RER - Resumo Biologia Celular PDF

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Resumo das aulas sobre Retículo Endoplasmático Rugoso....

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RER, chaperonas e príons. - Já vimos em outros conteúdos que a invaginação de alguns organismos deram origem a algumas organelas, como as mitocôndrias e cloroplastos, mas o que não demos muito importância foi o fato de que por meio dessas invaginações também originou-se o sistema de endomembranas.

- Definição básica do retículo endoplasmático rugoso: membranas internas com ribossomos aderidos que estão encarregadas da síntese de proteínas. - Retículo endoplasmático: produz, processa e promove o transporte de lipídeos e proteínas. Possui membranas contínuas à membrana externa do envelope nuclear; Possui túbulos e vesículas achatadas (CISTERNAS) cujo interior é chamado de lúmen; A membrana do RE é sítio da síntese de todas as proteínas (RER) e lipídeos (REL). O caminho da proteína é RE, Golgi, lisossoos, endossomos, MP e secreção. - É importante lembrar que RER e REL não são duas coisas separadas, eles são contínuos um com o outro porém a partir de uma hora começa uma diferenciação. * Ultraestrutura dessas organelas: - RER: rede de membranas intracelulares de formato achatado e bem organizado, com ribossomos aderidos. - REL: rede de membranas de formato tubular e desorganizado. Ausência de ribossomos. O REL e RER se interconectam. RER e REL são a mesma organela, porém sua organização funcional é distinta. - Complexo de Golgi: pilha de cisternas achatadas e superpostas (3-10), com uma face cis voltada para o núcleo e uma fase trans voltada para a membrana plasmática. Ambas regiões apresentam inúmeras vesículas nas proximidades, que chegam (cis) ou saem (trans). - RE e C. Golgi trabalham em conjunto. - Cada célula animais tem 10 bilhões de moléculas proteicas cuja síntese inicia-se no citosol, após isso cada proteína é entregue a um local ou compartimento celular específico onde irá atuar.

- Após saírem do citosol as proteínas são translocadas para dentro do retículo endoplasmático. Sabendo isso, podemos separar a translocação de proteínas em dois tipos. A translocação cotraducional e pós-traducional. - Translocação cotraducional de proteínas (A): Os ribossomos se ligam à membrana do RE durante a tradução. Translocação pós-traducional(B): Os ribossomos citosólicos completam a síntese de proteínas e as liberam antes da tradução. Em ambos os casos, a proteína é direcionada para o RE por uma sequência-sinal. - A translocação das proteínas sintetizadas na célula é de tal maneira: - Para cada uma desses 3 modos há um sinal de endereçamento, este é reconhecido por proteínas receptoras complementares (seja onde for, no citosol ou compartimento-alvo). - As sequências sinalizadoras podem ser do tipo peptídeo sinal, quando a proteína tem de 15 a 60 AA e o sinal está na terminação amino, ou do tipo região sinal. Importante lembrar que no primeiro tipo o sinal é removido pela peptidase sinal e no segundo o sinal fica na proteína. - No caso do peptídeo nascente que pode ser direcionado para o RER, a ligação do peptídeo sinal é feita com a partícula reconhecedora de sinal (PRS). - A PRS (=SRP) se liga à sequência sinal (interrompendo a tradução e direciona o polipeptídeo para se ligar ao translocador; o complexo se liga ao receptor da PRS). O ribossomo se liga ao translocador; PRS e receptor são liberados; a tradução é reiniciada e a cadeia polipeptídica é injetada no lúmen.

- RNAm apresenta seqüência correspondente ao peptídeo sinal (hidrofóbico) que fica como uma alça no polirribossomo/citosol. • A PRS citosólica

reconhece e liga-se ao peptídeo sinal e a síntese protéica é interrompida • O complexo (RNAm/ribossomo/PRS) migra para as membranas do RER e liga-se ao receptor da PRS. • O translocador se aproxima e a subunidade maior do ribossomo ligase neste canal, que fica contíguo com o canal ribossomal. • A PRS e o receptor desligam-se. A síntese protéica reinicia e o peptídeo nascente penetra no lúmen do RER. • O peptídeo sinal hidrofóbico fica aderido ao translocador ou à bicamada lipídica antes de ser degradado pela peptidase sinal. - Ainda falando sobre essa transocação também temos presente o complexo Sec61, que é o centro do translocador, constituído por 4 complexos altamente conservados (bactérias a eucariotos), trata-se de um orifício central do translocador que se alinha com o túnel da subunidade maior, injetando a proteína.

