¡Descarga Biología Celular: Funciones del Retículo Endoplasmático y Síntesis de Lípidos - Prof. Tuse y más Apuntes en PDF de Biología Celular solo en Docsity!
TEMA 5: EL RETICLE ENDOPLASMÀTIC
generalitats
El RE està al costat del nucli, perquè la membrana nuclear externa és contínua a la del reticle. Està format per unes proteïnes connectades entre sí. Hi ha dos tipus de reticle, estructuralment molt diferents, principal condicionant de les seves funcions: RE llis I RE rugós.
RER (cisternes) REL Ribosomes anclats a la membrana No té ribosomes Sacs plans interconnectats entre ells Xarxa de túbuls com elements de transcició Totes les cèl eucariotes Molt desenvolupats en la cèl (les cèl que secreten proteïnes tenen el reticle molt desenvolupat: secreció proteica )
Menys desenvolupat que el RER excepte:
- Hepatòcits (lipoproteïnes)
- Cèl leidig (hormones lipídiques)
- Cèl múscul esquelètic (R. sarcoplàsmic) Funcions:
- Síntesi de proteïnes
- (^) Modificació de proteïnes sintetitzades
- Control de qualitat de proteïnes (les mal sintetitzades són degradades al proteosoma)
Funcions:
- Síntesi de lípids
- (^) Detoxificació cel.lular (per això les cèl del fetge el tenen tan desenvolupat)
- Reserva de Ca2+^ (provoca la contracció muscular)
El RE I l’AG estan relacionats mitjançant vesícules, aquestes vesícules surten de llocs de transició entre el RER I el REL. la membrana del REL genera les vesícules. reticle endoplasmàtic llis Detoxificació cel.lular
Les cèl del fetge, especialitzades en la detoxificació, a la membrana del REL tenen una cadena d’enzims que transformen moltes drogues o compostos tòxics (que es quedarien insertats a les bicapes lipídiques) hi ha una cadena redox que permet que aquestes substàncies siguin hidrosolubles, de forma que puguin ser desactivades via eliminació. Es produeix una expansió I regressió dels RE en funció de les necessitats de les cèl.
Síntesi de lípids
Fosfolípids, glucolípids I colesterol, que estan vinculats a la membrana, es sintetitzen al reticle. Hi ha lípids que es sintetitzen al peroxisoma, altres que comencen al RE I acaben al CG…
Fosfolípids Colesterol: 2AG+glicerol+P Obtenció dels elements: Els AG es troben al citosol. Cada cop que es necessita sintetitzar un AG s’incorporen 2AG de nou a la membrana citosòlica del REL. L’AG està protegit per unes proteïnes del medi aquós del citosol, per això quan arriba a la membrana del REL s’insereix a la monocapa citosòlica. Per generar els diferents tipus de fosfolípids s’ha d’anar modificant el cap. Els enzims que duen a terme les modificacions estan situats sobre la membrana del REL I tenen el seu lloc catalític encarat al citosol. El primer pas comporta un guany en el nombre d’AG en la membrana citosòlica respecte la monocapa luminal. Estructura d’un àcid gras:
Exemple Formació de la fosfatidilcolina:
- Addició del Coenzim-A mitjançant la CoA-transferasa
- L’Acil-transferasa afegeix un glicerol-3-fosfat a les cues I alliberen els 2 Coenzim-A
- Es treu el fosfat I obtenim diacilglicerol I d’altres tipus, com fosfatidilserina (afegeixes serina)
- Diacilglicerol fosfatidilcolina: la colina-fosfat està unida en forma de CDP-colina (el CDP és citosina difosfat) I es transfereix gràcies a la colina-fosfotransferasa la colina I un fosfat. D’aquesta reacció també s’allibera un CMP (citosina monofosfat)
reticle endoplasmàtic rugós
Síntesi de proteïnes (associades a la membrana del reticle)
La major part de proteïnes del sistema membranós intern es sintetitzen associades al RE (tot I que hi ha excepcions). Per poder entrar una proteïna al reticle (I tota la maquinària: ribosoma, mRNA…) es necessita: Síntesi de proteïnes Co-traduccional
- Seqüència senyal de reticle: és una seq d’aa que se situen normalment a l’extrem amino-terminal I que es caracteritza x la presència d’uns aa hidròfobs. Aquesta seq pot estar situada a l’extrem o una mica més interna característiques equivalents.
