Tema 3 Reticle endoplasmàtic PDF

Preview

Summary

Download Tema 3 Reticle endoplasmàtic PDF

Description

TEMA 3: RETICLE ENDOPLASMÀTIC I MAQUINÀRIA BIOSINTÈTICA DE PROTEÏNES DEL RER Origen evolutiu del reticle endoplasmàtic: Hi ha diverses hipòtesis que diuen que es va crear a partir de la membrana de les cèl·lules procariotes ancestrals. MORFOLOGIA ▪

Xarxa interconnectada que forma inclús l’embolcall nuclear. (Podem observar la seva posició amb un anticòs conjugat a una molècula fluorescent). Per tal d’observar una morfologia més destacada necessitem un microscopi electrònic.

▪

El RE és un compartiment dinàmic ja que s’està modificant constantment, formant túbuls i cisternes. El trobem repartit per tota la cèl·lula.

▪

Tot el reticle endoplasmàtic, llis o rugós, comparteixen el mateix lumen.

▪

Hi haurà dominis d’exportació que seran fusionats i seran transportats a altres compartiments. Altres dominis s’encarregaran de la formació de gotes de lípids.

▪

Es formen zones de contacte entre el reticle endoplasmàtic i altres compartiments que permeten la transferència de les molècules sintetitzades en el RE. Aquestes zones s’anomenen membranes associades (MAM).

Fraccionament cel·lular: Tècnica que ens permet separar la cèl·lula i analitzar la funció de cada compartiment. En el cas del reticle endoplasmàtic, en trencar-se artificialment obtenim unes vesícules anomenades microsomes (els llisos són menys densos i els rugosos més). Aquests microsomes van ser utilitzats per Siekevitz i Palade per conèixer la funció del reticle endoplasmàtic llis i rugós. Passos a realitzar: 1) Agafar un tros de teixit. 2) Mantenir el teixit en un tampó per tal de que segueixi viu. 3) Disgregar el teixit (separar les cèl·lules i trencar-la membrana plasmàtica per un procés anomenat homogeneïtzació). 4) Per centrifugació diferencial separar els compartiments (cada compartiment té una densitat diferent)

Tècnica de separació de proteïnes per electroforesi: Consisteix en incubar les proteïnes en un detergent (SDS) amb càrrega negativa. El SDS s’uneix a totes les proteïnes que quedaren carregades negativament, i per tant les podem separar. Posarem les proteïnes a un gel en el qual hi haurà un càtode i un ànode. Aquestes transcorreran aquesta distancia, les que tinguin més pes molecular ho faran de manera més lenta que les de major pes molecular, de tal manera que distingirem diferents tipus de proteïna. SUBDOMINIS DEL RE: La proporció dels subdominis dependrà de l’especialització A. Reticle endoplasmàtic llis El RE llis no té ribosomes units i les seves cavitats tenen una estructura més tubular, dins les quals trobem enzims responsables de la síntesi dels lípids i els enzims implicats en els processos de detoxificació de substàncies liposolubles. En una gran majoria de les cèl·lules, L’ER llis és escàs i només existeix una petita regió del ER que és parcialment llisa i rugosa, que s’anomena reticle endoplasmàtic de transició (o elements transicionals), i representen una regió especialitzada del reticle endoplasmàtic a partir de la qual es formen les vesícules portadores de lípids i proteïnes. Malgrat això, hi ha cèl·lules especialitzades en que aquest tipus de reticle és molt abundant: ▪

Cèl·lules musculars, on s’anomena reticle sarcoplasmàtic, i s’encarrega de segrestar Ca2+ del citosol per afavorir la contracció muscular.

▪

Cèl·lules de Leydig, encarregades en la síntesi d’hormones esteroïdees derivades del colesterol.

▪

Cèl·lules hepàtiques, ja que l’RE llis conté els enzims responsables de la detoxificació de drogues, alcohols i altres compostes liposolubles.

Funció »

Síntesi de lípids: Els fosfolípids i el colesterol es sintetitzen en les membranes del reticle endoplasmàtic llis, excepte els àcids grassos i dos tipus de fosfolípids mitocondrials. El fosfolípid més important és la fosfatidilcolina. Al reticle hi ha d’haver algun mecanisme que generi moviments de les molècules

lipídiques, ja que aquestes han d’anar fins la cara del lumen a la cara citoplasmàtica (flip-flop de fosfolípids). La responsable és una proteïna específica translocadora de

fosfolípids

(flipases).

També

sintetitzen

lipoproteïnes i hormones esteroïdees. »

Detoxificació: Hi ha un conjunt de proteïnes citocrom p450 en aquest domini que eliminen substàncies tòxiques de l’organisme.

»

Emmagatzemar intracel·lularment calci (Ca2+). El RER també ho fa.