- Portanto a traslocação de uma proteína solúvel é ''bem simples''

- Como se formam as proteínas transmembrana? A síntese das proteínas transmembranas (inclusive as da MP.) ocorre na membrana do RER. No interior do peptídeo nascente existe uma sequência hidrofóbica ou de finalização, que paralisa a injeção e a proteína se torna transmembrana. As proteínas transmembranas podem ser unipasso, bipasso ou multipasso, dependendo do número de sequências hidrofóbicas. O peptídeo sinal das sequências proteicas transmembranas pode não existir na extremidade N-terminal, mas estar localizado no meio da sequência ou na extremidade C-terminal. - De todas as proteínas que podem ser enviadas podemos ter as proteínas unipasso, bipasso ou multipasso. * Proteínas unipasso: possuem um sinal interno hidrofóbico (sequência de parada), quando essa sequência entra no translocador e interage com o sítio de ligação dentro do poro, o translocador abre na fenda e descarrega a proteína lateralmente na bicamada lipídica, onde a sequência de parada de transferência permanece para ancorar a proteína na membrana. * Proteínas bipasso: possuem duas sequências internas hidrofóbicas (start e stop) com ambas permanecendo na membrana. * Proteínas multipasso: possuem sequências start e stop alternadas.

- As

classes topológicas de proteínas integradas na membrana sintetizadas pelo RER são definidas pelo número

de vezes que a cadeia cruza a membrana e a orientação dos segmentos, como para onde está a extremidade amino-terminal, a carbóxi-terminal. Elas têm de 20 a 25 aminoácidos hidrofóbicos. - A maior parte das proteínas sintetizadas no RE é covalentemente modificada em seu lúmen. Como a) Glicosilação N-ligada de proteínas, onde proteínas contendo Asn-X-Ser e Asn-X-Thr recebem um oligossacarídeo de 14 monossacarídeos (2 Nacetil-glicosaminas + 9 manoses + 3 glicoses), esse oligossacarídeo já estava na membrana do RE, contido por uma âncora de dolicol. A enzima transmembrana responsável pela adição desse oligossacarídeo é a Oligossacaril transferase, que transfere o oligossacarídeo do dolicol para o N-terminal do aminoácido asparagina (Asn). Esse processo é de extrema importância, pois essa adição retêm a proteína no RE para que o enovelamento se conclua corretamente, além de protegê-la da degradação enzimática.

b) Formação de pontes dissulfeto: uma proteína dissulfeto isomerase (PD1), uma chaperona do lúmen, faz uma ligação entre dois grupos sulfidrila das Cys da proteína, formando o dímero cistina, o que a torna mais estável (termodinamicamente) e aproxima seus aminoácidos. * Nas células eucariontes essas pontes são formadas apenas no lúmen do RER. Não se formam no citosol devido ao ambiente redutor. *Pontes de dissulfeto são encontradas na estrutura terciária das proteínas secretadas, das proteínas do RE e do Golgi e nos domínios extracelulares das proteínas de membrana. *aumentam a concentração local de resíduos de aminoácidos e diminui a quantidade de moléculas de água nessa zonaà evitando a quebra das ligações e estabilizando a estrutura 2ª. c) Enovelamento correto das proteínas no RER: nesse enovelamento as regiões hidrofóbicas expostas das proteínas devem ficar escondidas e são alvo das chaperonas.

*Aminoácidos apolares são responsáveis pelas regiões hidrofóbicas da proteína e devem estar ‘escondidos’ no interior da estrutura tridimensional para que a mesma seja corretamente enovelada. - O dobramento in vivo e a montagem das proteínas são promovidos pelas chaperonas. Chaperonas são proteínas localizadas em várias partes da célula (citosol, lúmen RE, núcleo, mitocôndrias e cloroplastos). Nas proteínas mal-enoveladas, as regiões hidrofóbicas ficam expostas o que atrai as chaperonas. - Existem várias famílias de Hsp (Heat shock proteins) = Hsp 70, Hsp60, Hsp 40, Hsp 90, entre outras. - Hsp 70 age na fase inicial da síntese proteica, auxiliando o dobramento correto da proteína ANTES que se desligue dos ribossomos. Hsp 60 age tardiamente, APÓS a proteína já ter sido completamente sintetizada e liberada do polirribossomo. - As chaperonas moleculares consistem da Hsp70 e suas homólogas: Hsp70 no citosol e matriz mitocondrial e BIP no RER. - Hsp60 são chamadas de chaperoninas: HSP60 nas mitocôndrias, TCP1 no citosol e GroES em bactérias; formam uma “câmara de isolamento”. - As chaperonas Hsp-70 se ligam ao peptídeo nascente a cada 7 aminoácidos da cadeia. Mas isso não ocorre de graça, são necessários repetidos ciclos de hidrólise de ATP, para promover esse dobramento correto. Um exemplo da família no RER é a BiP.

