23/24. Sistema endomembranós i tràfic vesicular (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Lleida (UdL)
Grado Medicina - 1º curso
Asignatura Estructura i Funció Cel·lular
Año del apunte 2014
Páginas 8
Fecha de subida 10/02/2015
Descargas 8
Subido por

Vista previa del texto

T·23  i  T·24:  Sistema  endomembranós  i  tràfic  vesicular     Està   format   per   reticle   endoplasmàtic   llis   i   rugós,   aparell   de   Golgi,   vesícules   de   secreció,   lisosomes   i   endosomes.   La   teoria   endosimbiòtica   afirma   que   s’originà   a   partir  d’una  invaginació  de  la  membrana  plasmàtica.     És   un   sistema   de   biosíntesis   i   distribució   de   proteïnes   (meitat   de   tota   la   cèl),   lípids   (fosfolípids   i   esterols)   i   oligo/polisacàrids   o   glúcids   de   la   MEC.   Això   segueix   un   sentit  anterògrad  corresponent  a  la  via  secretora.  En  canvi,  la  digestió  de  material   exterior  segueix  un  sentit  retrògrad.     Hi  ha  diverses  tècniques  per  a  estudiar  el  sistema:   -­‐ Pulse   &   chase:   en   la   fase   de   pols   s’incuben   les   cèl.   amb   aminoàcids   radioactius  per  a  marcar  les  proteïnes.  En  la  fase  de  captura  es  realitza  una   neteja  amb  aminoàcids  freds  i  s’expulsen  els  que  resten  lliures,  mesurem  en   diferents  temps  (autoradiografia)  i  podrem  observar  els  diferents  llocs  per   on  passa  la  proteïna.   -­‐ Saccharomyces   cervisae:   bacteri   de   llevadura   amb   cèl   eucariotes   d’alta   velocitat   de   reproducció   i   facilitat   per   a   ser   manipulades   genèticament.   Es   generen   mutants   termosensibes   que   originen   diferents   problemes   a   la   via   secretora   en   funció   de   la   temperatura   a   la   qual   estan   sotmesos.   Els   mutants   sec  tenen  un  error  en  la  síntesi  de  les  proteïnes  per  la  qual  cosa  es  quedaran   estancades   en   diferents   espais.   És   una   tècnica   de   screening   genètic   o   cribatge.     -­‐ Aïllament   de   microsomes   (petits   RE)   per   centrifugació.   S’aconseguí   demostrà  que  la  síntesi  de  proteïnes  de  la  via  secretora  té  lloc  dins  el  RER.   -­‐ GFP:  resulta  una  eina  útil  per  analitzar  el  tràfic  intracel.  de  proteïnes,  puix   que   il·luminada   en   llum   blava   resulta   fluorescent.   No   perd   aquesta   característica  tot  i  que  s’uneixi  a  altres  proteïnes.     23.1.  Reticle  endoplasmàtic   Ocupa   gairebé   la   totalitat   de   la   cèl.   Es   creu   que   posseeix   una   interconnexió   total   entre   totes   les   seves   cavitats,   per   tant,   s’entén   com   un   compartiment   únic.   Fins   l’invent  del  microscopi  electrònic  no  es  va  acabar  d’entendre  de  que  tractava.   Es   defineix   com   llis   o   rugós   només   per   la   presència   o   absència   de   ribosomes.   EL   rugós  (RER)  és  abundant  a  totes  les  cèl  i  la  seva  funció  és  la  síntesi  de  proteïnes.  En   canvi,  el  llis  (REL)  és  poc  abundant,  excepte  en  cèl.  especialitzades,  i  s’encarrega  de   la  síntesi  de  lípids  i  detoxificació.     Els   ribosomes   que   conformen   el   RER   són   citosòlics   que   viatgen   cap   a   RE   per   un   pèptid   senyal   situat   prop   de   N-­‐terminal   (metionina)   i   format   per   aminoàcids   hidrofòbics.  Aquest  pèptid  es  necessari  per  a  totes  les  proteïnes  que  es  formen  al   RE.   SRP   (Signal   Recognition   Particle)   és   l’encarregada   de   reconèixer   i   unir-­‐se   al   pèptid  senyal  pausant  la  traducció.  El  receptor  SRP  es  troba  ancorat  al  RER.  Sec  61   és   el   porus   que   permet   el   pas   de   la   cadena   polipeptídica   (proteïna)   i   retè   la   seqüència  senyal,  eliminada  per  una  proteasa  especialitzada.     Les  funcions  del  reticle  són:  la  síntesi  i  modificació  (glicosilació)  de  les  proteïnes,   biosíntesi  de  lípids,  detoxificació,  degradació  de  glicogen  i  regulació  del  Ca  intracel.       -­‐-­‐>  Síntesis  proteica     Elabora   proteïnes   pròpies   dels   lisosomes,   orgànuls   de   secreció   o   transmembrana.   Aquestes   últimes   suposen   una   excepció   al   procés   anterior,   es   poden  produir  de  tres  maneres  diferents:   • Tipus   I:   generades   gràcies   a   l’existència  d’un  senyal  de  parada  en  la   transferència,   una   seqüència   hidrofòbica  (STOP)  que  no  permet  que  continuï  creixent  la  proteïna  cap   al  lumen  i  ho  comença  a  fer  cap  al  citosol.  El  domini  C-­‐terminal  es  situa   al   citosol   i   N-­‐terminal   al   lumen   (amb   una   composició   similar   a   l’exterior).     • Tipus  II:  el  pèptid  senyal  (START)  es  troba  intercalat  al  mig  de  la  cadena,   per  tant  es  comença  la  síntesi  de  la  proteïna  fora  del  RER.  En  aquest  cas,   el  domini  N-­‐terminal  es  queda  al  citosol.   • Multipas:  combinació  de  seqüència  STOP  i  START.                   Les  proteïnes  no  surten  a  cap  moment  al  citosol  durant  la  seva  formació  ja  que  són   ambients  molt  diferents  en  pH  i  potencial  Redox.  Per  aquesta  raó  el  transport  entre   diferents  elements  del  sistema  endomembranós  sempre  és  per  mitjà  de  vesícules,   que  viatgen  a  través  de  microtúbuls.       -­‐-­‐>  Modificació  de  proteïnes     Es  poden  produir  dos  fenòmens  diferents:   • Glicosilació:   addició   d’un   sucre   a   una   proteïna.   Es   va   unint   un   oligosacàrid  a  les  cadenes  laterals  de  asparagina  (N-­‐glicosilació).   També  existeix  la  O-­‐glicosilació.   • Creació  de  ponts  disulfur:  com  en  els  anticossos.  Es  generen  per   l’oxidació  de  residus  sulfhidril  (-­‐SH),  una  reacció  que  només  pot   tenir   lloc   al   RE   a   causa   del   seu   potencial   redox.   Participen   en   el   plegament  de  les  proteïnes,  també  controlat  per  les  xaperones.     Les  proteïnes  unides  a  la  membrana  per  un  grup  GPI  (glicosilfosfatilinositol)  també   es  formen  al  reticle.  És  necessari  per  dirigir  les  proteïnes  a  les  basses  de  lípids.       Les   vesícules   de   reticle   surten   cap   al   Golgi   es   formen   amb   l’ajuda   de   CopII   que   deforma   la   membrana   del   reticle   i   desapareix   quan   la   vesícula   ja   està   formada.   Les   proteïnes   són  conegudes  per  receptors,  a  vegades  de  cadena  proteica.       -­‐-­‐>  Biosíntesi  de  lípids     Principalment  es  tracta  de  fosfolípids  i  colesterol.  Gràcies  a  les  flipases  els   fosfolípids  poden  intercanviar  de  posició.     Les   cèl   que   sintetitzen   hormones   esteroïdals   a   partir   de   colesterol   tenen   un   REL   altament  desenvolupat,  com  la  glàndula  adrenal.     -­‐-­‐>  Detoxificació     Conté   un   sistema   enzimàtic   capaç   d’eliminar   substàncies   estranyes   (xenobiòtiques),nocives   o   tòxiques,   com   el   citocrom   P450.   És   un   mètode,   poc   específic,   basat   en   solubilitzar   aquestes   substàncies   per   a   poder-­‐les   excretar   a   través  de  l’orina.  Un  exemple  seria  el  benzopirè    o  els  fàrmacs  barbitúrics.     -­‐-­‐>Degradació  del  glucogen     L’acumulat  en  el  fetge,  per  al  consum  global,  i  l’acumulat  en  el  múscul,  per  al   consum   propi.   La   diferència   entre   ambdós   és   la   presència   de   l’enzim   glucosa   fosfatasa   present   al   reticle   i   encarregat   de   desfosforilar   glucosa-­‐6-­‐fosfatasa,   habilitant  el  transport  per  les  altres  cèl.       -­‐-­‐>  Regulació  del  Ca2+  intracel     El   reticle   és   un   dipòsit   de   Ca2+   a   altes   concentracions   (0.05mciroM)   respecte  el  citosol  (0.01microM).  Això  és  gràcies  a  SERCA:  bomba  ATPasa  de  calci   de  retorn.     23.2.  L’aparell  de  Golgi   És   un   conjunt   de   4-­‐6   cisternes   envoltades   per   diverses   vesícules.   Descobert   pel   científic   Golgi   a   partir   de   la   tinció   amb   sals   de   plata.   Aquestes   cisternes   s’apilen   formant   dictiosomes,   que   normalment   en   cèl   animals   es   troben   propers   als   centríols.   