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Tema 2: Transporte
En el tráfico intracelular de membrana participa el RE, Golgi, compartimento endosomal y la propia membrana plasmática.
El transporte corresponde a un proceso de movilización de proteínas y lípidos a través de carriers con el fin de llevarlos a sus destinos correspondientes. Hay dos vías dentro de este tráfico:
- Vía biosintética : se inicia en el retículo endoplásmico con el transporte de determinadas proteínas hacia el complejo de Golgi. En el Golgi se transportan a distintos destinos.
- Vía endocítica : termina en el compartimento endosomal, que es donde confluyen ambas rutas.
El transporte puede ir en uno u otro sentido. Las proteínas a veces, tiene que llegar a un determinado destino, pero en otros casos deben ser recicladas para posteriormente reutilizarse.
La vía biosintética así como todos sus compartimentos fue definida por Palade, utilizando pulso y caza a través de MET. Consiste en meter una molécula marcada, la incorporan en el RE y la caza es ir viendo donde se encuentra esa molécula. Por otra parte, Brown y Goldstein descubren la endocitosis mediada por receptor.
Hay dos tipos de retículo endoplásmico:
- RER: Presenta ribosomas adheridos. Su papel fundamental es la síntesis y el procesamiento de las proteínas.
- REL: No tiene ribosomas en la superficie. Su papel es la síntesis de lípidos además de tener muchos procesos asociados de metabolismo de hidratos de carbono, almacenamiento de calcio, procesos de detoxificación celular, etc.
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO (RER).
La síntesis de proteínas siempre se inicia en ribosomas libres del citosol, pero algunas de estas proteínas van a completar su síntesis en el RER. Las proteínas que se sintetizan en ribosomas adheridas al RER son:
- Las proteínas solubles ; son proteínas de secreción, o bien todas aquellas enzimas que se encuentran en el interior de ciertos orgánulos que participante en la ruta secretora.
- Las proteínas transmembrana ; son todas aquellas que están presentes en la membrana de esa ruta de tráfico intracelular, como son las proteínas del retículo, las de la membrana plasmática o de la membrana de los orgánulos.
Las proteínas que terminan su síntesis en ribosomas libres no participan en el tráfico celular, estas proteínas son las que se dirigen al núcleo, a las mitocondrias o a los peroxisomas.
Para que se dirijan estas proteínas tienen una secuencia señal , a la cual se unirán cofactores que la guiarán a su destino. Si una proteína no tiene secuencia señal se quedaría en el citosol. La importación al RER puede ser:
- Importación cotraduccional : la traducción se produce a la vez que se importa hacia el RER.
- Importación postraduccional : primero se traduce y después se importa (al núcleo, mitocondrias o cloroplastos).
Dependiendo del tipo de proteína que se sintetice, vamos a tener un proceso distinto, ya que hemos hablado que en el tráfico intracelular existían tanto proteínas solubles como transmembranosas.
- Proteínas solubles. Proteínas solubles. El ribosoma libre ha iniciado la síntesis de la proteína y aparece la secuencia señal que le lleva al retículo. Cuando llega la señal se bloquea la síntesis y llega a un receptor. El ribosoma se coloca encima del translocador, luego aparece una peptidasa que corta la proteína y esta queda en la luz. Para que se produzca la translocación necesitamos la hidrólisis del GTP. Esa hidrólisis nos va a servir para proporcionar energía para disociar la partícula de reconocimiento de la seña y el receptor de la partícula de reconocimiento de la señal de translocador. Nos hace falta también para que se abra el polo del translocador y está implicada en la transferencia de la secuencia señal al translocador.
- Proteínas tansmembrana. Una proporción de la proteína queda en el interior de la membrana. En este caso lleva una secuencia n-termina que al llegar al translocador lo abre, pero aparece otra secuencia que es la parada de la transferencia. Cuando esta secuencia llega al translocador se para y es esta la que va a formar parte de la membrana. Esta secuencia señal puede estar también en una posición interna o bien puede llevar varias secuencias de parada. En este caso sería la forma que nosotros podemos translocar una proteínas con varios dominios transmembrana.
La tipología puede ser diversa, tenemos distintas proteínas que se pude sintetizar en el RER. Una de las características es la posición que tengan los extremos N-terminal y C-terminal.
La chaperona Bip son proteínas que acompañan a otras proteínas. Esta chaperona es del grupo de as HsP70, característica del RE y se encuentra en la luz.
