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INSULINA E ORGANELAS - a insulina é uma proteína - toda proteína é formada por uma cadeia polipeptídica, com aminoácidos específicos - como toda proteína, sua síntese depende de ribossomos (única organela não constituída por membrana) - os ribossomos estão soltos no citoplasma (livres) e aderidos à membrana do retículo (grânulos), que adquire um aspecto rugoso, sendo chamado de retículo endoplasmático rugoso - o ribossomo sozinho faz síntese de proteína, precisando da seguinte informação genética para conseguir sintetizar uma proteína: RNAm - conjunto de ribossomos unidos a fita de um RNAm recebe o nome de POLIRRIBOSSMOS/POLISSOMOS - polirribossomos podem estar livres ou aderidos à membrana do RER, existindo então 2 tipos de polirribossomos - polirribossomos: conjunto de ribossomos unidos a uma fita de RNAm - há síntese de proteína nos polirribossomos livres; então, uma proteína pode ser sintetizada em polirribossomos livres ou aderidos ao RER, mudando o destino e função da proteína sintetizada - quem define o lugar onde uma proteína vai ficar dentro da célula é o fato dela estar sendo sintetizada em polirribossomos livres ou no citoplasma/citosol - citosol é a parte não membranosa da célula, a parte em solução - enzima = proteína - o que é livre fica no citosol ou na mitocôndria; o que é sintetizado em RER, forma vesícula de secreção, proteína de membrana ou lisossomo - muitas enzimas que se destinam ao citosol, algumas enzimas que devem ficar no citosol, enzimas que vão fazer parte das mitocôndrias são produzidas em p. livres - enzimas que vão formar proteínas de membrana (canais iônicos, bombas, receptores), proteínas que vão fazer vesículas de secreção, proteínas que vão formar lisossomos são produzidas por p. do RER (ou seja, no RER) - as proteínas sintetizadas a partir de polirribossomos aderidos à membrana do RER vão ser segregadas/separadas do restante do citoplasma, ficando confinadas à luz do RER (cisterna do RER) - sintetizar uma lipase/protease (exemplo) no citosol/p. livres: ia degradar RNA, degradar lipídios da célula, degradar proteínas da célula – essas enzimas precisam então ser colocadas dentro de um local (organelas membranosas) onde elas não causem dano à célula, sendo segregadas/separadas dentro do RER; depois, por exemplo, uma enzima digestiva produzida dentro do RER pode ser colocada dentro de uma vesícula do lisossomo (organela membranosa), onde fará a digestão intracelular

- as proteínas produzidas dentro dos polirribossomos do RER são separadas do restante do citoplasma na cisterna do RER - um ribossomo tem uma subunidade menor e uma subunidade maior, se prendendo a membrana do RER pela subunidade maior - a leitura da fita de RNA começa pela subunidade menor - os “rabinhos” que saem da subunidade maior do ribossomo são as proteínas que estão sendo sintetizadas, traduzidas, que estão soltas no citosol - a tradução das fitas de RNA formam proteínas - os polirribossomos do RER se fixam a membrana do RER pela subunidade maior; após serem formadas, as proteínas vão para a luz (centro) ou cisterna do RER - as proteínas são separadas do citosol, ficando na luz/cisterna do RER (no caso dos polirribossomos do RER) – são isoladas proteínas que poderiam ter ação indesejada para o citosol, como nucleases (degradam DNA), proteases (degradam proteína) - sequência/segmento sinal - os polirribossomos livres formam as proteínas no citosol que têm dois destinos principais: ficar no próprio citosol ou compor o núcleo (proteínas nucleases) e as mitocôndrias (proteínas mitocondriais), além de comporem os cloroplastos e os peroxissomos - os polirribossomos ligados à membrana do RER fazem síntese de proteínas da membrana plasmática (GLUT, canal de sódio, canal de sódio e potássio, bomba de sódio e potássio, lactase), das vesículas secretoras (insulina), dos lisossomos (derivados de endossomos, são organelas revestidas por membrana que contêm enzimas digestivas no seu interior – hidrolases ácidas, por exemplo) e dos endossomos - os polirribossomos são um conjunto