Tema 5 (2012)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 1º curso
Asignatura Biología Celular
Año del apunte 2012
Páginas 5
Fecha de subida 21/02/2015
Descargas 5
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 5: EL CITOSOL I ELS COMPARTIMENTS CEL·LULARS CITOSOL: El citoplasma és el citosol i tots els orgànuls que hi ha dins la cèl·lula. El citosol ocupa la meitat de la cèl·lula i és un medi aquós amb proteïnes, lípids, ATP, midó, RNA, cossos d’inclusió….Al citosol també hi trobem els elements del citoesquelet.
Funcions en el citosol: -Síntesi i degradació de proteïnes, glúcids i lípids -Regulació del trànsit de proteïnes cap als orgànuls -Transmissió de senyals -Emmagatzema substàncies de reserva -S’hi donen la majoria de les reaccions metabòliques SÍNTESI I DISTRIBUCIÓ DE PROTEÏNES: Totes les proteïnes comencen la seva síntesi al citosol, aquestes proteïnes després de l’inici de la seva síntesi poden seguir dues rutes: -Unes es poden començar a sintetitzar al citosol i acaben la seva síntesi allà(aquestes potser es queden al citosol o bé s’envien als mitocondris, cloroplasts, peroxisomes i a l’interior del nucli) -Les altres es comencen a sintetitzar al citosol i llavors els ribosomes s’uneixen al reticle rugós, allà es formen les proteïnes que es poden quedar al reticle o bé moure-les cap a altres orgànuls.
El que indica que una proteïna s’ha de sintetitzar al citosol completament o bé al reticle rugós ve donat normalment per una seqüència d’aminoàcids. La presència d’aquesta seqüència indica que la síntesi s’ha d’acabar al RER.
També hi ha seqüències senyal que indiquen on ha d’anar cada proteïna i cada senyal té unes característiques: pot ser terminal, pot estar a l’extrem amino de la proteïna o bé pot ser un conjunt de seqüències determinades que agafen una determinada estructura en el medi.
1. RIBOSOMES ASSOCIATS AL RER Les proteïnes que han d’anar al reticle tenen la seqüència senyal prop del grup amino, que és el primer que es transcriu. Del citosol al reticle, la proteïna viatja associada a la partícula SRP que reconeix la seqüència senyal i s’uneix al ribosoma i a aquesta seqüència, tot aquest complex va a la membrana del RER on hi ha un receptor SRP, a aquesta membrana també hi ha canals de translocació que fan que la proteïna pugui entrar dins el reticle, allà, segueix la seva síntesi associada al canal. Les que es formen al reticle poden acabar sent proteïnes que s’associen i proteïnes que es troben al medi (són solubles i es troben en contacte amb la llum). Les proteïnes es poden quedar al reticle (tan transmembranals com solubles) o no, les que no es quedin al reticle van al següent orgànul del sistema membranós intern: l’aparell de Golgi. Aquestes proteïnes van fins al Golgi mitjançant vesícules de transport: es deforma la membrana del RER fins que s’aconsegueix una vesícula que es fusiona amb la membrana del Golgi. Aquesta proteïna pot ser transmembranal o bé interior de l’aparell de Golgi. Les proteïnes encara poden anar a altres llocs de la cèl·lula, la xarxa TRANS del golgi és un lloc de transport cap a llocs de la cèl·lula com a la membrana : totes les proteïnes de la membrana es sintetitzen al reticle, van al Golgi i van a la membrana, on s’hi poden quedar o bé expulsar-se a la matriu extracel·lular. Des del Golgi, les proteïnes també poden anar als lisosomes: es poden quedar a l’interior del lisosoma (enzims hidrolítics) o proteïnes de la membrana dels lisosomes. Mitjançant aquesta ruta també disposem proteïnes a la membrana nuclear perquè la membrana del reticle endoplasmàtic i la nuclear estan unides i les proteïnes formades al reticle es poden quedar a la membrana nuclear, però no a dins el nucli.
2. RIBOSOMES LLIURES AL CITOSOL Es comença i s’acaba la síntesi al citosol., Aquestes proteïnes es poden quedar al citosol (proteïnes del citoesquelet, enzim per alguna reacció al citosol…).
També poden anar al mitocondri, cloroplast, peroxisomes i a l’interior del nucli.
