lípidos y una vez modificados se unen y seleccionan a las adaptadoras, que selecciona al receptor y a la vez interaccionan con el revestimiento. Por otro lado, la ARF actúa directamente con proteínas adaptadoras que reclutan los componentes de la membrana.
EJEMPLO 2: las ARF se insertan en la membrana, activan las quinasas que modifican los fosfolípidos de inusitol, y estos seleccionarán y se unirán a una determinada proteína adaptadora que seleccionará al receptor y que se unirá al revestimiento.
Las proteínas adaptadoras de clatrina son: (En la AP-1 y la AP-2, al modificar el lípido modificas la proteína.
En las vesículas con COP I y COP II: en estas un componente del revestimiento es el que actúa como adaptador, y por tanto selecciona directamente el receptor o la proteína transmembrana.
Las proteínas adaptadoras del COP I son: Las proteínas adaptadoras del COP II son: 73 Así que el primer paso para la formación de una vesícula es l activación de la GTPasa monomérica: primero está inactiva con GDP, y en la membrana hay GEF que la activa (con el intercambio de su nucleótido por el GDP dejando GTP; entonces la GTPasa se inserta en la membrana y hace su doble acción.
Después, a medida que se va formando el revestimiento, la membrana va deformándose. Para que se acabe de formar la vesícula en la membrana plasmática, es necesaria una energía extra (en RE, CG y lisosomas no porque es más sencillo) que es aportada por la dinamina, que hidroliza GTP en la membrana y que modifica los lípidos haciendo que la membrana sea más flexible.
Luego, la vesícula pierde el revestimiento, lo que hace que las proteínas puedan interaccionar con la membrana diana y la vesícula pueda fusionarse con la membrana diana.
ANDREA La GAP provoca que se hidrolice GTP de la ARF o la Sar 1, pasando a GDP y produciéndose en la GTPasa correspondiente un cambio conformacional que las desactiva y haciendo que abandonen la membrana y como consecuencia se va el revestimiento con el que interaccionaba. Todo esto con ayuda de la fosfatasa que inactiva los PIPs.
Kinasas.
Después, la vesícula ha de llegar a un lugar concreto: necesitamos unas proteínas que seleccionan la membrana diana: 74 - - Rab: son GTPasas que unidas a GTP se insertan en la membrana. Hay muchos tipos y cada una se inserta en una membrana y un sitio concreto. Estas proteínas se unen a la vesícula y a la membrana diana, donde reclutan proteínas efectoras de anclaje.
Snare: son proteínas situadas en la vesícula y en la membrana diana, y modulan la fusión de las membranas.
Las vSnare están en la vesícula, y las tSnare en la membrana diana, y una vSnare busca a su complementaria tSnare.
Existe una interacción entre las Rab y su efector, lo que hace que la vesícula se ancle a la membrana diana. Entonces ya están lo suficientemente cerca y las Snare pueden reconocerse: entonces se autoligan, lo que hace que cada vez están más cerca la vesícula y la membrana diana. Esta fuerza hace que la vesícula se funda con la membrana de la célula diana.
En ausencia de las Rab, también hay fusión de las membranas, pero mucho más lenta.
Al hacerse la fusión, todas las Snare (v y t) están en la membrana diana, y las vSnare no pueden acumularse, así que han de desligarse: las vSnare quedan en la membrana diana, y las vSnare van a reciclarse mediante la formación de una vesícula. Las NSF se unen a proteínas accesorias, hidrolizan ATP y aportan la energía para separación de Snare.
Entonces las vesículas de recuperación serán las que lleven las vSnare. Hay que destacar que al haberse ligado tan fuerte, necesitas un aporte energético muy alto para separarse.
75 .?=ARF Las vesículas de recuperación llevan tanto proteínas del RE que están en el CG que han del volver al RE como enzimas del CG.
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