6. Reticle endoplasmàtic PDF

Preview

Summary

Unitat 6 de Biologia Cel·lular, grau de Microbiologia. Curs 2015/16...

Description

Biologia Cel·lular Grau de Microbiologia

Marina Parés Gratacós

6. EL RETICLE ENDOPLASMÀTIC Orgànul format per una única llum. És dinàmic: creix i decreix en funció de les necessitats de la cèl·lula. Hi ha dos tipus de reticle a nivell morfològic: Reticle endoplasmàtic rugós: té ribosomes adherits a la superfície de la seva membrana i les seves cisternes són planes. S’encarrega de la síntesi de proteïnes, de modificar-les i de fer-ne un control de qualitat. Reticle endoplasmàtic llis: no presenta ribosomes a la seva membrana, i està constituït per túbuls. Normalment n’hi ha menys que de rugós. S’encarrega de la síntesi de lípids, de la detoxificació cel·lular i de magatzem de Ca2+, ja que l’anomenat reticle sarcoplàsmic es troba al reticle llis. Les vesícules que van cap al Golgi es generen al reticle llis.

EL RETICLE ENDOPLASMÀTIC LLIS Té 3 funcions fonamentals: Detoxificació cel·lular: quan la cèl·lula pateix una intoxicació, el REL augmenta de volum. Existeix una cadena transportadora d’electrons que fa que les substàncies tòxiques –normalment hidrofòbiques- es tornin polars, mitjançant enzims detoxificants. Així, els tòxics poden ser eliminats per l’orina.

Síntesi de lípids: sobretot fosfolípids (com la fosfatidilcolina), els esfingolípids i part del colesterol. 1) Síntesi de fosfolípids Un fosfolípid està format per: 2 àcids grassos, 1 glicerol, 1 fosfat i 1 molècula polar (colina, serina...) que es troba al citosol de la cèl·lula. Unes proteïnes envolten els àcids grassos del citosol per protegir la seva cadena hidròfoba del medi aquós. Per sintetitzar un fosfolípid, aquestes proteïnes insereixen els àcids grassos a la monocapa citosòlica del reticle. Llavors actuen diferents enzims que van transformant aquests àcids grassos en fosfolípids (addició de 2 CoA, es treuen per afegir 1 glicerol-3-fosfat, es desfosforila i per últim un CPD-colina (citidindifosfatcolina) s’insereix al lípid alliberant un CMP (citidinmonofosfat)).

Biologia Cel·lular Grau de Microbiologia

Marina Parés Gratacós

2) Igualació de monocapes A mesura que es van sintetitzant els lípids als REL, es van inserint més i més cues d’àcids grassos a la monocapa externa, que per tant va creixent, però la monocapa interna no creix. Existeix un mecanisme per equilibrar les dues monocapes, mitjançant proteïnes flip-flop o, promogut pel REL, amb les escramblases, uns enzims que, inespecíficament, mouen les lípids d’una monocapa a una altra per regular-ne la proporció. També hi actuen les flipases i flopases, de forma específica (mouen lípids que són a la interna però haurien d’estar a l’externa, etc.). 3) Distribució dels lípids a. Membrana del nucli i RE: difusió, ja que les membranes són contigües. b. Golgi, endosomes, lisosomes i membrana plasmàtica: els lípids es traslladen formant part de la membrana de les vesícules que secreta el REL. c. Membranes de peroxisomes, mitocondris i cloroplasts: aquests orgànuls no estan relacionats amb el transport vesicular, i per tant existeixen dues teories que explicarien com els lípids hi són transportats: A través de proteïnes transportadores lliures pel citosol que van d’una membrana a una altra. Les membranes dels diferents orgànuls s’apropen molt entre elles i les proteïnes transmembranals permeten el pas de lípids d’una membrana a una altra. Això s’ha observat als mitocondris. En els cas dels peroxisomes, podria donar-se qualsevol de les dues.