Aquestes proteïnes que estan al citosol arriben gràcies a que les membranes d’aquests orgànuls tenen uns canals de translocació que permeten l’entrada a les proteïnes que s’han sintetitzat al citosol., El lloc on han d’anar les proteïnes ve indicat per una seqüència. Al nucli les proteïnes entren pels porus nuclears mitjançant mecanismes de reconeixement (va ajudada per proteïnes).
Podem entrar les proteïnes a la resta dels orgànuls (mitocondris, peroxisomes i cloroplasts)mitjançant els canals de translocació.
MADURACIÓ I MODIFICACIÓ DE LES PROTEÏNES Perquè una proteïna sigui funcional (arribi a la seqüència nativa) ha de patir moltes modificacions (modificacions covalents, unions d’algunes subunitats…).
Hi ha dos llocs diferents on modificar les proteïnes acabades de sintetitzar: -Les proteïnes sintetitzades al RER que estan al RER, complex de Golgi, endosomes i vesícules de secreció, es modifiquen mitjançant la glucosilació, les puntes S-S, l’oligomerització o els talls proteolítics.
-Les proteïnes sintetizades al citosol es modifiquen mitjançant glucosilació, acilació, prenilació...
Modificació de proteïnes del citosol Aquestes últimes proteïnes poden tenir modificacions permanents (covalents) o bé modificacions transitorials.
-Modificacions permanents: són modificacions que alteren permanentment l’estructura de la proteïna mitjançant enllaços covalents, alguns exemples són: -Glucosilació (és molt baixa al citosol i normalment s’hi afegeixen pocs sucres) -Acilació i prenilació.
Excepció: les proteïnes unides al lípid per la monocapa interior de la membrana plasmàtica es sintetitzen al citosol (no al RER !) i s’uneixen al lípid mitjançant acilació o prenilació a la membrana. Aquestes modificacions són essencials pel funcionament proteic -Modificacions transitòries: modifiquen l’activitat de la proteïna (l’activen o desactiven). Es pot modificar mitjançant: -Fosforliació o desfosforilació (les proteïnes que estan desfosforilades no significa que estiguin inactives) - Metilació: afegir un metil i després treure’l.
- Acetilació afegir un acil i després treure’l.
PLEGAMENT DE PROTEÏNES Un factor important és el plegament de les proteïnes per la funcionalitat d’aquestes. Les proteïnes acabades de sintetitzar no solen agafar directament la configuració funcional, per això, la major part de les proteïnes acabades de sintetitzar o be amb configuració errònia utilitzen una altra part de les proteïnes que la faciliten a assolir la seva configuració final, aquestes proteïnes poden ser: -Xaperones: (són de la família de les proteïnes hsp) aquestes proteïnes s’uneixen específicament a regions hidrofòbiques de la proteïna en qüestió, de manera que les amaga del medi aquós i la proteïna es pot desplegar completament. Les xaperones s’uneixen i desuneixen a les proteïnes mitjançant la hidròlisi d’ATP, llavors s’uneixen a les parts hidrofòbiques de la proteïna, quan es desuneixen la proteïna es torna a plegar. Si s’ha plegat bé, s’acaba el procés, si s’ha plegat malament, deixen les parts hidrofòbiques a la part externa i llavors les xaperones 70s es tornen a unir a les parts hidrofòbiques, llavors es tornen a desunir, si la proteïna ja te una conformació correcta s’haurà acabat el procés i si no, veurem que les parts hidrofòbiques tornen a estar en contacte amb l’aigua i s’haurà de repetir el procés fins que la conformació sigui correcta.
-Chaperonines: les trobem als mitocondris, cloroplasts i bacteris. Formen uns barrils que tenen a l’interior les regions (parets) hidrofòbiques. Si la proteïna està mal plegada (amb les parts hidrofòbiques tocant l’aigua) interacciona amb les parts hidrofòbiques dels barrils. Un cop a l’interior del barril es posa una “tapa” i mitjançant la hidròlisi d’ATP es desplega la proteïna de l’interior, llavors l’interior del barril es torna altament hidrofílic i la proteïna es plega ràpidament amagant les parts hidrofòbiques, llavors la proteïna surt.
Aquests mètodes, no afegeixen ni treuen molècules a les proteïnes, sinó que ajuden a aquestes a tornar a iniciar el procés de plegament (les despleguen perquè elles automàticament es pleguin una altra vegada).