de ribossomos unidos a uma fita de RNAm - os p. aderidos ao RER farão proteínas que serão secretadas (enzima de glândula salivar, proteínas do pâncreas – insulina, enzimas pancreáticas que vão desembocar no intestino), proteínas que serão armazenadas (enzimas que ficam no interior de lisossomos, leucócitos – fazem defesa através da fagocitose de bactérias e depois as digerem através das enzimas lisossomais), proteínas integrais de membrana (receptores, proteínas de transporte, todas as enzimas – lactase, sacarase, etc) - as enzimas lisossomais tiveram sua síntese iniciada através de polirribossomos aderidos ao RER - proteína que vai para o núcleo, proteína que vai para a mitocôndria, proteína que vai formar lisossomo/proteína de membrana – síntese confinada a luz do RER ou solta no citoplasma – como saber qual o destino e função da proteína? - um RNA saiu do núcleo, como a célula sabe que esse RNA que deixou o núcleo deve ser sintetizado em p. livre ou que aderiu ao RER? Peptídeo sinal ou sequência sinal – é adicionado um sinal de20-25 AA que informa onde o segmento de RNA deve ter sua síntese feita

- o peptídeo sinal ou sequência sinal determina se a síntese de polirribossomos será no citosol (em p. livres) ou no RER - polirribossomos são conjuntos de ribossomos juntos com uma fita de RNAm - toda síntese começa em polirribossomos livres - a síntese começa em polirribossomos livres e depois o conjunto RNAm + ribossomos migra para a membrana do RER e vai sintetizar proteína dentro do RER - primeiro o RNA entra em contato com ribossomos livres - se o polirribossomo tem a sequência sinal, ele vai para o RER; se ele não tem a sequência sinal, ele não se fixa no RER – o fato de se fixar ou não no RER depende do peptídeo sinal - toda síntese de proteínas começa com polirribossomos livres no citosol e o RNAm das proteínas destinado a separação dentro do RER tem numa das extremidades uma sequência de 25 AA, que é a sequência/peptídeo sinal - função do peptídeo sinal: fazer com que a cadeia polipeptídica em formação seja liberada no interior do RER - inicialmente há uma sequência sinal e conforme o ribossomo traduz essa sequência sinal, vai sendo gerado um peptídeo sinal e é esse peptídeo sinal que vai ancorar o ribossomo ao RER - o ribossomo faz a leitura da fita de RNAm; conforme essa leitura for sendo feita, é liberado a sequência sinal, que já é uma proteína de 25 AA; essa proteína de 25 AA se liga no citosol a uma outra proteína (partícula reconhecedora da sequência sinal PRS), que reconhece a sequência sinal; ao se ligar, migra para a membrana do RER, que tem um receptor de PRS e se liga ao receptor – o complexo RNAm+ribossomo está fixado no RER e ao grudar, continua a tradução; a sequência sinal é “despejada” dentro da membrana do RER, atravessando-a através do translocon (poro – trocar de lugar). A sequência sinal é então passada para dentro do RER (cisterna, luz, lúmen) e aderida a face interna da membrana do RER, há uma enzima (peptidase de sinal – “tesoura” que vai cortar a sequência sinal”) que corta/cliva a sequência sinal e a proteína é liberada dentro da luz do citoplasma do RER – ao final da síntese, há uma polipeptídeo/proteína que pode ser dobrada dentro do citoplasma - a sequência sinal não tem função na proteína que está sendo formada, tendo a função de trazer o polirribossomo até a membrana do RER - a PRS (partícula reconhecedora de sinal) é liberada do ribossomo para poder reconhecer outra sequência de sinal, que guiará o polirribossomo até a membrana do RER – é uma partícula reciclável - a tradução começa quando o ribossomo se fixa a membrana do RER e a sequência sinal entra no translocon (canal de membrana) - tradução: passagem de RNAm para proteína - após serem segregadas no RER, as proteínas podem ser exportadas (insulina, por exemplo) - o RNAm se une a subunidade menor do ribossomo