Reserva de calci Ca 2+

Biologia Cel·lular Grau de Microbiologia

Marina Parés Gratacós

EL RETICLE ENDOPLASMÀTIC RUGÓS Síntesi de proteïnes La síntesi s’inicia en un ribosoma al citosol. Si la proteïna porta una seqüència senyal determina que la proteïna està associada al reticle (senyal determinada per una sèrie d’aminoàcids (16-30aa) hidrofòbics a N-ter, l’extrem que primer es tradueix). Llavors, el ribosoma s’insereix a la membrana del RER i hi continua sintetitzant la proteïna. 1) SRP (Signal Recognition Particle) Es tracta d’una ribonucleoproteïna (part proteica i part RNA) que reconeix específicament la senyal. Té diferents seccions o zones que interactuen amb diferents components de la proteïna naixent, amb el ribosoma, etc. Té una petita hidrofòbica on entren els aa hidrofòbics del senyal. Quan hi entra el senyal, SRP pateix un canvi conformacional que no deixa entrar el RNAt. Així la síntesi de la proteïna s’atura momentàniament. A la membrana del RER hi espera un receptor de SRP, on s’enganxa l’SRP. Un cop s’ha enganxat la proteïna amb el ribosoma a la membrana del RER, es desprèn la SRP i es tora a iniciar la síntesi de la proteïna. 2) Canal de translocació de la membrana Es tracta d’un gran canal proteic de la membrana que permet introduir la proteïna soluble a la llum del reticle. Si és una proteïna integral, una zona de la proteïna es queda inserida a la membrana. Aquest complex proteic, a més del canal, té una sèrie de proteïnes accessòries (enzims) que modifiquen la proteïna cotraduccionalment. També es pot obrir en dues direccions diferents: de fora a dins del reticle o bé lateralment (permet que zones de la proteïna entrin a la bicapa lipídica). La translocació cotraduccional és el mecanisme majoritari en els eucariotes. *Excepció: els llevats tenen una translocació postraduccional: la proteïna es sintetitza al citosol i llavors s’estira cap endins del reticle. Els bacteris les fan entrar al reticle sense estirar-les. Proteïnes solubles El senyal (hidrofòbic) és tallat per la peptidasa del senyal, un enzim al final del canal de translocació. Llavors la proteïna sintetitzada entra del tot a la llum del RER i es plega. El senyal es queda al canal i després entra a la bicapa lipídica, on es degrada. Aquestes proteïnes solubles es reparteixen per les llums del RE, CG, Endo, Liso i Vacúols.

Peptidasa del senyal

Biologia Cel·lular Grau de Microbiologia

Marina Parés Gratacós

Proteïnes integrals de membrana Podem trobar-les de molts tipus diferents: traspassant la membrana en hèlix alfa o interactuant covalentment amb lípids de membrana. Aquestes últimes poden estar ancorades a la monocapa interna interactuant amb un grup prenil (es sintetitzen completament al citosol) o a l’externa amb un grup GPI. Aquestes proteïnes es distribueixen a les membranes dels orgànuls, a la membrana cel·lular i a la membrana del nucli. Proteïnes transmembranals La zona inserida a la membrana està constituïda per aminoàcids hidrofòbics. Per tant tenen una seqüència addicional d’aa hidrofòbics a més dels pèptids senyal a N-ter. Quan aquesta seqüència addicional apareix, la translocació s’atura i aquest segment s’insereix a la bicapa (en forma d’hèlix alfa). Llavors es continua sintetitzant la proteïna, ja per la part externa del reticle. interior RER

N-ter

Pèptid senyal

exterior RER Seg addicional

C-ter

A vegades, els pèptids senyal no es situen totalment al final de l’extrem N-ter, sinó que es troben una mica més endins: seqüència senyal interna. Aquest senyal és reconegut per la SRP, però no té els aa que la peptidasa del senyal reconeix, així que no es talla. Per tant, en funció d’on siguin les càrregues a la proteïna, tindrà una forma diferent i, per tant, una funció diferent (tenim en compte que la cara citosòlica és negativa i la interna del reticle positiva, per tant la part + sempre ha de quedar encarada al citosol). Proteïnes transmembranals múltiples Proteïnes transmembrana que la travessen més d’un cop. N’hi ha de dos tipus, com abans: amb la seqüència senyal a N-ter (es talla) o amb la seqüència senyal interna (no es talla i depèn de les càrregues). Exemple: proteïna amb 3 passos per la membrana: si té seqüència a Nter, tindrà PS + 3 seqüències addicionals; si PS interna, només tindrà 3 seqüències hidrofòbiques.

Biologia Cel·lular Grau de Microbiologia

Marina Parés Gratacós

Proteïnes unides covalentment a un glucolípid GPI Només es troben a l’exterior de la cèl·lula, ja que és a l’únic lloc on es troben els glúcids. Aquestes proteïnes tenen un segment hidrofòbic també a la zona C-ter, que és reconeguda per la GPI transamidasa. Aquesta transfereix la part hidrofílica (la resta de la proteïna) al grup GPI (glucosilfosfatidilinositol), i queden unides covalentment. Aquestes proteïnes únicament es troben a l’exterior perquè es transporten a la llum de vesícules que, quan es fusionen amb la membrana plasmàtica, les exposen a la cara més externa de la membrana.

