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Universidad Autónoma de Nayarit Unidad Academica de Medicina Oscar Daniel Haro Martinez Biología celular COP I y COP II

Proteínas de cubierta: COP I, COP II y clatrina Las proteínas de cubierta son importantes en la selección del cargo de una vesícula: COP I-ARF1: tráfico Golgi →RE COP II-SAR1: tráfico RE → Golgi Clatrina: membrana plasmática → endosomas; red transGolgi → endosomas tardíos COPI (coat complex protein I) es un complejo multiproteico que al ensamblarse forma una cubierta que recubre y da forma a vesículas trasportadoras de proteínas y lípidos desde la cara Cis del Aparato de Golgi de retorno al Retículo Endoplasmático Rugoso (RER), donde fueron originariamente sintetizadas y entre compartimentos del propio Golgi. Este tipo de transporte es denominado transporte retrógrado, en contraste al transporte anterógrado asociado a la proteína COPII. El nombre de COPI se refiere al complejo proteico de revestimiento específico que inicia el proceso de formación de vesículas en la membrana cis-Golgi. El revestimiento consiste en subcomplejos proteicos grandes que a su vez están formados por ocho tipos diferentes de subunidades proteicas, aunque en la especie humana solo hay siete. La cubierta de COP I está constituida por el coatómero que es un complejo proteico citosólico de 700kDa que está formado por siete subunidades de proteínas diferentes (α, β, β’, γ, δ, ε, ζ) que se encuentran en proporciones estequiométricas y la GTPasa Arf1 que regula el transporte intracelular de vesículas modulando la interacción entre la cubierta y el orgánulo. Fue identificada por primera vez en el transporte retrógrado desde el cis-Golgi al RE y es la proteína adaptadora dependiente de ARF más estudiada. La principal función de la proteínas adaptadoras es la selección de las proteínas cargo para su incorporación a vesículas portadoras.

Estructura y composición de las cubiertas de COP I ARF Las ARF (factor de ribosilación del ADP) son proteínas de la familia de las GTPasas, tienen un peso molecular pequeño de aproximadamente 20kD y están involucradas en el transporte vesicular. Hay 30 ARFs de mamíferos, y 29 en humanos debido a la pérdida de la ARF2. Las ARF son solubles pero debido a que es modificada post-traduccionalmente en el extremo N-terminal mediante la adición de un ácido graso, el mirístico normalmente la encontramos asociada a membranas. Son miembros de una familia que crece continuamente y que incluye también a las proteínas ARL (semejantes a ARF), ARP (proteínas relacionadas con las ARF) y las que más lejana relación tiene con las ARF que son las proteínas SAR (proteínas asociadas a la secreción y proteínas relacionadas con Ras) ARF lleva a cabo un ciclo de formación de enlaces con el GTP y el GDP  . Cuando se encuentra unida al GTP su conformación cambia de forma que el ácido mirístico y el N-terminal hidrofóbico quedan expuestos y se asocian con membranas. La interconversión entre uniones con GTP y GDP es mediada mediante la ARF-GEF (factor intercambiador de guanina nucleótido)6 y proteínas activadoras de GTPasa (GAPS).7

ARF-GAP Las ARF-GAP forman parte de la familia de las GAPs que son proteínas activadoras de GTPasas o también denominadas proteínas aceleradoras de GTPasas. Las ARF-GEF es una proteína que también se encarga de la regulación de la unión de la proteína ARF con GTP o GDP. Ambos tipos de proteínas se unen a proteínas GTPasas y estimulan su actividad. La ARF-GEF intercambia el GDP de la ARF soluble por un GTP, permitiendo que esta se una a las membranas, por su parte la ARF-GAP hidroliza el GTP a GDP y permite que la ARF se libere de la membrana.

GBF1 La GBF1 es la proteína específica que se encarga de la activación de las ARF según estudios recientes. La GBF1 una proteína GEF que cuando se sobre-expresa en las células le confiere resistencia al BFA. La BFA es muy importante para la célula ya que se ha observado que su modificación provoca la inhibición del ensamblaje de la cubierta de COPI. Esto hace que el tráfico vesicular entre el Retículo Endoplasmático y el Aparato de Golgi se pare y que la estructura del Golgi se desmonte. La distribución dinámica de la GBF1 en las células vivas se ha observado recientemente al haber sido marcada con YFP.

Coatómero

Un coatómero8 es un complejo proteico del Citosol de 700 kD constituido por siete subunidades equimolares (alfa, beta, beta', gamma, Delta, épsilon y zeta). La Proteína Coatómero y el Factor 1 de Ribosilación-ADP son componentes principales de la Proteína Coat de Complejo I y participan en el transporte de las vesículas entre el Retículo Endoplásmico y el Aparato de Golgi y en el transporte vesicular intra-Golgi. Si el ARF indica la membrana y el momento en el que se ha de formar la vesícula, se piensa que el coatómero indica que tipo de moléculas irán transportadas dentro de la vesícula. Se pueden unir directamente a las proteínas cargo aunque lo más normal es que se unan a unos receptores proteicos transmembrana y que estos sean los que se unen a las proteínas cargo. Estos receptores proteicos en el caso de COPI son las proteínas p23. Las proteínas p23 han demostrado ser las proteína más abundante en las membranas de vesículas recubiertas de COPI, sus colas citoplasmáticas se unen fuertemente a COPI por lo que sirven como receptor de las coatómero. Estas proteína se han localizado en vesículas recubiertas de COPI que salían del Aparato de Golgi en dirección al Retículo Endoplasmático, se piensa que en sus colas citosólicas se encuentra la señal para el transporte retrogrado.

COPII (Coat complex protein II) es un coatómero, un complejo de proteínas de cubierta vesicular, responsable del transporte vesicular desde el retículo endoplasmático rugoso (RER) hasta el aparato de Golgi (AG). El complejo multiproteico COPII consiste en los subcomplejos proteicos que llevan a cabo la formación de una vesícula de secreción de material reticular. Este proceso se diferencia del complejo COP I, que a su vez forma una cubierta para la vesículas transportadoras de lípidos y proteínas de la cara  Cis del AG al RER. Para que la secreción selectiva de material reticular se lleve a cabo, es necesaria la cooperación entre distintas subunidades proteicas que provoque la curvatura de la membrana del retículo y posteriormente la evaginación de vesículas recubiertas con COPII. Una vez liberadas, las vesículas se desprenden de su cubierta, lo cual permite una gemación entre sí y forma un compartimiento intermedio entre el retículo y el AG, denominado ERGIC (Endoplasmic Reticulum-Golgi Intermediate Compartment ) . Las vesículas cubiertas por COPII se generan en el RE a partir de cuatro subunidades proteicas: Sec12, Sar1-GTP, Sec23/24 y Sec 13/31. ● ● ● ●

Sec12:1 Factor de intercambio de nucleótidos de guanina para Sar1p. Sar1-GTP:2 Se trata de una proteína guanosina trifosfatasa (GTPasa) monomérica  que regula el ensamblaje y el desensamblaje vesicular.   que en humanos viene Sec23/24:3 Heterodímero con un dominio de gelsolina, codificado por los genes SEC23 y SE24. Sec13/31: Heterotetrámero codificado por los genes SEC13 y SEC31 en humanos.

No obstante, el proceso de ensamblaje vesicular no se puede llevar a cabo únicamente a partir de estas proteínas. También deben intervenir las proteínas SNARE, 4  TANGO1 o colágeno VII, entre otras....