- Partícula de Reconeixement del senyal (SRP) I receptor: hi ha una ribonucleoproteïna1 especial: ■ mRNA ■ Part que identifica la seq senyal de reticle (hidrofòbica) ■ Part necessària x translocar la prot a l’interior del RE ■ Part que interacciona amb el ribosoma La SRP ha de tenir una zona hidrofòbica per reconèixer la seq senyal de reticle (butxaca amb aa hidròfobs on s’insertarà la seq senyal de reticle). La SRP s’uneix a la seq senyal I interacciona amb la part del ribosoma per on han d’entrar els tRNA, bloquejant la interacció entre ribosoma I tRNA, per tant, s’atura la traducció de la proteïna. Tot això s’envà a la membrana del reticle I allà hi ha un receptor específic per la SRP, que entrarà la proteïna mitjançant un canal de translocació.
1 Té una part RNA I una part proteica que és soluble
- Canal de translocació en la membrana
Aquest canal és un complex proteic molt gran que interacciona amb la seq senyal (també té lloc que interacciona amb el ribosoma). També té proteïnes accessòries que modifiquen la proteïna a mesura que es tradueix de nou. Aquest canal té unes característiques determinades:
- No està sempre obert.
- Té capacitat d’obrir-se lateralment a la bicapa lipídica x permetre que algunes proteïnes s’hi insertin a l’interior Mecanisme d’acció de la SRP
- A l’extrem amino-terminal hi ha la seq senyal de reticle
- (^) SRP reconeix, interactua I bloqueja la traducció de la proteïna
- A la membrana del reticle hi ha el receptor de la SRP I un canal de translocació tancat
- SRP viatja amb tot agafat fins a la membrana del RE on hi haurà interacció entre SRP I el seu receptor
- Es desestructuren totes les unions
- La prot es disposa en el canal, s’allibera SRP I a l’alliberar-se, la proteïna reinicia de nou la traducció
És una importació de proteïnes co-traduccional (la força de la traducció és la que empeny la proteïna cap a dins), ja que es tradueix I alhora s’importa una proteïna. També hi ha proteïnes que van al reticle que es tradueixen completament al citosol (excepció) post-Traduccional (és un mecanisme diferent). En eucariotes hi ha 2 mecanismes diferents:
- Proteïnes integrals (transmembranals) d’un sol pas
A més d’una seq senyal amb aa hidròfobs necessita una altra regió d’aa hidròfobs que ancorin la proteïna a l’interior de la membrana. La peptidasa senyal talla la seq senyal I la prot va entrant fins que arriba la seq d’aa hidròfobs que aturarà la translocació de la proteïna cap a l’interior del RE, no aturarà la traducció, sinó la translocació, així q continuarà sintetitzant-se. (Nter a l’interior SEMPRE I extrem Cter al citosol; això si és d’un sol pas) La seq senyal es troba en N (^) terminal : per tal que la proteïna es quedi inserida a la membrana ha de tenir una part hidrofòbica a més de la seq senyal (que és la hidròfoba). Aquesta part hidròfoba és una seqüència de parada de la translocació, per això, que interactua amb el canal de translocació, el translocador passa a un estat inactiu I es descarrega la proteïna. La seqüència senyal és tallada. La part amino a l’interior quedarà per dins I la part carboxil a exterior quedarà inserida com una hèlix alfa. La seq senyal és interna ( no tallada x la peptidasa del senyal): tenen la seq a l’extrem Nterminal però una mica més intern, això provoca que no es talli mai per les peptidases. Hi ha uns aa que condicionen com la proteïna s’insertarà a la membrana, ja que tenen una determinada càrrega. El citosol sempre té càrrega negativa, I el reticle és positiu. Això fa que quan hem d’insertar càrregues es disposin d’una determinada forma. Quan la seq senyal és més interna que el Nter no es talla, per això si volem una prot transmembrana d’un sol pas només podrem tenir una seq d’aa hidròfobs (la seq senyal RER). La seq senyal manté la proteïna insertada a la bicapa. Aquestes proteïnes poden insertar-se de dues formes diferents:
