¡Descarga Reticle endoplasmàtic y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity!
6- El reticle endoplasmàtic
A part de per la presència de nucli, les cèl·lules eucariotes es diferencien de les procariotes per la presència d’orgànuls interns rodejats de membrana. Aquests orgànuls proporcionen compartiments diferenciats en els quals hi ha activitats cel·lulars específiques. A més atorguen una subdivisió que fa més eficient el funcionament de la cèl·lula. Degut a la complexa organització interna de les cèl·lules eucariotes, distribuir les proteïnes cap al seu destí és difícil. El primer pas ja té lloc mentre encara es tradueixen. Les proteïnes destinades al reticle, al Golgi, als lisosomes, a la membrana plasmàtica o a ser secretades es sintetitzen amb els ribosomes units a la membrana del reticle. A l’interior del reticle adquireixen el seu plegament i forma estables. Des del reticle endoplasmàtic les proteïnes es transporten cap al Golgi, on són processades i distribuïdes cap als lisosomes o cap a la membrana. El reticle endoplasmàtic: El reticle endoplasmàtic és una xarxa de túbuls i sacs, o cisternes, rodejats de membrana, que s’estén per tot el citoplasma provinent de la membrana nuclear. Tot reticle endoplasmàtic està rodejat per una membrana contínua i és l’orgànul més gran de la majoria de les cèl·lules eucariotes. La seva membrana pot representar gairebé la meitat de totes les membranes de la cèl·lula. En el reticle endoplasmàtic diferenciem dues regions:
- El reticle endoplasmàtic rugós: està cobert per ribosomes en la seva superfície externa i, per tant, participa en el processament de proteïnes.
- El reticle endoplasmàtic llis: no està associat amb els ribosomes i està implicat en el metabolisme dels lípids enlloc del de les proteïnes. El reticle endoplasmàtic llis: Com ja hem dit, el reticle endoplasmàtic llis, el qual no té ribosomes associats, és la zona principal on es produeix la síntesi dels lípids.
- Síntesi de fosfolípids: donat que els lípids són molt hidrofòbics, la seva síntesi es fa associada amb membranes cel·lulars ja existents, enlloc de fer-ho en un ambient aquós. La majoria de fosfolípids, que són el component principal de la membrana plasmàtica, deriven del glicerol. Aquests fosfolípids es sintetitzen a la cara citoplasmàtica del REL a partir de precursors citosòlics hidrosolubles. En primer lloc, els àcids grassos es transfereixen des dels transportadors de coenzim A al glicerol 3-fosfat mitjançant un enzim unit a la membrana, el fosfolípid resultant s’insereix a la membrana. Els enzims a la cara citoplasmàtica catalitzen l’addició de grups polars donant lloc a un dels 4 lípids bàsics de membrana. la síntesi es produeix a la cara citoplasmàtica perquè així es permet que les cadenes hidrofòbiques dels àcids grassos es mantinguin ocultes a la membrana. Com que només es sintetitzen a la cara citosòlica, alguns d’aquests fosfolípids hauran de canviar de costat un cop sintetitzats amb el moviment de flip-flop o translocació, catalitzat per les flipases. Així el creixement de la membrana del reticle es fa uniformement pels dos costats.
sintetitzant i no pas propietats del propi ribosoma. Els ribosomes lliures i els que estan associats al RER són indiferenciables, i tota traducció comença amb el ribosoma lliure. És la seqüència senyal de l’extrem amino-terminal (N) de la cadena en creixement la que indica al ribosoma que s’ha d’unir al RER. El mecanisme pel qual els ribosomes es dirigeixen al ribosoma és ben conegut. La seqüència senyal està constituïda aproximadament per uns 20 aminoàcids incloent un grup de residus hidrofòbics a l’extrem N-terminal. A mesura que la proteïna surt del ribosoma, la senyal és reconeguda i s’uneix a una partícula de reconeixement de la senyal (PRS). La PRS s’uneix al ribosoma i a la seqüència senyal, de manera que inhibeix la traducció, i dirigeix tot el complex cap a la membrana del RER, on s’unirà amb el receptor de la PRS. Aquesta unió allibera el ribosoma i la cadena polipeptídica de la PRS. Aleshores el ribosoma s’uneix a un complex de translocació de proteïnes situat a la membrana del RER i la seqüència senyal de l’extrem N-terminal és inserida al canal de la membrana. Aquest canal està constituït per tres proteïnes anomenades Sec61. La transferència del ribosoma des de la PRS al complex Sec61 fa que es reactivi la traducció i la cadena polipeptídica en creixement es transfereix directament al canal Sec61 i travessa la membrana del reticle a mesura que es sintetitza. A mesura que continua la translocació, una peptidasa senyal situada a la llum del RER talla la seqüència senyal, i la proteïna segueix entrant a l’interior del RER on es plegarà quan estigui sintetitzada del tot. Quan acaba el procés, el ribosoma s’allibera i és degradat.
