Tema 6. Reticle endoplasmàtic PDF

Preview

Summary

Apunt fet per Roser Díaz...

Description

Tema%6.%Reticle%endoplasmàtic%|%Roser%Díaz%% %

6. RETICLE ENDOPLASMÀTIC Orgànul del sistema membranós intern que està format per dues porcions de reticle molt diferenciades morfològicament: v Reticle endoplasmàtic llis à especialitzat en el metabolisme lipídic v Reticle endoplasmàtic rugós à especialitzat en el metabolisme de proteïnes Es considera que tot i estar format per dues parts, el reticle és una única unitat à les dues parts estan connectades i són contínues. Aquestes dues parts estan molt diferenciades ja que al unir-se els ribosomes només al RER, necessitem proteïnes de membrana que permetin aquesta adhesió. Per tant, tenim unes composicions proteiques diferenciades. La porció del REL és menys densa que la del RER, i per tant podem separar ambdós reticles (mitjançant tècniques de separació per tal d’obtenir sistemes lliures de cèl·lules à porcions cel·lulars biològicament actives que ens permeten realitzar experiments)

RETICLE ENDOPLASMÀTIC LLIS (REL) És una estructura tubular. No té ribosomes, i per tant no intervé en la síntesi de proteïnes Funcions principals: 1. Síntesi de lípids de membrana à De la majoria de fosfolípids de membrana • Dos àcids grassos units al transportador del Coenzim A (coA) s’uneixen al glicerol-3-fosfat à Resultat = àcid fosfatídic (catalitzat per acil-transferasa) • L’àcid fosfatídic s’insereix a la membrana. • • •

Una fosfatasa converteix l’àcid fosfatídic en diacilglicerol (perd 1 fosfat) La unió de diferents grups polars al diacilglicerol dóna lloc a la formació de fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina o fosfatidilserina. El fosfatidilinositol es forma a partir del àcid fosfatídic.

La scramblasa (flipasa) transporta qualsevol fosfolípid a les membranes (no és un enzim específic) à Manté la estabilitat de la bicapa lipídica de la membrana del REL. En la membrana cel·lular, trobem flipases específiques que permeten l’asimetria de la capa. 2. Síntesi de colesterol i ceramida La cèl·lula aprofita tot el que pot del menjar que ingerim. Si això no és possible, posa en marxa una maquinària que pot anar en dues direccions: Ø Molt colesterol à s’inhibeix la maquinària de síntesi de colesterol Ø Poc colesterol à s’activa la maquinària de síntesi de colesterol

%

1

Tema%6.%Reticle%endoplasmàtic%|%Roser%Díaz%% % Com? Hi ha una proteïna que és un factor de transcripció inactiu. Quan no hi ha colesterol, la proteïna deixa anar el factor à permet que les molècules viatgin del reticle a l’aparell de Golgi. En l’aparell de Golgi hi ha unes proteases específiques que trenquen la proteïna i permeten que s’alliberi una porció de la proteïna al citosol à permet que entri al nucli i que s’activi la producció de colesterol. 3. Detoxificació à Transformació de substàncies liposolubles en hidrosolubles, cosa que permet a les substàncies ser excretades. Com? Afegint grups –OH (hidrofílic) El procés es dóna a la membrana del reticle, ja que allà trobem el NADPH citocrom p450 reductasa, que transfereix els electrons a les molècules per a que puguin captar oxígens, creant residus –OH (hidrosolubles) Els electrons són captats pel NADPH, i donats al citocrom 450 per fer aquesta transformació (NADPH passa a NADP+) Aquest mecanisme també pot ser dolent à hi ha casos en que hi ha l’activació del benzopirè o l’aflatoxina en carcinògens

4. Metabolisme dels hidrats de carboni

RETICLE ENDOPLASMÀTIC RUGÓS (RER) Estructura en forma de discs aplanats o cisternes, on trobem els ribosomes. Aproximadament el 50% dels ribosomes de la cèl·lula es troben en el RER. Ribosomes à dues unitats que s’uneixen en el moment de síntesi de proteïnes. Acabada la síntesi, el ribosoma es desfà del reticle i les dues subunitats es separen. Tota proteïna del sistema membranós intern comença a ser sintetitzada per ribosomes lliures. A mesura que es van afegint aminoàcids, aquests sobresurten del ribosoma i serviran de senyal (per proteïnes de secreció)

%

2

Tema%6.%Reticle%endoplasmàtic%|%Roser%Díaz%% % L’estructura general de totes les proteïnes és similar à el que sobresurt és allò diferent à gràcies a aquesta part serà reconeguda i serà duta al reticle endoplasmàtic. Les proteïnes del sistema membranós intern tenen una seqüència senyal que les diferencia de les altres. El que és important es que es mantingui aquesta estructura. La seqüència dels aminoàcids no és important.

