Appunti di Citologia pt1 PDF

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Appunti di Citologia parte 1...

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Una volta che la sintesi proteica si è conclusa, un enzima, la peptidasi del segnale, taglia la sequenza di localizzazione. Poi intervengono delle chaperones(proteine che dirigono il folding della proteina). Se il folding non dovesse avvenire in maniera corretta, allora ci sarà un sistema che riconosce queste proteine, trasportandole nel citoplasma, dove questa verrà degradata. Questo sistema che presiede la degradazione proteica, è definito sistema proteasoma(macchina deputata all’eliminazione delle proteine) ubiquitina (piccola proteina, che viene aggiunta alle proteine da degradare, in modo da fornirle un etichetta  per far sì che il proteasoma le riconosca). Il percorso biosintetico: RER, apparato del Golgi e poi vescicolazione, è dovuto anche al fatto che in questi organuli le proteine vengono modificate, attraverso le modifiche post-traduzionali, e in particolare: 1. Glicosilazione: aggiunta di zuccheri alla catena polipeptidica, attraverso la formazione del legame glicosilico, che può essere: -

O-glicosidico: legame tra il gruppo –OH di uno zucchero e il gruppo –OH di una proteina;(b.)

-

N-glicosidico: legame tra il gruppo –OH di uno zucchero e il gruppo NH2. (a.) a) Una serie di zuccheri(oligosaccaride) vengono preassemblati e poi trasferiti sulla proteina. Questo oligosaccaride ha un numero definito di carboidrati: è costituito da 14 unità di zuccheri.

Gli enzimi che presiedono l’aggiunta di zuccheri sulle proteine si chiamano glicosiltrasferasi. Questo oligosaccaride è sempre uguale, è sempre costituito dalle stesse unità di zuccheri e in particolare: 2 Nacetilglucosammina, 9 mannosi e 3 glucosi. Per il preassemblaggio dell’oligosaccaride c’è il dolicolfosfato(definito zattera lipidica perché costituita da una serie di lipidi e in particolare il dolicolo) che contiene un gruppo accettore per gli zuccheri(fosfato). La caratteristica peculiare di quest’ultimo è che può essere rivolto o verso la parte citosolica del RER o verso la parte lumenale RER.

FASE 1: All’inizio il dolicolfosfato è rivolto verso la superficie citosolica, dove lega i primi due zuccheri(N-acetilglucosammina) seguiti uno dopo l’altro da 5 mannosi. Arrivato a questo punto, attraverso un meccanismi di flip-flop il dolicolfosfato si capovolge trasportando questi zuccheri all’interno del lume del RER. Qui continua l’aggiunta degli altri 4 mannosi, più i 3 glucosi. Quindi alla fine di tale processo ci sarà il dolicolfosfato che contiene nella regione del lume l’oligosaccaride assemblato, che adesso è pronto per essere trasferito sull’asparagina, tramite gli enzimi glicosiltrasferasi. Tutti gli zuccheri portano delle cariche, quindi superata una carica critica, in questo caso quella dei 5 mannosi e dei 2 N-acetilglucosammine, il dolicolo si stabilizza e quindi si ribalta. Ma la glicosilazione può continuare, attraverso la rimozione e l’aggiunta di ulteriori zuccheri sul gruppo amminico dell’asparagina. Le fasi successive proseguono nell’apparato del Golgi. FASE 2:Prima di lasciare definitivamente il RER, la proteina viene sottoposta ad un controllo di qualità, intervengono due glucosidasi(enzimi che rimuovono residui di glucosio), la glucosidasi 1 e la glucosidasi 2, che rimuovono un residuo ciascuna di glucosio. Quindi all’oligosaccaride rimangono attaccati 12 zuccheri. Questa proteina, ora con un solo glucosio, viene riconosciuta da due chaperonine: la calnexina e la calreticulina. Queste, hanno la funzione di verificare che effettivamente tutti gli aa hanno raggiunto il corretto folding.

Se il folding è corretto, viene tolto dalla proteina l’ultimo glucosio, e questa va nel Golgi; Se il folding non è corretto, interviene un ulteriore enzima, l’enzima di monitoraggio, il quale aggiunge nuovamente alla proteina un glucosio; in questo modo la proteina torna ad essere controllata dalle due chaperonine ricominciando il ciclo. Dopo un certo numero di cicli, se la proteina non riesce ad effettua un corretto folding, viene trasportata nel citoplasma e quindi ubiquitinata e di conseguenza degradata dal proteosoma. Prima di andare nel Golgi sulla proteina agisce anche un mannosidasi1, che toglie un mannosio.

Quindi la proteina arriva nel Golgi con 10 zuccheri: 2N-acetilglucosammine e 8 mannosi. Qui vi sono delle mannosidasi, che rimuovono dei mannosi e dei glicosiltrasferasi che catalizzano l’aggiunta di altri zuccheri, portando alla generazione dell’oligosaccaride complesso. Mannosidasi 1 rimuove 3 mannosi. Su questa una glicosiltrasferasi, può aggiungere, ad esempio, Nacetilglucosammina. Mannosidasi 2 rimuove 2 residui di mannosio. Altre glucosiltrasferasi possono catalizzare l’aggiunta di altri zuccheri. Per esempio la glicosiltrasferasi che catalizza l’aggiunta di acido sialico, che è uno zucchero che ha la caratteristica di essere caricato negativamente, si trova esclusivamente nella porzione transmembranaria dell’apparato del Golgi, quindi l’acido sialico è l’ultimo zucchero che viene aggiunto alle proteine, perché nel percorso la siasiltrasferasi(enzima glicosiltrasferasi dell’acido sialico) si trova nella porzione TRANS.