Quan hi ha proteïnes destinades a incorporar-se al RER després de la síntesi, és a dir, en un procés postraduccional, es mantenen desplegades al citosol mitjançant unes xaperones. Aquestes xaperones no només la mantenen desplegada sinó que a més la transporten cap al RER on el complex Sec62/63, que està associat al complex Sec61, reconeix la seqüència senyal de l’extrem N- terminal. El complex Sec62/ captura la proteïna per la seqüència senyal i fa que les xaperones citosòliques l’alliberin a l’interior del canal del complex Sec61. El complex Sec62/63 està associat per la part interna de la membrana, amb una altra xaperona que s’anomena BiP i que dirigeix l’entrada de la proteïna al RER.
- Síntesi de proteïnes de membrana: són proteïnes que estan destinades a incorporar-se a la membrana plasmàtica, o la membrana del RE, de l’aparell de Golgi o dels lisosomes. Des de la membrana del reticle continuen fins al seu destí final per la mateixa ruta que fan les proteïnes secretades (RE-Golgi- Membrana), no obstant, la fan com a components de la membrana i no com si es tractés de proteïnes solubles. Aquesta inserció a la membrana es fa mitjançant regions hidrofòbiques que travessen la membrana. Aquestes regions acostumen a ser curtes (d’uns 20-25 aa hidrofòbics) ja que l’amplada de la
d’ancoratge a la membrana. L’extrem C-ternimal queda a l’interior del reticle. Si la seqüència senyal dirigeix la inserció del polipèptid de tal manera que el seu extrem N-ternimal es transloqui a través de la membrana, la resta de la cadena polipeptídica queda al citosol. És la orientació típica en una proteïna de membrana amb seqüència senyal terminal a l’extrem N. Inserció d’una proteïna que travessa la membrana vàries vegades: en aquest cas, una seqüència senyal interna dóna lloc a la inserció de la cadena polipeptídica amb el seu extrem N-terminal al costat citosòlic de la membrana. Una seqüència d’ stop al cap d’un tros de cadena polipeptídica determinarà el tancament del canal de translocació provocant que la cadena formi un bucle a la llum del RE i la continuació de la síntesi de la cadena al citosol. Un segona seqüència senyal interna tornarà a entrar pel canal provocant la reinserció de la cadena a la membrana formant un bucle al citosol. El procés pot repetir-se moltes vegades donant lloc a la inserció de proteïnes amb múltiples regions que travessen la membrana. Proteïnes unides covalentment a GFI: els ancoratges de glicosilfosfatidilinositol contenen dues cadenes d’àcids grassos, una resta d’oligosacàrid constituïda per sucres i etanolamina. Els ancoratges de GFI s’uneixen al RE i s’uneix als polipèptids ancorats a la membrana per una regió C-terminal que travessa la membrana. Aquesta regió
es talla i el nou extrem C-terminal s’uneix al grup NH 2 de la etanolamina immediatament després de que hagi finalitzat la traducció, deixant la proteïna unida a la membrana mitjançant l’ancoratge GFI.