- Proteïnes que només tenen una seq d’aa hidròfobs que queden amb l’extrem carboxil a l’interior del reticle
- Proteïnes que només tenen una seq senyal però queden amb l’extrem amino terminal a l’interior del reticle Això és degut a una sèrie de càrregues que flanquegen la seq senyal interna aa carregats + a una banda o a l’altra de la seq senyal interna. El reticle té una càrrega oxidant (+) I el citosol té càrrega -, de tal manera que si tenim uns aa + a una banda de la seq senyal, sempre tendiran a estar a la zona que dóna al citosol, en lloc de a la zona positiva de la llum del RE. Independent de com I on estiguin les càrregues positives, sempre estaran localitzades a la zona que dóna al citosol per repulsió de càrregues.
Quan es comencen a sintetitzar es segueix el mateix procediment de la SRP, s’anira translocant la proteïna, la seq senyal serà tallada I alliberada lateralment a la bicapa.
- Proteïnes transmembranals multipas La seqüència senyal es troba en N (^) terminal I és interna. Trobem que estan formades per una seqüència senyal d’inici de translocació + un nombre variable de seqüències hidrofòbiques que actuaran com inici o parada de la translocació. Quan entra en el translocador un pèptid amb senyal de detenció de transferència, descarrega lateralment la proteïna en la membrana I així successivament. ■ Seq senyal al Nter Hi ha una senyal d’inici de translocació I un nombre variable de seqüències hidròfobes que actuen com inici/parada de translocació en funció d’on estiguin. Els aa van aturant la translocació x insertar-se a la bicapa I tornant a iniciar la traducció, així successivament els cops que faci falta (tantes “caixes” d’aa hidròfobs). 1- atura, 2-inicia,3-atura,4-inicia… Això passa a les que tenen la seq senyal al extrem amino. Tallaré la seq senyal I l’extrem amino quedarà a dins (igual que el carboxil). Es va aturant I iniciant la translocació. La seq senyal només es talla quan està a l’extrem terminal. ■ Seq senyal interna
- Proteïnes integrals unides covalentment a un lípid Hi ha dos tipus diferents:
- Unes que es troben sempre al citosol (sintetitzades al citosol I després unides mitjançant prenilació o acilació a la monocapa citosòlica) Tenen una seq senyal de reticle a l’extrem aminoterminal I una seq hidròfoba terminal que està gairebé a l’extrem carboxil de la proteïna. La prot va entrant fins trobar-se amb la seq hidròfoba, que ho atura. Després es talla x la peptidasa I l’extrem amino queda a l’interior.
- Unides a un lípid que té sucres al seu cap (glicolípid). Les proteïnes que estan sempre a la monocapa externa es sintetitzen al RER. Nun enzim que es diu GPI2 transamidasa que reconeix una seq específica d’aa a la zona que flanqueja l’extrem I talla agafa tota la proteïna I l’enganxa al cap del lípid. Aquestes proteïnes, que es diuen GPI anchor3, es troben a les membranes plasmàtiques de les cèl. Aquesta proteïna q esta a la membrana del reticle arriba a la membrana plasmàtica I acabarà a la monocapa externa d’aquesta: haurà de ser enviada x una vesícula (si es troba a la llum del reticle estarà a la llum de la vesícula) arribarà a la monocapa interna del CG quan surti del CG tornarà a fer una vesícula I s’enviarà a la membrana plasmàtica es fusionarà amb la membrana I la prot especial es situara a l’exterior de la cel (asimetria) el q esta a dins quedarà a for a (ja que en el cas de la membran aplasmàtica, l’interior és el citosol, mentre que en els orgànuls és l’exterior) NOMÉS ES TROBEN A LA MONOCAPA EXTERNA
2 Glucosil Fosfatidil Inositol 3 GPI anchor = glicolípid + proteïna
- Es transfereixen sucres en bloc, una cadena que sempre és la mateixa (14 sucres) : 2 N- Ac-Glucosamina + 9 Manoses + 3 glucoses.