Hi  ha  bocins  de  RE  que  viatgen  fins  al  Golgi  i  s’hi  fusionen,  són  els  que  coneixem   com  ergic.     Està  polaritzat,   per   la   qual   cosa   distingim  una  cara  CIS  (orientada  al  nucli,  Cis  Golgi   Network)     i   una   cara   TRANS   (orientada   a   la   membrana,   Trans   Golgi   Network).   Aquest   fet   es   demostrà   experimentalment   amb   la   unió   de   partícules   d’or   a   dos   enzims  diferents  i  com  aquest  s’acumularen  a  llocs  diferents.     Les   funcions   del   Golgi   són:   síntesi   de   carbohidrats,   finalitzar   el   procés   de   glicosilació  i  la  distribució  de  proteïnes.     -­‐-­‐>  Síntesi  de  carbohidrats   Les  proteïnes  procedents  del  RE  entren  per  la  cara  cis  i  migren  fins  a  la  cara   trans.     Aquest   transport   pot   ser   anterògrad   (maduració   de   proteïnes)   i   retrògrad   (reciclatge  i  repesca).                       Hi  ha  dos  models  de  maduració  de  proteïnes:   • Transport   vesicular:     en   aquest   cas   la   proteïna   s’ha   d’empaquetar   en   vesícules  per  passar  de  cisterna  a  cisterna.  És  el  model  més  intuïtiu  que   proposa  la  immobilitat  de  les  cisternes.   • Maduració   de   cisternes:   postula   que   no   són   les   vesícules   les   que   van   saltant   sinó   que   les   cisternes   són   dinàmiques.   A   mesura   que   avança   el   procés   els   enzims   es   transporten   retrògradament.   És   el   que   realment   succeeix.           És  l’encarregat  de  la  síntesi  de  glucosaminoglicans  propis  de  la  matriu  extracel  i  de   la  glicosilació  de  proteïnes.     -­‐-­‐>  Glicosilació  de  proteïnes     LA   N-­‐glicosilació   iniciada   al   RE   amb   un   l’addició   d’un   oligosacàrid   ric   en   manosa   i   glucosa,   continua   al   Golgi.   Hi   ha   dos   tipus   bàsics   de   grups   generats:   no   modificats   (rics   en   manosa)   i   modificats   (complexos:   N-­‐acetliglucosamina,   galactosa  i  àcid  siàlic).  És  un  procés  ordenat  i  seqüencial.     Cal  destacar  el  fet  que  totes  les  proteïnes  endomembranoses  són  glicoproteïnes  i   que  les  proteïnes  citosòliques  no  estan  glicosilades.     S’ha   relacionat   la   glicosilació   amb   la   senyalització   cel   i   el   reconeixement   de   molècules,   pot   estar   involucrada   en   el   plegament   d’algunes   proteïnes   i   pot   oferir   resistència  a  la  digestió  per  proteases.  Un  exemple  seria  el  cas  del  grup  sanguini.       -­‐-­‐>  Distribució  de  proteïnes     És  el  responsable  de  dirigir  les  proteïnes  al  seu  destí,  que  pot  ser:   • Via   secretora   constitutiva:   és   la   que   funciona   per   defecte.   Es   formen   vesícules   de   secreció   que   alliberen   el   contingut   a   l’exterior   de   manera   regulada.   • Via  lisosomal:  el  seu  objectiu  és  el  lisosoma.  Requereixen  estar  marcades   per  una  manosa-­‐6-­‐fosfat.  Aquestes  vesícules  es  formen  amb  clatrina.   • Membrana  plasmàtica:  les  proteïnes  de  la  vesícula  es  fusionen  en  forma   de  proteïnes  transmembrana  a  la  membrana  cel.   També  poden  seguir  una  via  de  secreció  regulada  que  espera  un  senyal  per  a  poder   alliberar   la   vesícula.   Seria   el   cas   dels   neurotransmissors   que   esperen   l’aparició   d’un  potencial  d’acció  per  a  poder  ser  alliberats.     Hi   ha   proteïnes   residents   al   reticle   que   són   transportades   al   Golgi   però   que   després   són   recuperades   per   al   via   KDEL.   Tenen   una   seqüència   de   senyal   formada   per   4   aminoàcids   (Lys-­‐Asp-­‐Glu-­‐Leu).   L’afinitat   per   al   seu   receptor,   KDELr,   va   en   funció  del  pH:  àcid  (Golgi)  suposa  alta  afinitat  i  neutre  (RE)  suposa  baixa  afinitat.   Aquest  receptor  es  troba  en  circulació  continua  pel  Golgi  fins  que  el  lligand  indueix   la  formació  d’una  vesícula,  amb  COPI,  de  retorn  al  RE.                 ...