- o ribossomo se fixa ao translocon através de sua subunidade maior - logo após o término da tradução, as proteínas ainda não sofreram dobramentos (estrutura 1ª), ou seja, ainda não estão ativas - para ter função (ativa), a proteína precisa passar por dobramentos (estrutura 2ª, 3ª) - as proteínas chaperonas auxiliam no dobramento da proteína recém-traduzida, tornando a proteína um polipeptídeo funcional - RER: participa da síntese e da modificação pós-traducional de proteínas - a sequência sinal fica ligada no polipeptídeo até haver a clivagem dos dois, deixando a sequência sinal dentro do translocon - remoção do peptídeo sinal (corte/lise na proteína - proteólise) durante a tradução da proteína = remoção pós-traducional - nas cisternas do RER, a proteína sofre modificações pós-traducionais: proteólise, glicosilação ou fosforilação 1) a proteína que está pronta pode sofrer proteólise, que vai permitir a proteína se dobrar em diferentes formas 2) a proteína que está pronta pode sofrer glicosilação, que é a adição de açúcares 3) a proteína que está pronta pode sofrer fosforilação, que é a adição de grupos fosfato - exemplo: quando uma proteína está no CG, ela sabe que será formada em lisossomo porque foi adicionado algum grupo nela - após serem sintetizadas no RER, o próximo passo das proteínas é ir para o CG - uma proteína é feita para formar um canal de membrana, um receptor, uma enzima lisossômica - para as proteínas irem para o CG, brotam do RE vesículas envoltas por membrana que vão se fundir ao CG pela face CIS (face interna, face de entrada do CG) - vesículas que brotam do RE e fazem a transição do RER para o CG: elementos de transição - o núcleo/carioteca é continua ao RER, que é contínuo ao REL (face do RE desprovida de ribossomos) através de junções intercomunicantes; da face desprovida de ribossomos do RE (ou seja, REL), brotam elementos de transição (membranas que têm conteúdo proteico dentro) que se fundirão com o CG pela face de entrada/CIS; dentro do CG, as proteínas sofrerão modificações adicionais e do CG brotam vesículas de transporte, que vão transportar o que está saindo do CG para se fixar na membrana ou ser secretado, no caso da insulina – SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS - RER e REL não estão separados, são apenas UMA organela em diferentes estados fisiológicos, dependentes da atividade celular

- se a célula estiver sintetizando muita proteína, haverá muito ribossomo aderido a membrana do RE e portanto, muito RER - intoxicação = REL - se houver intoxicação, os ribossomos vão se desacoplar do RER e haverá excesso de REL - o RE “abraça” a carioteca, estando ao redor dela; há uma continuidade entre RE e carioteca - núcleo faz duplicação de DNA - a enzima DNA polimerase é feita pelo ribossomo no citoplasma para a duplicação - para a transcrição, é usada a enzima RNA polimerase - toda proteína é feita no citoplasma com o auxílio de ribossomos - nucleotídeos são fornecidos pelo citoplasma - moléculas grandes cruzam a bicamada lipídica através de proteínas - os hormônios proteicos nunca cruzam a membrana porque têm receptores na superfície da membrana - o RNAm só consegue deixar o núcleo e encontrar com os ribossomos no citoplasma porque ele passou pelos poros nucleares (estruturas proteicas chamadas de complexo de poro) - o RNA é uma molécula muito grande para atravessar a membrana/bicamada lipídica, passando pelos poros da carioteca/nucleares (composto por múltiplas proteínas, visíveis ao microscópio eletrônico e que permite a passagem de RNAm) - o primeiro passo para a síntese de insulina é a ligação do RNAm ao ribossomo (subunidade menor) - a insulina é uma vesícula de secreção - a informação para a síntese do RNA está no cromossomo, através do gene (segmente de DNA presente no cromossomo, responsável pela formação de RNA, que posteriormente formará uma proteína) - transcrição: passagem de DNA para RNA, ocorrendo no núcleo - quando o RNA vai para o citosol, ele já vai pronto - apenas a tradução (passagem de RNA para proteína) acontece no citoplasma - duplicação e transcrição são eventos nucleares - CG tem estrutura polarizada: face CIS (convexa) recebe vesículas de membrana (com proteína dentro) que brotam do REL e a face TRANS (côncava) permite a saída de proteínas