- Aquests sucres estaven emmagatzemats en un sucre hidròfob de la membrana, el dolichol.
- En funció del tipus de proteïna hi haurà diferent nombre de branques. Pot ser que si la prot es plega no agafi els sucres.
- El 50% o més de les prot del reticle porten sucres N-units.
- Modificació d’oligosacàrids N-Units
Un cop s’han transferit els 14 sucres, la branca es modifica en diferents passos gràcies a l’actuació de diferents enzims.
- La glucosidasa treu 1 glucosa
- Glucosidasa treu 1 altra glucosa
- Es treu 1 altra glucosa Es treuen les 3 que es posen I a més, la manosidasa, treu una de les 9 manoses. (Man) (^8)
(GlcNAc) 2. Aquest processament serveix per decidir o establir que una proteïna és correcte. Després s’envia cap a l’AG. (Si una proteïna està malament plegada, se li treurà una altra manosa).
Formació de ponts disulfur
- Pot ser co o post traduccional.
- L’ambient intern del reticle és oxidant (+), al citosol reductor (-), de forma q a la llum del RER és on es produeixen els ponts de sofre entre els grups tiol dels diferents aa (les cisteïnes).
- Les prot amb ponts de sofre estaran a l’exterior, o dins de vesícules o orgànuls del sist membr int.
- Es fan en processos redox I es forma el pont de sofre I pot ser reversible.
- Els ponts de sofre són promoguts x enzims: PDI 5 promou la formació de ponts de sofre pq té grups sulfidril I els pot oxidar o reduir.
- La PDI oxidada present a la llum del RER promou la formació de ponts a les prot q van apareixent a la llum del RER I q tenen grups tiol.
- La prot q estava oxidada ara està reduida I la PDI q estava reduida ara està oxidada.
- Pq el cicle continui s’ha de tornar a oxidar la PDI: hi ha un enzim a la membrana del reticle (Ero1) que permet la oxidació de la PDI (amb entrada d’oxigen). *PDI: surten dos Cys I oxida pont de sofre L’altra funció de la PDI és arreglar els ponts de sofre que s’hagin fet malament. Aquestes proteïnes mal plegades són inestables, la PDI pot resoldre els ponts tallant-los I tornant-los a formar de manera correcte.
Plegat de proteïnes
- Pq una prot surti del reticle I anar cap al CG ha de tenir la seva configuració nativa.
5 Proteïna disulfur isomerasa
- Hi ha una sèrie de chaperones a l’interior del reticle, com la BiP (Hsp70), que mitjançant la hidròlisi d’ATP I la unió a zones hidrofòbiques de la proteïna la manté desplegada fins que ha completat la seva traducció alliberació.
- Les chaperones no només utilitzen ATP sinó q la presència de prot com la PDI també ajuden al plegament correcte.
- Hi ha unes prot q es diuen lectines ( calnexina I calreticulina ) q s’uneixen a carbohidrats , a uns determinats sucres d’aquesta branca. - La calreticulina és soluble I la calnexina es transmembranal eviten que la prot vagi al CG.
- Una prot que entra al reticle porta els 14 sucres I a mesura que hi entra es van eliminant una sèrie de sucres de la branca d’oligosacàrids.
- L’actuació d’aquests enzims respón a que la prot s’hagi plegat o no correctament.