- Modificacions de les proteïnes sintetitzades al RER: el reticle endoplasmàtic rugós no només serveix d’ancoratge dels ribosomes per sintetitzar les proteïnes, sinó que un cop sintetitzades, també és el lloc on aquestes seran modificades i madurades i on adquiriran la seva conformació. Hi ha diferents modificacions: Glucosilació: aquest procés es dóna durant la traducció i la translocació dins del reticle. S’afegeixen unitats d’oligosacàrids constituïdes per 14 sucres als residus d’asparagina de la cadena polipeptídica. L’oligosacàrid es sintetitza en un transportador lipídic, el dolicol, ancorat a la membrana del RE. Després es transfereix com una unitat als residus d’asparagina en les seqüències Asn-X-Ser/Thr mitjançant un enzim unit a la membrana, l’oligosacaril transferasa. Un cop unit, s’eliminen 4 residus de sucre (3 glucoses i una sacarosa) mentre la proteïna encara està entrant al RE. Un cop transportada a l’aparell de Golgi acabarà la seva modificació. Plegament i oligomerització: un cop a l’interior del reticle endoplasmàtic rugós, les proteïnes s’han de plegar. Les xaperones són les primeres en assistir a aquest procés facilitant el plegament i l’assemblatge de les cadenes polipeptídiques. Són, concretament, les xaperones BiP (família de les xaperones Hsp70), les quals s’uneixen a la
Aquestes proteïnes poliubiquitinades són reconegudes i degradades per una gran complex amb múltiples subunitats anomenat proteosoma. La ubiquitina s’allibera abans d’introduir la proteïna al proteosoma de manera que és reutilitzada. Aquest procés requereix el consum d’ATP. Transport entre RE i Golgi: El transport de les proteïnes des del reticle endoplasmàtic rugós fins a l’aparell de Golgi es fa per vesícules. Concretament les vesícules són vesícules recobertes per la proteïna COPII. La COPII doncs, fa la funció d’envoltar la vesícula que s’evagina de la membrana del reticle. Això ho fa unint-se sobre la membrana de la zona on es formarà la vesícula. La proteïna COPII necessita, per provocar la gemmació de la vesícula, una proteïna d’unió a GTP anomenada Sar1. La Sar1 regula la unió de les proteïnes de revestiment (COPII) a la membrana. La Sar1 a més a més, està recoberta per una altra proteïna, anomenada Sec23, que és on s’unirà la COPII. La Sec23 afavoreix la unió, al seu costat, de la Sec24, una proteïna que serveix d’ancoratge al cargo receptor, una proteïna integral de membrana que per la cara citosòlica serà l’encarregada de capturar les proteïnes que s’han de portar a la vesícula. A mesura que la vesícula es va evaginant, es va recobrint d’aquests complexos iniciats per la COPII fins envoltar-la completament. Quan la vesícula està efectuant el transport, hi actua un enzim anomenat GTPasa de Sar1. El que fa aquest enzim és provocar l’alliberació del Sar1 de la vesícula, i per tant es perd la recoberta de clatrina. Les vesícules que han perdut la recoberta de clatrina es fusionen formant un complex vesicular que es dirigeix cap al Golgi. Quan estan a prop del Golgi, aquests complexos vesiculars es tornen a separar en vesícules,
les quals es fusionen amb la cara cis del Golgi, on alliberen les proteïnes. Retenció de proteïnes residents del RER: Evidentment, el mecanisme de transport vesicular que va des del RER fins al Golgi, no és perfecte, i a vegades pot transportar proteïnes que no toquen. Per exemple, quan transporta per error, proteïnes solubles residents del RER cap al Golgi. Aquestes proteïnes tenen, a un extrem, el pèptid KDEL, que les caracteritza. Les proteïnes residents del RER, per mitjà de vesícules formades com hem explicat en el procés anterior, arriben al Golgi. Allí, són detectades i es reconeixen com a proteïnes residents del RER. Aquestes proteïnes seran unides a receptors de KDEL que es troben a la membrana cis del Golgi. Quan es produeix aquesta unió, la COPI, que fa una funció homòloga a la COPII però en direcció contrària, recobrirà les vesícules que es transportaran cap al RER. Allí el receptor de KDEL i la proteïna resident perden afinitat i la proteïna és alliberada. El receptor serà reutilitzat retornant en una vesícula cap al Golgi.