- recebe pela face CIS e sai pela face TRANS – é polarizada por ter uma parte de entrada de proteínas e uma parte de saída de proteínas - a proteína passa pelo CG porque ainda não está pronta e porque é necessário marcar seu destino - CG = “central de Correios” (etiqueta, dá destino e distribui) - conforme o grupo químico adicionado a proteína (fosfato, açúcar, ácidos, etc – “etiquetação” através de grupos químicos), o CG indica o destino para a proteína - a insulina é destinada à exportação, sendo secretada pelo CG - CG completa as modificações pós-traducionais, que se iniciaram no RER - modificação pós-traducional: depois que a proteína está pronta, há a adição de um açúcar, de um grupo fosfato, a lise da proteína - a primeira modificação que acontece no RER é o corte da sequência sinal - CG faz glicosilação, proteólise, fosforilação, distribuição, sulfatação - a luz do lisossomo é cheia de enzimas (hidrolases ácidas) - secreção extracelular: insulina INSULINA - pâncreas endócrino libera seu conteúdo (hormônios, por exemplo) na corrente sanguínea; é formado por células alfa, beta e delta - células alfa secretam glucagon - células delta secretam somatostatina - células beta secretam insulina - ilhota pancreática/ilhota de Langerhas - o gene da insulina está no cromossomo 11, na ponta do braço curto (na região 1, banda 4, sub-banda 5) - o gene da insulina sai através dos poros, se associa com os ribossomos pela subunidade menor; o polirribossomo se fixa a membrana do RER e libera a proteína na luz do RER, ao mesmo tempo em que começa a remoção da sequência sinal (peptidase de sinal, enzima que vai cortar a sequência de sinal da proteína) e a pontinha da insulina é removida, há então uma pró-insulina (antes, era pré-próinsulina). A pró-insulina deixa o RE através de elementos que farão a transição entre o RE e o CG (elementos de transição), que se fundem (os elementos de transição) ao CG pela face CIS/convexa; na face CIS existe um receptor para a pró-insulina e vão ocorrer modificações pós-traducionais adicionais (2ª proteólise, que remove o peptídeo C ou peptídeo conector, que fazia a conexão da cadeia A com a cadeia B) e a vesícula que deixou o CG é uma vesícula de secreção, que se funde a membrana da célula beta e expulsa seu conteúdo para a circulação sanguínea (secreção endócrina). No

sangue, há uma molécula de insulina pronta, com a cadeia A e B, e um peptídeo C/cadeia conectora - para cada insulina há uma molécula de peptídeo C - a clivagem da sequência sinal por uma peptidase sinal libera o polipeptídeo para o lúmen do RE - 3 nucleotídeos formam 1 aminoácido - como muitos hormônios proteicos, a insulina é sintetiza numa proteína maior dentro do RE, depois é cortada para ficar uma proteína menor (proteólise que acontece no CG) - a insulina é formada como um pré-pró-peptídeo; originalmente, a pré-pró-insulina tem 110 AA e como sua sequência sinal é cortada, sobra pró-insulina; depois é removido o peptídeo C e é formada a insulina - peptídeo que conecta cadeia A a cadeia B: peptídeo conector/de conexão (próinsulina, já que na insulina as cadeias são ligadas por pontes dissulfeto) - para toda proteína (inclusive para a insulina), a primeira coisa a ser feita é remover a sequência sinal - pré-pró-insulina: cadeia A + cadeia B + peptídeo C + sequência sinal - pró-insulina: cadeia A + cadeia B + peptídeo C - insulina: cadeia A + cadeia B, ligados por pontes dissulfeto - o peptídeo sinal tem 24 AA - a clivagem do peptídeo sinal ocorre no RE (proteólise, sendo a 1ª modificação póstraducional) - 2ª proteólise ocorre no CG, sendo a retirada do peptídeo C - resumindo: a 1ª proteólise retira a sequência sinal (RER) e a 2ª proteólise retira o peptídeo C (CG) - pró-insula tem pontes dissulfeto - para cada molécula de insulina, há uma molécula de peptídeo conector (quantas moléculas de peptídeo C tiver correspondem a quantas moléculas de insulina o indivíduo está produzindo) - há peptídeo conector na pró-insulina - na face trans do CG, a insulina é empacotada em vesículas (grânulos) - durante a maturação e secreção dos grânulos secretórios, a pró-insulina é clivada por enzimas proteolíticas do tipo da tripsina, resultando na liberação do peptídeo C – o peptídeo C é removido no CG - a pró-insulina é chamada de insulina quando há a remoção do peptídeo conector