Es necesaria para tirar de la cadena polipeptídica por el canal hacia el RER. La chaperona mantiene el canal de translocación en la conformación con unión a ADP y experimenta un cambio conformacional inducido por la unión de ATP que abre el poro una vez el polipéptido haya alcanzado una longitud de 70aa. La chaperona permite la apertura del canal de translocación y asegura el correcto plegamiento de la proteína, permaneciendo unida a ella.
N-GLICOSILACIÓN.
Es característico de la proteínas del RE el hecho de que se encuentren N-glicosiladas que, consiste en la formación de un enlace covalente. Las proteínas que se están glicosilando forman un compuesto formado por:
- 2 N-acetilglucosamina.
- 9 manosas
- (^) 3 glucosas.
La N-glicosilación sirve para:
- Reconocer proteínas que van a participar en el plegamiento.
- Una vez que estén glicosiladas las proteínas tienen que pasar un control de calidad para ver que están plegadas correctamente, para ello recibe ayuda de las chaperonas (bip, entre otras).
- Para la clasificación posterior en el complejo de Golgi.
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO (REL).
En el retículo se sintetizan:
- Fosfolípidos; la mayoría que forman parte de las membranas celulares se van a sintetizar en el REL, aunque una pequeña parte lo van a hacer en la membrana de la mitocondria.
- Esfingolípidos; parte de en el REL y el resto en el Golgi.
- Colesterol; en el citosol y otros en el REL.
Síntesis de fosfolípidos.
En los hepatocitos es donde se sintetizan mayor cantidad de moléculas lipídicas. Todos los enzimas que participan en la síntesis de fosfolípidos van a tener sus lugares activos mirando al citosol. En principio como todo tiene lugar en la cara citosólica, es lógico pensar que los nuevos fosfolípidos se localizan en esa cara. Para que no crezca una monocapa y la otra no, existen lipasas inespecíficas que mueven los fosfolípidos de una monocapa a la otra. En los distintos compartimentos habrá lipasa específicas que van a situar los fosfolípidos en la monocapa correspondiente. La membrana en el RE es simétrica, mientras que en la membrana plasmática, en lo lisosomas o en el Golgi es asimétrica, porque las específicas sitúan a los fosfolípidos en la monocapa correspondiente.
- Se forma primero glicerolfosfato a partir de dos ácidos grasos.
- A través de una aciltransferasa se forma ácido fosfatídico, que se incluye en la membrana del REL.
- A través de una fosfatasa , se transforma en diacilglicerol
- A través de la colina fosfodiesterasa , se le unen determinados grupos polares al diacilglicerol formando la fosfatidilcolina.
- Todos los fosfolípidos recién formados permanecen en la monocapa externa (que da al citosol) de la membrana. Es necesario una lipasa (flipasa) para trasladar algunos fosfolípidos hacia la monocapa interna de la membrana.
Síntesis esfingolípidos. Se van a producir a partir de la ceramida en una reacción secuencial que tiene lugar en el REL, pero a continuación el hecho del procesamiento final de ese esfingolípido va a tener lugar en el complejo de Golgi, donde hay una O-glicosilación que modifica las proteínas.
Síntesis de colesterol. La síntesis empieza en el citosol a partir de Acetil CoA y acetoacetil CoA. Una vez formado Farnesil pirofosfato, la síntesis pasa a tener lugar en el REL.
- Hay un tercer tipo de endosomas que son los endosomas de reciclaje, serian aquellos que se van a ocupar de devolver a la membrana determinados componentes, ya sea porque se incorporan a la ruta a endocítica (receptores) o porque tienen que ser reciclados. Estos endosomas de reciclaje tienen un pH de 6.8 que hace que se libere el recetor.
TIPOS DE ESTUCTURAS DE TRANSPORTE.
El tráfico vesicular se da en dos sentidos opuestos:
- Transporte anterógrado : desde el retículo endoplásmico hacia el Golgi.
- Transporte retrógrado : desde el Golgi hacia el retículo endoplásmico.
Ambos sentidos son necesarios, tanto para que las proteínas lleguen a sus destinos, como para que puedan producirse procesos de reciclaje de otras proteínas.
Cualquier estructura de transporte (vesícula o túbulo-vesícula) se originará a partir de una determinada membrana (del Golgi, por ejemplo) y se desplazará a través del citoesqueleto (gracias a proteínas motoras) hasta su destino, donde se fundirá con la membrana aceptora (membrana del compartimento aceptor).
El tráfico se da a través de la cooperación de dos estructuras de transporte:
- Vesículas : Carriers o transportadores.