MECANISME GENERAL DE LA SÍNTESI DE PROTEÏNES AL RER 1. TRANSLOCACIÓ COtranslacional Tota proteïna comença a ser sintetitzada per un ribosoma lliure, i la porció N terminal comença a sobresortir del ribosoma à Si aquesta proteïna presenta un pèptid senyal (o seqüència senyal), serà reconeguda pel complex SRP (o partícula de reconeixement de la senyal) Aquesta SRP està formada per vàries proteïnes i una molècula de RNA 7SL (citosòlic) Quan la SRP reconeix la seqüència senyal i s’uneix al ribosoma, la síntesi es bloqueja à això permet que tot el complex es mogui cap a la membrana del RER. En la membrana del RER, trobem un translocó (lloc físic, canal, pel qual entrarà la proteïna i que normalment està tancat) i un receptor de la SRP (només reconeix la SRP quan està unida a un ribosoma) A la membrana: SRP i receptor s’uneixen // ribosoma i translocó s’uneixen Passen dues coses: - SRP i receptor hidrolitzen un GTP à Provoca un canvi de forma à perden afinitat o SRP serà alliberada al citosol, i alliberarà el GDP i el fosfat per tornar-se a unir a un nou ribosoma - Ribosoma continua la seva síntesi à la proteïna s’introduirà al interior del reticle a través del translocó a mesura que es va sintetitzant.

Ens hem de fixar en com es disposa la seqüència senyal

%

3

Tema%6.%Reticle%endoplasmàtic%|%Roser%Díaz%% % El citosol és electronegatiu respecte la cara del lumen del reticle, i és per això que l’extrem N terminal (que conté aminoàcids positius) s’orienti cap al citosol. El translocó ancora el pèptid senyal (perquè conté aminoàcids hidrofòbics). Una peptidasa reconeix el pèptid senyal i l’eliminarà de la proteïna madura. La seqüència senyal serà retinguda a la membrana, on suposem que es degrada. En el moment que tot el RNAm s’ha transcrit, les dues subunitats del ribosoma es separen i el translocó es torna a tancar. No tornarà a obrir-se fins que no arribi un nou ribosoma. Qualsevol proteïna soluble serà sintetitzada d’aquesta manera.

2. TRANSLOCACIÓ POSTtranslacional En aquest cas parlem de proteïnes que entren al RE un cop ja han estat sintetitzades en el citosol. à proteïnes importades pel SMI posttraduccionalment. En aquest cas intervé un altre complex.

SÍNTESI DE PROTEÏNES DE MEMBRANA Trobem una proteïna que té el pèptid senyal en l’extrem Nterminal (conté els aminoàcids +) i una seqüència hidrofòbica interna Una vegada els aminoàcids hidrofòbics arribin al translocó, seran reconeguts i retinguts. L’extrem N-terminal (que conté el pèptid senyal) serà tallat, i tindrem un nou extrem N-terminal orientat cap al lumen, i l’extrem COOH orientat cap al citosol. Quan el translocó es tanca, expulsa la proteïna cap a la membrana. També ens podem trobar casos en els que el pèptid senyal és intern, per tant no serà eliminat. El extrem C terminal estarà orientat cap al lumen, mentre que l’extrem N terminal estarà orientat cap al citosol. Aminoàcids positius orientats cap al pèptid senyal

De què depèn com es disposa una proteïna a la membrana? 1. On té el pèptid senyal? a. En el extrem N terminal à el N terminal s’orientarà cap al lumen, ja que el pèptid senyal serà eliminat.

%

4

Tema%6.%Reticle%endoplasmàtic%|%Roser%Díaz%% % b. Si el pèptid senyal es intern, no serà eliminat. La seva disposició serà cap a on tingui els aminoàcids positius. Això ens permet tenir proteïnes amb l’extrem N terminal orientat cap al lumen o cap al citosol. Ens podem trobar casos on tenim el pèptid senyal intern i vàries regions hidrofòbiques també internes.

MODIFICACIONS DE LES PROTEÏNES SINTETITZADES AL RER Glucosilació Té lloc en el RE, on hi ha l’addició d’oligosacàrids N-lligats. (En l’aparell de Golgi, també hi ha l’addició dels oligosacàrids O-lligats) Els oligosacàrids N-lligats es transfereixen a partir del dolicol (lípid específic de la membrana del reticle, molt gran à sobre ell s’hi construirà el oligosacàrid). Aquest oligosacàrid estarà format per: v 2 molècules de N-acetilglucosamina v 9 manoses (orientades cap al citosol) v 3 glucoses Primer se li uneixen els dos N-acetilglucosamina i les 9 manoses, i el complex patirà un moviment de flip-flop, provocat per una flipasa à després d’aquest moviment s’uniran les tres glucoses finals. Aquest oligosacàrid quedarà orientat cap al lumen del reticle à s’afegirà a les proteïnes.