- para cada peptídeo C, há uma molécula de insulina – o peptídeo C é usado como indicador da produção de insulina (para saber se o pâncreas está produzindo insulina) - a insulina tem uma meia-vida curta no vaso - o peptídeo C tem uma meia-vida mais longa, por isso é usado para identificar se o pâncreas está produzindo insulina - insulina de ação rápida, de ação ultrarrápida, basal (que não deixa atingir picos de oscilação de glicemia – efeito dura o dia todo) - Lispro: inverte AA Lisina e Prolina, modificando as propriedades fármaco-cinéticas O QUE DISPARA A SECREÇÃO DE INSULINA PELAS CÉLULAS BETA? COMO A CÉLULA BETA SABE QUE ELA TEM QUE SECRETAR INSULINA? - o estímulo para a secreção de insulina é a glicemia alta (quando a quantidade de açúcar no sangue está alta, é necessário produzir e secretar insulina para abaixar a glicemia) - a insulina é um hormônio responsável pela redução da concentração de glicose existente no sangue; sua secreção é estimulada pelo aumento da concentração de glicose no sangue; a insulina estimula a captação de glicose, principalmente pelas células adiposas e pelas células musculares, fazendo reduzir a níveis normais a concentração sanguínea de glicose - se há uma grande oferta de glicose na corrente sanguínea, vai entrar muita glicose através do GLUT 2 no pâncreas (no pâncreas, o GLUT 2 tira glicose da circulação e a coloca dentro das células pancreáticas, células beta); como entrou muita glicose nas células beta, a glicose vai passar por uma série de reações metabólicas (glicólise, fosforilação, oxidação) que farão com que a glicose produza ATP – glicose metabolizada gera ATP. Quanto mais ATP dentro da célula, mais glicose entrou porque tinha mais glicose fora da célula (difusão facilitada – GLUT 2 – glicose entra a favor da diferença de concentração); a razão ATP/ADP aumentada fecha o canal de potássio e potássio não sai mais de dentro da célula (tem mais potássio dentro do que fora); muito ATP fecha o canal de potássio, tendo como consequência o acúmulo de potássio, o lado interno da célula fica mais positivo e ocorre a despolarização do lado interno, abrindo o canal de cálcio, que está mais concentrado fora e tem a tendência de entrar na célula devido a diferença de concentração; ao aumentar a concentração de cálcio no citoplasma da célula, vai haver mais despolarização e o aumento de cálcio é importante para que haja a exocitose de insulina que já estava formada - se o lado interno da membrana ficou mais positivo (menos negativo), cria-se uma ddp (voltagem) e o canal de cálcio se abre (o canal de cálcio é um canal dependente de voltagem) - o canal de cálcio (canal dependente de voltagem) se abre quando muda a diferença de carga de um dos lados da membrana - no intestino, o GLUT 2 tirava glicose dos enterócitos e jogava na circulação - a célula pancreática (células beta das ilhotas de Langerhans) sabe que tem de secretar insulina através de um aumento dos níveis internos de cálcio

- o cálcio gera um sinal que vai tirar cálcio de dentro do retículo, aumentando ainda mais a concentração de cálcio dentro do citosol - entra glicose – aumenta ATP – fecha canal de potássio – ddp (diferença de voltagem) – despolarização - abre canal de cálcio – entra cálcio dentro da célula – aumenta [Ca2+] dentro da célula – exocitose de insulina - quanto maior a quantidade de cálcio dentro da célula, maior a exocitose de insulina - a insulina fica armazenada no grânulo de secreção - estímulo para a célula beta das ilhotas de Langerhans produzir insulina/estímulo para a transcrição do gene da insulina: cálcio; a entrada de cálcio, além de promover exocitose da insulina estocada, ativa o gene da insulina via Krebs - RNA de insulina é traduzido a pré-pró-insulina - o cálcio ativa a expressão do gene (fazer o gene formar o RNAm) da insulina via proteína ligadora de elemento responsivo ao cálcio...