Modificació de proteïnes al Reticle Endoplasmàtic S’hi produeixen glucosilacions (cotraduccionals), formació de ponts disulfur entre grups tiol i plegament i oligomerització. 1) Glucosilacions Es duen a terne al RER (addició d’oligosacàrids N-units, N de l’asparagina) i a l’aparell de Golgi (addició d’oligosacàrids O-units i modificació dels N-units). Oligosacàrids N-units S’afegeix una branca de 14 sucres, la mateixa per totes les proteïnes: 2 N-AcGlucosamina, 9 manoses i 3 glucoses disposats sobre el dolichol, un lípid de membrana del RE. Les proteïnes només es glucosilen si presenten les seqüències Asp-X-Ser/Thr (X no pot ser prolina), detectades per l’oligosacariltranferasa, que els transfereix els 14 sucres. Un cop units els glúcids es comencen a modificar: es treuen 3 glucoses i una manosa. El sentit de posar i treure els glúcids és el de senyala al dolichol que la branca s’ha acabat. A més, eliminar sucres controla la qualitat de les proteïnes acabades de sintetitzar: si la proteïna és errònia, els sucres no es poden treure, per tant la proteïna queda identificada i s’elimina. 2) Formació de ponts disulfur Al citosol no es produeixen. S’oxiden els grups tiol per l’actuació d’enzims proteïna disulfur isomerasa (PDI). Les PDI també reorganitzen els ponts disulfur incorrectes, mitjançant oxidacions i reduccions.

Biologia Cel·lular Grau de Microbiologia

Marina Parés Gratacós

3) Plegament de proteïnes: mitjançant xaperones del tipus BIP, PDI i lectines, la calnexina i la calreticulina: bàsicament s’uneixen a la glucosa. 4) Control de qualitat de proteïnes Les proteïnes errònies, juntament amb les xaperones, passen al citosol i són degradades al proteosoma. Un enzim pot detectar també una proteïna mal plegada que ja hagi perdut les glucoses. Llavors s’hi torna a enganxar una lectina, es torna a posar una glucosa i es torna a plegar. Si el plegament és correcte, la proteïna es transporta fins a l’aparell de Golgi, eliminant prèviament una manosa per marcar-la com a correcta. Si la proteïna no es plega correctament, és retrotranslocada al citosol, es marca amb ubiqüitines, s’eliminen els sucres i es degrada al proteosoma.

DISTRIBUCIÓ DE PROTEÏNES A L’APARELL DE GOLGI Del RE en surt una proteïna de transport amb revestiment específic de COPII. Aquestes vesícules perden llavors el seu revestiment, es fusiones i formen l’ERGIC (endoplasmatic reticulum golgi intermediate complex), que per tant fan arribar les proteïnes a l’Aparell de Golgi. També hi ha vesícules que es sintetitzen al Golgi o a l’ERGIC amb revestiment de COPI que van de tornada al RE. Les proteïnes no residents al RE han de marxar al Golgi, mentre que les residents estan marcades específicament per quedar-se al reticle. Per tant: -Proteïnes residents al reticle: N’hi ha de marcades específicament: solubles porten la seqüència KDEL, la seqüència de retenció al reticle; les integrals estan marcades per KKXX (K=Lys). N’hi ha que no estan marcades específicament, sinó que produeixen agregats molt gran que no poden estar dins de vesícules de secreció COPII, per tant es queden al reticle. -Proteïnes no residents al reticle Poden estar marcades específicament per seqüències d’aminoàcids o presència de sucres, però també inespecíficament, com les proteïnes que poden entrar a les vesícules COPII per difusió simple. Vesícules COP I Porten o retornen: -

-

Proteïnes residents al reticle que per error s’han , com per exemple perquè no s’han agregat correctament o perquè necessitaven una modificació al Golgi i ara han de tornar al reticle. Aquestes proteïnes tornen a entrar perquè les detecten uns receptors de les seqüències específiques del Golgi, que les seleccionen i les posen en vesícules COP I. Les interaccions recepto-proteïna van variant segons el pH del medi, que es va acidificant a mesura que ens allunyem del reticle i ens apropem al Golgi. Per exemple, els receptors KDEL detecten les proteïnes amb el senyal en pH àcid, però no neutre, per tant només fan la seva feina al Golgi. Material necessari per a la formació de vesícules que es recicla....