Com transferim l’oligosacàrid a la proteïna? El ribosoma va sintetitzant la proteïna i la va introduint a l’interior pel translocó à els aminoàcids que formen la proteïna aniran apareixent a l’interior Tots els aminoàcids de la proteïna NO poden ser glicosilats à Els oligosacàrids només s’afegeixen sobre Asparagines (Asn), que van seguides d’un aminoàcid fort i d’un tercer que serà Serina (Ser) o Treonina (Thr)

%

5

Tema%6.%Reticle%endoplasmàtic%|%Roser%Díaz%% % Aquesta glucosilació serveix per les proteïnes de membrana, les proteïnes de secreció o les pròpies del SMI. Com hem vist, en un principi sempre s’afegeix el mateix oligosacàrid. Tot i això, aquest oligosacàrid patirà una sèrie de modificacions: à En el reticle endoplasmàtic es perden les 3 glucoses i 1 manosa, de tal manera que els oligosacàrids queden lligats units a asparginines dianes. Ara tenen 8 manoses i 2 N-acetilglucosamines à Estructura comuna amb la q els oligosacàrids sortiran del RE.

PLEGAMENT I OLIGOMERITZACIÓ Hi ha proteïnes que catalitzen el correcte plegament d’aquestes proteïnes

Formació de ponts disulfur Catalitzats per la protein disulfur isomerasa (PDI) per tal que el plegament sigui el més correcte. PDI à proteïna que reconeix residus de cisteïna i estableix els ponts disulfur entre ells. Si una proteïna ha format per error ponts disulfur que no són prou estables, la PDI és capaç de trencar aquests ponts i catalitzar-los per formar-ne de correctes i més estables. Plegament de porcions hidrofòbiques Hi ha proteïnes, com la BIP, que reconeixen petites porcions hidrofòbiques, a les quals s’enllaçaran durant la inserció de la proteïna, i catalitzaran el correcte plegament. La BIP (xaperona) permet que aquestes porcions quedin encarades per tal d’exterioritzar la proteïna.

Paper dels oligosacàrids La calnexina i la calreticulina reconeixen les porcions on hi ha els oligosacàrids N-lligats i s’enllacen a ells, per tal de catalitzar el correcte plegament à fan que els oligosacàrids quedin al exterior. Si el plegament no és correcte, s’intentarà reciclar les proteïnes (tornant-les a glicosilar) o bé seran eliminades. A tota proteïna, la cara orientada al interior del lumen del reticle serà la cara que a la membrana es trobi a l’exterior. Les proteïnes que estiguin molt mal plegades seran transportades a l’exterior, on seran marcades amb ubiquitina i reconegudes per els proteosomes, on seran degradades.

%

6

Tema%6.%Reticle%endoplasmàtic%|%Roser%Díaz%% % TRANSPORT ENTRE RETICLE ENDOPLASMÀTIC I APARELL DE GOLGI Les proteïnes madures que no són residents del reticle s’empaquetaran mitjançant unes vesícules recobertes de COP II (estructura proteica) En el reticle, hi ha regions determinades que tenen unes condicions químiques diferents que la resta de regions à és on es formen les vesícules. En aquestes vesícules, s’inclouen les proteïnes excloses dels agregats cristal·lins i proteïnes que tenen afinitat per receptors de dins la vesícula (Inclusió selectiva i no selectiva) Sar-1 (proteïna citosòlica) s’enllaça a GTP i s’incorpora a la monocapa externa del RE. Sobre de Sar-1, s’uniran les proteïnes que formen la coberta. (Hi ha proteïnes que si no hi hagués Sar-1 no s’hi podrien unir). Aquestes proteïnes van formant agregats (COP II) Un cop formada la vesícula, necessitem RAB i Snare à estan tapades per l’agregat proteic. Per tant, Sar-1 hidrolitzarà el GTP (canviarà a GDP), i perdrà afinitat per aquest. Llavors es desenganxarà de la membrana, i totes les proteïnes que hi havia sobre seu també es desenganxen.

RETENCIÓ DE LES PROTEÏNES RESIDENTS DEL RE Les proteïnes residents del RE tenen una seqüencia senyal anomenada KDEL (4 Aa). (Normalment aquesta seqüència es troba en l’extrem N-terminal) Aquestes proteïnes són excloses de les vesícules perquè formen agregats cristal·lins v Els agregats no són perfectes, i algunes proteïnes es poden escapar. Quan les proteïnes residents arriben al Golgi amb la vesícula, seran reconegudes per el receptor KDEL à S’unirà al KDEL i el conjunt serà retornat mitjançant vesícules de COP I. El receptor KDEL: § Afinitat per KDEL en el Golgi à degut al pH més àcid del AG. § No afinitat per KDEL en el RE Hi ha poques proteïnes que s’escapen, per tant tenim pocs receptors. (No calen més)

%

%

7...