B. Membrana nuclear C. Zones d’exportació: Seleccionen i “empaqueten” allò que s’ha de transportar a altres compartiments en vesícules. Via secretora (transport): Exportació de transports de lípids i proteïnes. D. Reticle endoplasmàtic rugós Està organitzat en piles de sacs aplanat, anomenats sàculs, que pel cantó citoplasmàtic estan recoberts per ribosomes distribuïts asimètricament. Aquesta diferència en la distribució entre els dos cantons del reticle és imprescindible per a les funcions de biosíntesi. Els ribosomes es mantenen sobre la membrana a través de les cadenes polipeptídiques en creixement. A més, hi ha zones d’unió especials entre els ribosomes i la membrana. El punt d’unió del ribosoma es troba a la subunitat major i s’uneix a dues glicoproteïnes específiques del reticle, denominades riboforines. Trobem RE rugós a totes les cèl·lules nucleosades, excepte els espermatozous. Funció »

Síntesi proteica: ▪

Proteïnes de secreció que seran exportades.

▪

Totes les proteïnes de membrana, incloent-hi les seves pròpies.

▪

Proteïnes dels mitocondris, els cloroplasts i peroxisomes.

»

Funcions de transport de les substàncies recentment sintetitzades.

»

Emmagatzemar substàncies recentment sintetitzades, que en un primer moment són emmagatzemades i, posteriorment, seran transportades.

»

Control de qualitat. Procés post-traduccional perquè les proteïnes surtin del reticle.

MAQUINÀRIA BIOSINTÈTICA DEL RER En la síntesi de proteïnes es necessita que l’ARNm, sintetitzat al nucli s’associï als ribosomes, començant la traducció, que pot tenir lloc: ▪

Al RE rugós, als ribosomes units a la membrana es sintetitzen proteïnes de secreció i de membrana, es tradueixen i van entrant en el reticle (transport co-traduccional).

▪

Al citosol, en els ribosomes lliures. Quan la proteïna està totalment traduïda és transportada cap al seu lloc (transport post-traduccional).

A. Transport cotraduccional (només al RE) Simultàniament es transporta, tradueix i s’incorpora al compartiment diana. Hi ha una seqüencia aminoacídica hidrofòbica responsable de que la proteïna que s’ha de sintetitzar al reticle endoplasmàtic pugui ser reconeguda i permetrà que la síntesi acabi al reticle. La seqüència senyal s’uneix al ribosoma. La proteïna responsable de reconèixer la seqüencia s’anomena partícula de reconeixement de senyal SS. Els aminoàcids hidrofòbics de la SS formen una butxaca que permet que s’acomodi i s’uneixi a la seqüència senyal i després al SRP. Això facilitarà que arribin al canal translocón, que està al costat del receptor SRP. La unió de la partícula SS amb el receptor SRP fa que s’activi la GTPasa i per tant hidrolitzi GTP a GDP, que farà que s’aturi la traducció. Quan el SRP es desenganxa del ribosoma i de la seqüència senyal continua la traducció al translocón. Es sintetitzen proteïnes solubles o transmembrana del RE. La orientació depèn dels aminoàcids positius (citosol o lumen).

B. Transport post-traduccional Proteïnes minoritàries que es sintetitzen al citosol i són transportades fins al RE mitjançant xaperones BiP (proteïnes que mantenen l’estructura de la proteïna i que necessiten ATP per fer-ho). Per exemple les SNARE’s són proteïnes que s’incorporen a la membrana i queden a la cara citosòlica. El porus del translocador Sec 61 està tapat amb la cadena polipeptídica que es troba en trànsit a través de la membrana. Quan la proteïna ja ha travessat la membrana, la peptidasa hidrolitza el pèptid senyal deixant lliure a la proteïna i degrada el pèptid senyal. Un pèptid senyal amino-terminal inicia la translocació, però un segment frena el procés. També hi ha proteïnes transmembrana que travessen la membrana més d’un cop (proteïnes multi pas). Moltes proteïnes presents en la llum del ER estan només de pas, en ruta cap a altres destins. Altres, les proteïnes residents del ER, presenten una senyal de retenció del ER. Aquesta senyal de residència està formada per 4 aminoàcids. MODIFICACIONS POST-TRADUCCIONALS (=MADURACIÓ) C. Oligomerització: Unió de les subunitats de les proteïnes per tal d’obtenir l’estructura quaternària. D. Ponts di-sulfur: Es produeixen entre grups sofre de cisteïna quan la proteïna es plega i forma l’estructura terciària. Es dona a la llum del reticle ja que és on es troben les disulfatisomerases i hi ha ambient oxidant. E. Proteòlisi: Eliminació de parts que no formen part de la seqüencia final de la proteïna funcional (peptidases). Per exemple, l’eliminació d’una part de la proteïna per que s’uneixi a una proteïna GTI a la membrana. F. N-glicosilació: S’incorporen 14 sucres en el grup NH de l’asparagina, en la que seguidament hi ha un aminoàcid i seguidament una Ser o Thr. Els 7 primers sucres s’adhereixen

al

citosol,

es

transloquen cap a l’interior del RE i s’uneixen els altres. G. Plegament: mantenen