- Estructuras túbulo-vesiculares : túbulos membranoso elongados que brotan de la membrana y se funden con la de los receptores.
El tráfico intracelulare va a depender de un grupo de proteínas que son las G monoméricas, y que van a estar implicadas en rutas de señalización, regulando todas las etapas del tráfico intracelular.
El tráfico intracelular va a depender de un grupo de proteínas que son las G monoméricas que van a estar implicadas en rutas de señalización. Estas G van a regular toda la etapa del tráfico intracelular. Van a recular el brote y revestimiento de la vesícula, el transporte de las vesículas y van a regular la fusión con la membrana aceptora. En cualquier etapa del tráfico intracelular nos vamos a encontrar con un control de la GTPasas monoméricas. Dentro de estas nos podemos encontrar distintas familias (ras, rho, rhab,sari/Arf y Ran).
Las GTPasas monoméricas tienen un papel fundamental en el transporte. Actúan como interruptor molecular alternando entre estado activo e inactivo. Las GTPasas monoméricas implicadas en el transporte pertenecen a la familia Rab y la familia Sar1/Arf.
Unidas a GDP, las GTPasas están inactivas; unidas a GTP están activas. Además del ciclo GTP/GDP, estos interruptores moleculares requieren de una serie de cofactores para funcionar :
- GEF (factor intercambiador de nucleótidos: sirve para catabolizar el intercambio GDP/GTP)
- GAP (proteína activadora de una GTPasa: dispara la hidrólisis de GTP)
GDI (inhibidor de la disociación de nucleótidos: mientras esté unido a la GTPasa, el GDP no se puede retirar y la GTPasa se mantiene inactiva). ¿Puede mantener el GTP unido para mantener la GTPasa activa?
TIPOS DE ESTRUCTURAS DE TRANSPORTE.
El movimiento tanto de proteínas como de cargas que llevan los componentes del tráfico celular, se va a producir a través de diferentes tipos de estructura de trasportes y no solo a través de vesículas.
Son vesículas revestidas y por tanto lo primero que tienen que hacer es formar la vesícula, formar el revestimiento y formar la carga. Luego se escinde de la membrana, pierde el revestimiento y se une con la membrana del compartimento aceptor donde participaban las proteínas SNARE. Este proceso es el mismo independientemente del tipo de vesícula de la que hablemos.
Las vesículas de trasporte para el tráfico intracelular son de tres tipos:
- Vesículas COPII. Siempre participan en el transporte anterógrado. - Proteínas de revestimiento: Complejos Sec23/Sec24 y Sec13/Sec31, Sec 16 - GTPasa asociada: Sar - Vesículas COPI. Participan en el transporte retrógrado. - Proteínas de revestimiento: Coatómeros que contienen 7 subunidades COP diferentes. - GTPasa asociada: ARF - Vesículas de clatrina. Participan tanto en el direccionamiento desde la red trans Golgi hasta el compartimento endosomal, como en la endocitosis. - Proteínas de revestimiento: Clatrina + complejos AP1; Clatrina + GGA; Clatrina + complejos AP2; complejos AP3. - (^) GTPasas asociadas: Siempre ARF
Todas estas vesículas presentan una estructura bastante homóloga (conservada durante la evolución) y todas presentan GTPasas asociadas, que pueden ser Sar1 o ARF. Actúan tanto en la ruta biosintética como en la ruta endocítica.
FORMACIÓN DE VESÍCULAS COP II (transporte anterógrado).
Las proteínas citosólicas responsables del reclutamiento de los componentes de revestimiento de la vesícula son las GTPasas , en el caso de las vesículas COPII la GTPasa sería Sar1.
- Sar1 unida a GDP (inactivada) se dirige hacia la membrana del RE.
- Sec12 (proteína GEF) es la proteína integral activadora de Sar1 (de la GTPasa) y cataboliza el paso de GDP a GTP. Sec12 cambia la conformación de la GTPasa que pasa a estar unida a la membrana y a GTP (activada).
- Sar1 activada se une al complejo Sec23/24. El complejo Sec23/24 permite el reconocimiento de la secuencia señal de las proteínas que la vesícula transportará.
FORMACIÓN DE VESÍCULAS DE CLATRINA.
La proteína citosólica responsable del reclutamiento de los componentes de revestimiento de la vesícula que actúa como GTPasa, es la Arf6. Las proteínas de recubrimiento serán:
- Clatrina
- Complejos adaptadores (reconocen la secuencia señal de las proteínas que tendrán que transportar las vesículas de clatrina). Los triskeliones se polimerizan para formar una cubierta poligonal. La cubierta está formada por 36tk.