DEGRADACIÒ DE PROTEÏNES Hi ha proteïnes que per molt que les xaperones estiguin actuant mai aconsegueixen plegar-se bé. Aquestes les hem d’eliminar de la cèl·lula perquè sinó s’aniran acumulant al citosol.
La manera de decidir que una proteïna ha de ser degradada és, per exemple, pel reconeixement de zones hidrofòbiques a la superfície. Quan són reconegudes es marquen amb una cua de múltiples ubicuitines (proteïnes molt petites), aquesta proteïna marcada es degrada en una estructura especial anomenada proteosoma. De proteosomes n’hi ha al citosol (degraden les proteïnes citosòliques errònies i les proteïnes errònies que s’hagin detectat al RER) i al nucli. El proteosoma és una estructura formada per múltiples proteïnes amb dues tapes, una per on entren les proteïnes i hi ha ATPases al cap i l’altre per on en surten les proteïnes fragmentades. La zona intermèdia del proteosoma talla les proteïnes amb fragments gràcies a uns enzims. Per tal de reconèixer les proteïnes amb cua, a la tapa del proteosoma hi ha un detector de la cua de multiubiquitines, a més despleguen i atreuen la proteïna cap al cilindre, a mesura que la proteïna va entrant, aquesta es va tallant, tots els fragments es reciclen.
No sempre les proteïnes amb ubicuitina s’han de degradar (ex/ una multiubiquitinització pot donar lloc a una endocitosi). Aquesta cua multiubicuitina s’ha de posar en un lloc determinat de la proteïna, en principi la porten lligada a una Lisina 48.
www.dnatube.com -> vídeos científics Com es produeix el marcatge? En el marcatge d’aquestes proteïnes hi actuen tres enzims diferents, dos d’aquests actuen sempre formant un complexe: -Enzim activador d’ubicuitines (E1), enzim conjugador d’ubicuitines (E2) que està acomplexat amb l’E3. El conjunt E2-E3 s’anomena ubiquitina lligasa.
-E1 activa (carrega) les ubicuitines amb la hidròlisi d’ATP i li transfereix al complex E2-E3 que està preparat per marcar una proteïna. La proteïna errònia té un senyal que diu que s’ha de degradar, E3 reconeix aquest senyal i E2 transfereix la ubiquitina a un lloc específic de la proteïna, a partir de cicles es va formant la multiubiquitina.. A la cèl·lula hi ha moltes ubiquitines lligasa per reconèixer múltiples proteïnes que s’han de degradar.
Mitjançant aquest procés, es detecten proteïnes mal plegades que deixen aminoàcids hidrofòbics o diferents configuracions que són reconegudes per E3.
Hi ha altres proteïnes que són normals però que s’han de degradar perquè han acabat la seva vida, aquestes proteïnes es pot determinar que s’han de degradar per: -Activant o desactivant la ubiquitina lligasa (s’activa per fosforilació o quan s’uneix a una altra molècula) Ex/ hi ha una ubiquitina lligasa que és APC, aquesta el que fa és controlar l’entrada en anafase. Les cromàtides germanes un cop replicat el DNA estan unides entre elles per cohesines, quan els cromosomes durant la mitosi es pesquen pels microtúbuls, es posen a la placa metafàsica i només quan tots estan alineats i biorientats als pols, l’APC ho detecta i marca unes proteïnes per tal que es degradin les cohesines i les cromàtides germanes es poden separar. El mecanisme que indica que tot està alineat està en els cinetocorps, els que no estan units al fus tenen una proteïna, la Cdc-20, quan els cinetocorps queden envoltats de microtubuls Cdc-20 s’uneix a l’APC i aquesta s’activa, es degraden les cohesines i comença l’anafase.
-Desemmascarament Ex/També es poden crear o generar senyals perquè la ubiquitina lligasa els detecti, com per exemple canviar la seva conformació perquè la senyal sigui visible.
AGREGACIÓ DE PROTEÏNES Un plegament erroni de les proteïnes pot produir malalties si aquestes no es degraden i s’acumulen al citosol formant agregats.
-A l’Alzheimer unes proteïnes canvien de conformació i això fa que fa que tinguin tendència a agregar-se i formar uns filament amiloides que s’acumulen al citoplasma i aconsegueixen fer explotar la cèl·lula. Si s’acumulen a l’exterior de la cèl·lula fan que el teixit funcioni malament -També hi ha enfermetats infeccioses per prions: una proteïna fa un canvi conformacional i pot induir el canvi conformacional a les del costat i es poden agregar.
...