Infatti, come si vede in figura, nella cisterna CIS si ha la rimozione del mannosio le mannosidasi si trovano soprattutto nelle porzioni CIS; nella cisterna mediale si ha l’aggiunta di Nacetilglucosammina; nelle porzioni TRANS si ha l’aggiunta di zuccheri con carica negativa.

b) La o-glicosilazione inizia e termina nell’apparato del Golgi, dove in questo caso non c’è bisogno di assemblare un oligosaccaride, ma avviene aggiungendo degli zuccheri singolarmente al gruppo –OH di serina e treonina. Nell’apparato del Golgi avvengono anche altre modifiche post-traduzionali: 2. fosforilazione; 3. idrossilazioneaggiunta di un gruppo –OH alla lisina e alla prolina; 4. solfatazioneaggiunta di solfato Quando la proteina ha terminato la sua formazione e maturazione, viene smistata nei compartimenti definitivi della cellula, attraverso il processo vescicolare. Prima modello di maturazione delle vescicole: la proteina lascia il RER, si fonde con la porzione CIS del Golgi, questa migrava, si staccava e diventava porzione mediana e così via. Ma questo modello, alla luce di ciò che si sa oggi, cioè che gli enzimi glicosiltrasferasi si trovano in porzioni specifiche, è più improbabile; invece il modello delle vescicole, prevede che sono solamente le proteine che vengono inglobate nelle cisterne e poi trasferite a spostarsi. Si ritiene che il trasferimento ordinato delle proteine da un compartimento a quello immediatamente successivo si compia per mezzo di vescicole di trasporto che si liberano per gemmazione dalle cisterne di ciascun compartimento per fondersi con quelle del compartimento successivo riversandovi il contenuto. Finalmente dall’ ultimo compartimento si liberano vescicole dirette verso destinazioni finali diverse. Infatti, tra le proteine che attraversano l’Apparato del

Golgi si possono identificare: Proteine che costituiscono gli enzimi dei lisosomi; Proteine destinate ad essere secrete fuori dalla cellula; Proteine destinate ad essere inserite nella membrana cellulare. Le vescicole non le dobbiamo immaginare solo come parti della membrana plasmatica che si invaginano, si distaccano e se ne vanno. In genere le vescicole sono ricoperte da rivestimenti proteici che danno la destinazione alla vescicola.

TRASPORTO VESCICOLARE

Secrezione costitutiva e regolata

In questo processo le proteine vengono prodotte nel RE, maturate nell'apparato del Golgi e caricate nelle vescicole. Queste vescicole però non vanno direttamente all'esterno, ma aspettano un seganle per il rilascio del loro carico. Un esempio sono i neurotrasmettitori: c'è un neurotrasmettitore prodotto da una cellula, ( rilasciato all'esterno della cellula nervosa per comunicare qualche cosa), ma il neurotrasmettitore non viene sintetizzato quando c'è lo stimolo, deve già essere pronto, quindi in questo caso possiamo immaginare un meccanismo di vescicolazione regolata in cui qualcosa viene prodotto, accumulato nelle vescicole e il rilascio delle vescicole verso l'esterno deve aspettare un segnale. Questo è il processo di ESOCITOSI, in cui la secrezione avviene dall'interno verso l'esterno. Il processo inverso è l'ENDOCITOSI. Anche in questo caso possiamo avere un'endocitosi che può essere generalizzata e un'endocitosi che può essere regolata. Questo è un esempio di secrezione costitutiva in cui le proteine vengono assemblate nelle vescicole e

immediatamente riversate nello spazio extracellulare. Nella secrezione regolata invece le vescicole vengono prodotte, ma aspettano un segnale per la secrezione; questo è un segnale che viene dall'esterno,quindi attraverso una segnaalazione tra un ligando e un recettore, una trasduzione del segnale e quindi la fusione della vescicola con la membrana plasmatica. Dato che ogni vescicola deve sapere dove andare, ogni vescicola è diversa. A loro volta le proteine devono sapere in quale vescicola andare, la quale a sua volta dovrà sapere la sua destinazione. Prima di tutto quindi ci devono essere delle sequenze in una proteina che le dovranno dire se è per esempio una proteina secreta o una proteina di membrana. Queste sequenze sono le SEQUENZE SEGNALE che già indirizzano, cioè fanno si che le proteine vengano riconosciute in maniera differente.

Per esempio il mannosio 6-fostato è una etichetta che darà l'informazione alle proteine per andare ai lisosomi, mentre la sequenza KDEL dirà alle proteine che appartengono al RE. Ogni proteina deve quindi sapere la sua destinazione in modo da andare nel carico giusto. Come già detto ogni vescicola quando si forma deve sapere dove andare grazie ai rivestimenti proteici che ci sono sulle vescicole; ci sono poi delle proteine adattatrici che fungono da ulteriore livello di

regolazione. I rivestimenti proteici sono di 3 tipi: la clatrina, COPI, COPII.

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Le vescicole rivestite dal COPII emergono dal RE e vanno verso l'apparato del Golgi. Le vescicole rivestite con proteine COPI hanno un trasporto retrogrado, dall'apparato del Golgi al RE. O anche dalla faccia cis del Golgi alla faccia trans. Le vescicole rivestite da CLATRINA emergono dalla faccia trans del Golgi e vanno o verso la membrana plasmatica o verso i lisosomi. Nei processi di ENDOCITOSI al contrario una vescicola di questo tipo porta il suo carico dall'esterno della cellula verso l'interno agli endosomi e ai lisosomi.

Il rivestimento proteico deve assemblarsi sul doppio strato fosfolipidico della vescicola....