Les

xaperones

les

proteïnes

desplegades per tal que es realitzin modificacions post-traduccionals com ponts disulfur. La N-glicosilació és important ja que aquestes reconeixen proteïnes monoglicosilades i les retenen. Si la proteïna no es plega correctament, la glicosiltransferasa detecta una seqüencia que en el cas de que estigues plegada correctament no seria accessible, i hi afegeix una glucosa per tal de ser reconeguda per una xaperona i per que sigui retinguda durant més temps i es conformi correctament. Respostes a proteïnes mal plegades: Si hi ha un excés de proteïnes anòmales, el RE es col·lapsa i es produeix apoptosi, per evitar això normalment s’activa la resposta ERAD: ▪

ERAD: Envia les proteïnes al citosol on seran desglucosilades i marcades amb ubiqüitines perquè siguin degradades pel proteosoma.

▪

EDEM: Reconeix proteïnes amb manoses.

▪

Síntesi de més xaperones (incrementar ERAD).

▪

Disminuir la síntesi proteica (UPR). Proteïnes transmembrana: •

IRE 1: Quan està sola (monomèrica) està unida a xaperones BIP. Només s’activa quan la seva activitat no està sola (dimèrica), llavors, s’autofosforila. Activa la ribonucleasa, elimina el intró del preARNm i els exons s’uneixen per traduir-se. Aquest RNA traduït és una proteïna reguladora (XBP-1) de l’expressió del gen de la xaperona. La producció de més xaperones ajudaran la dessaturació del reticle.

•

PERK/PEK: S’activa quan s’uneixen dos PEKS, s’autofosforila i el IF2 inhibeix la funció de transcripció i traducció, per tant, no pot sintetitzar xaperones i disminueix el numero de proteïnes.

•

ATF6: Les proteïnes unides a les BiP viatgen a l’aparell de Golgi, s’hidrolitza i

la

part

citosólica

incrementa l’expressió gènica

de

les

xaperones, o bé baixa la expressió general proteïnes.

de

CONTROL DE QUALITAT: Procés pel qual totes les proteïnes han de ser revisades abans de ser alliberades al medi. Com que es tant restrictiu, una mutació a una d’aquestes proteïnes que actuen pot provocar malalties molt greus. ✓ Exemple: La proteïna CFTR de la fibrosi quística és eliminada, tot i que podria realitzar una part de la seva funció i per tant que la malaltia no fos tant greu. És una proteïna que funciona com a un control de Clor que es troba a la membrana plasmàtica apical (aire dels pulmons). En sortir el clor, comporta la sortida d’aigua, la qual cosa provoca una hidratació dels pulmons i per tant provocar una bona neteja dels pulmons a partir dels cilis. Sinó hi ha sortida de d’aigua i per tant no estan hidratats, els cilis no es poden netejar i això provoca una infecció bacteriana. És una malaltia autosòmica ressesiva, en que només falta un aminoàcid fenilanina en la posició 508. Que el control sigui tant restrictiu provoca que sigui descartada i no pugui fer una part de la funció. Per la qual cosa, el control farmacològic que s’esta intentant aplicar actualment a les persones que pateixen fibrosi quisitica és debilitzar el sistema de qualitat i que algunes proteïnes puguin “escapar” del control i per tant realitzar la funció. METABOLISME LIPÍDIC Els fosfolípids es sintetitzen en la monocapa en contacte amb el citosol del RE. Hi ha una proteïna que provoca una translocació dels fosfolípids i per tant iguala les dues monocapes. Les flipases provoquen la translocació dels fosfolípids a l’altre monocapa i són les encarregades de mantenir la asimetria de la membrana. Quan arriba una nova membrana, que ja és asimètrica, les flipases fan la translocació i acaba essent simètrica, aquesta és una senyal d’apoptosi. La membrana del mitocondri no pot metabolitzar fosfolípids, per la qual cosa aquests es transporten a través dels MAM (superfícies de contacte entre orgànuls) això ho permeten unes proteïnes translocadores. GOTES LIPÍDIQUES/COSSOS LIPÍDICS: Són magatzems de lípids neutres. Permeten que els àcids grassos no intoxiquin a la cèl·lula. Només estan formats per una monocapa de fosfolípids. Es formen a la membrana del RE. També conté unes proteïnes per que puguin realitzar les funcions determinades. Tenen gran importància al metabolisme energètic....