- Si no es plega correctament hi ha uns enzims que fan que la prot entri en bucle perquè no vagi cap al CG (li trec I li poso sucres). Hi ha maquinària lligada a enzims I lectines que o retenen la prot al reticle fins que aconsegueix plegarse bé o reconeixen a una prot amb uns sucres característics I fan que la prot sigui marcada de forma que serà degradada al proteosoma (marcatge amb Ub).
Control de qualitat
- (^) S’afegeixen els sucres
- Actuen 2 glucosidases (la 1 treu una I la 2 l’altre, queda una glucosa)
- Es permet que es plegui correctament eliminant l’última glucosa. Les lectines que estan unides actuen.
- Gucosidasa treu la última glucosa I les lectines s’alliberen, deixant que la prot adquireixi la seva conformació final
- Si s’adquireix, amb les 9 manoses I cap glucosa, a aquesta prot li eliminaré 1 manosa I surtirà cap al CG
- Si la prot, quan li trec la glucosa, es plega malament, hi ha un enzim que reconeix la prot mal plegada I li afegeix una glucosa la calnexina I la calreticulina es tornen a enganxar als sucres
- Es torna a treure la glucosa
- S’allibera la prot 8.a. Si es plega bé se li treu la ultima manosa I va cap al CG 8.b. Si es plega mal li torno a posar la glucosa es tornen a enganxar la calnexina I la calreticulina bucle Per extreure la prot del RE s’ha d’eliminar, a més de les glucoses, més manoses:
- Les prot que surten cap al citosol porten només 7 manoses I les 2 N-Ac-Glucosamines.
Les prot solubles aniran a la llum de la vesícula I les transmembranals a la membrana de la vesicula. Les vesícules no surten de les cisternes del RER ni dels túbuls del REL sinó d’un estat entremig on la membrana està suficientment corbada x formar vesícules. Les vesícules tenen una cobertura proteica anomenada COPII coat o COPI, en funció del que transporten I a on. Les vesicules que surten del RER poden seguir 2 estratègies:
- Si RE I CG estan propers: es forma una vesícula de COPII perdrà revestiment I es fusionarà amb membrana CG
- Si RE I CG estan lluny: es forma un orgànul intermig entre el RE I el CG (Vesicular Tubular Cluster o ERGIC): compartiment entremig de CG I el RE. - Les vesícules que surten del reticle perden el rebestiment, es fusionen entre elles I formen l’orgànul que es va movent mitjançant el microtúbuls I arribaran a CG A més d’haver-hi vesícules que van cap al CG hi ha altres que tornen cap al RE. Contenen:
- Proteïnes necessàries x formar noves vesícules (es recicla)
- Proteïnes del RE que s’hagin escapat
- Prot que necessiten passar pel CG perquè es produeixin modificacions que només es donen al CG x aconseguir ser funcionals Com retornen?: Poden retornar des del ERGIC o les diferents parts del CG
- (^) Les prot solubles residents del RE tenen una seq KDEL a l’extrem Cter
- Per retenir aquestes proteïnes es necessita un receptor que reconeix KDEL
- El receptor KDEL no interactua amb les prot residents solubles que porten el KDEL
- Des del RE s’envien receptors KDEL amb les vesícules perquè tirin endavant, però quan arriben al ERGIC, el receptor és capaç d’interactuar amb la prot. Per què no interactuen al reticle però si a altres compartiments del SMI?
- El pH intern que hi ha en aquests orgànuls. El pH intern del reticle és neutre, I a mesura que es va avançant cap al CG es va acidificant l’interior gràcies a la presència de bombes de protons a la membrana, de forma que acidifiquien els orgànuls (l’orgànul més àcid és el lisosoma). Aquests canvis de pH afecten a les interaccions del receptor amb la prot específicacanvi conformacional a la prot soluble o al receptor que fa que en moments puguin interaccionar I en altres no. Es carrega tot a una vesícula I es retorna al RE, un cop arriba la prot soluble es torna a alliberar del receptor.