- Chaperonas Hsp-60 se ligam à proteína já sntetizada, é um complexo proteico com o auxílio do quepe GroES. - Se mesmo depois desses dois processos auxiliados pelas chaperonas as proteínas ainda estiveram mal-enoveladas elas serão retrotranslocadas ao citosol (gasto de ATP), desglicosiladas (pela N-glicanase), marcadas com ubiquitina (pequenas proteínas citosólicas muito conservadas) e então reconhecidas e degradadas pelos proteassomos. - Proteassomo é um complexo proteásico dependente de ATP do citosol, em forma de barril, com sítios proteásicos voltados para o interior do cilindro, para não agredir o citosol. * Como mostra a imagem as ubiquitinas não entram, elas retornam ao citosol. * Esse resultado da degradação são pequenos peptídeos que retornam ao citosol. * Proteínas mal-dobradas e não degradadas podem formar agregados não funcionais que precipitam no citosol, sendo danosos à célula, causando doenças no organismo. - Príon celular (PrPC) é uma proteína da superfície externa da membrana plasmática, especialmente neurônios, é fundamental para o desenvolvimento saudável e sobrevivência dos neurônios. Há príons normais e alterados, normais em CONTATO com príons alterados (beta-amilóide), se dobram incorretamente, formando grandes agregados protéicos que precipitam na célula. - Exemplos de doenças causadas por príons alterados: Doença da vaca louca (BSE): Bovine Spongiform Encephalopathy (BSE). Doença de Creutzfeldt-Jakob (DCJ): demência progressiva, falta de coordenação dos movimentos), mioclonias (contração muscular brusca), eletroencefalografia típica. Kuru: tipo de DCJ descrita em indígenas que praticam o canibalismo ritual (os Papuas da Nova Guiné), grande surto em 19501960. - Proteína priônica alterada: 2 cadeias alfa-hélice transformam-se em 4 beta-pregueadas.

AULA 17 - Complexo de Golgi - Organela membranosa, composta por uma série ordenada de compartimentos (cisternas), achatada e também constituída por vesículas advindas do REL e REL. - Em 1898 Camilo Golgi o observou em microscópio de luz e nomeou-o aparelho reticular interno, mais tarde em 1955 em microscópio eletrônico de transmissão a estrutura foi confirmada. - O complexo de Golgi é encontrado tanto em células animais como em células vegetais, mas só em células eucariontes. - Tráfego entre RER e C. de Golgi é feito por vesículas, nelas é necessária muita marcação para que não saiam da rota. As rotas são delicadas de progressão e de retrocesso. - Proteínas e lipídeos sintetizados no RE são modificados no C. de Golgi em estágios sucessivos, a cada cisterna ocorre uma modificação bioquímica liderada por enzimas que estão ligadas à membrana do Golgi, ou seja, reações enzimáticas ocorrem inteiramente na superfície da membrana.

- Principais funções do complexo de Golgi: a) Fosforilação da manose terminal das enzimas lisossomais (manose do C6), na cisterna cis (primeira cisterna) pela fosforiltransferase; b) Síntese de glicolipídeos e esfingomielina a partir das ceramidas; c) Síntese de pectina e

hemicelulose da parede celular das células vegetais; 4. Síntese da maioria das glicosaminoglicanas da matriz extracelular de animais; d) Montagem das proteoglicanas (carboidratos adicionados à OH- das proteínas – Glicosilação Oligada); e) Empacotamento seletivo das glicoproteínas destinadas a um dos três locais: lisossomos, exocitose ou permanecer na membrana plasmática.

- 1. Antes das proteínas partirem do RER para o C. de Golgi, sua estrutura glicídica deve ser modificada, portanto esse processo ocorrem em 5 etapas, sendo 1 no RER e 4 no Golgi. - 1. Se as chaperonas solúveis do RER, do tipo lectinas Ca2+ dependentes (clanexina e calreticulina), reconhecerem oligossacarídeos N-ligados contendo ainda a glicose terminal, indica que o dobramento está incorreto e a proteína não pode sair do RER e ir para o C. Golgi. Como na imagem: - 1. No caso de sucesso no ciclo na clanexina a glicose é retirada pela glicosidade e a proteína segue para o Golgi, no caso de insucesso a glicose será novamente adicionada (glicosil-tranferase) reiniciando o ciclo (citosol-proteossomo). - 1. Etapa 1: processamento do oligossacarídeo no RER antes da proteína chegar no Golgi, onde 3 resíduos de glicose e 1 de manose são retirados do bloco, por glicosidases I e II e manosidase, respectivamente. Depois disso, a cadeia é liberada no lúmen e assume estrutura tridimensional devido às chaperonas . 1. Etapa 2 : manosidade I remove 3 manoses.

1.

Etapa 3: N-

acetilglicosaminatransferaseadiciona1 N-acetilglicosamina. 1. Etapa 4: manosidase II remove 2 manoses. 1. Etapa 5: são adicionados ácidos siálicos + Gal + GlcNAc (formando oligossacarídeos complexos ligados às proteínas que sairão do C. Golgi). - Fosforilação das proteínas lisossomais (M6P): Adição do grupo PO4-3 no C6 da manose das enzimas lisossomais é feita na rede cis Golgi....