El monómero de la clatrina se conoce como trisquelión constituido por 3 cadenas pesadas y 3 ilgeras. Este trisquelión se autoensamblan hasta que finalmente da lugar a una malla que recubre a la clatrina. Pero además tiene que ir acompañada de complejos adaptadores que van a reconocer la carga. Los complejos adaptadores, por tanto, se unen físicamente a la carga y son responsables de la regulación de la ruta en la que están funcionando. Hay 3 tipos de adaptadores funcionando en distintos tipos de transporte:
- AP (proteína adaptadora)
- GGAs
- Estoninas
Los complejos AP funcionan tanto en la ruta endocítica como en la ruta biosintética. AP1-B se dirige de la red trans del Golgi hacia la membrana plasmática basolateral (ruta biosintética); AP1-A se dirige desde el endosoma a la red trans del Golgi (ruta endocítica, transporte retrógrado). AP-2 está presente únicamente en las vesículas que incorporan a la célula proteínas por endocitosis. AP-3 desde el endosoma hacia lisosomas, o desde la red trans del Golgi a lisosomas. AP-4 no se tiene claro.
Los complejos GGA aparecen en vesículas que se dirigen desde la red trans del Golgi hasta el compartimento endosomal. Esas vesículas contienen enzimas lisosomales (proteínas solubles) y proteínas transmembrana (forman la membrana del compartimento).
Las estoninas participan en la vía endocítica en la que antes participaba AP-2. A veces, las vesículas que incorporan a la célula proteínas por endocitosis exponen AP-2 + estonina, o únicamente AP-2 (no se han visto vesículas con solo estonina).
En la escisión de la vesícula, participa la dinamina (y no la GTPasa, como para COPII y COPI). La dinamina se polimeriza alrededor del cuello de la vesícula y la escinde.
No hay proteínas GEF en las vesículas de clatrina y la actividad GAP de desensamblaje de la cubierta realizada por componentes proteícos en las anteriores vesículas, se produce espontáneamente en las vesículas de clatrina, sin ayuda de proteínas GAP. La dinamina es capaz de hidrolizar GTP (al escindir la vesícula imagino), y esa energía es la que utiliza para el desensamblaje.
Tengo puesto que esto último es equivalente al rol de la GTPasa en las vesículas COPI y COPII; sin embargo, el rol de la GTPasa en estas vesículas es actuar como una dinamina, enrollarse al cuello y escindir, mientras que el rol de las proteínas GAP en estas vesículas es hidrolizar GTP y desensamblar la cubierta.
¿No sería por tanto el rol de la dinamina equivalente al de la proteína GAP a la hora de hidrolizar GTP para aportar energía para el desensamblaje?
ELEMENTOS TÚBULO-VESICULARES.
Hay varios tipos de elementos túbulo-vesiculares:
- ERES. Porción del retículo junto con el compartimento ERGIC donde se unen las cargas para que se inicie el tráfico.
- Compartimento endosomal. Conjunto de estructuras tubulares.
Se trata de una secreción constitutiva, que lleva a cabo cualquier célula y que se encarga de liberar a la matriz los componentes de la misma. Se produce un trasporte retrogrado desde el Golgi.
En estos casos no se lleva a cabo por vesículas sino por elementos túbulos-vesiculares.
En el ERGIC y en la zona de trasporte retrogrado vemos que tenemos COPI y COPII, por lo que presenta revestimiento. Esto es debido a que la sección de la carga depende del revestimiento de la vesícula, siendo el caso de clatrina en las proteínas trasportadoras. Para reconocer la caga por tanto, necesitan el mismo tipo de túbulos.
ERES.
- Región del ERES. Regiones de RER donde o existen ribosomas adheridos organizaos en pequeñas vesículas, o estructuras tubulares. Es el ERES desde donde sale la carga hacia el ERGIC.
- Región del ERGIC. Compartimento intermedio entre el RER y Golgi, es el destino inicial de cualquier vesícula que vienen del retículo. En este es el lugar donde la carga se va a quedar para posteriormente viajar hacia el Golgi, o bien para viajar de nuevo en trasporte retrogrado hacia el retículo.
- Compartimento endosomal: los endosomas tardíos y los lisosomas tempranos son estructuras túbulo- vesiculares.
Hay grandes dudas acerca de cómo las vesículas o las estructuras tubulares llegan hasta el ERGIC. Se habla de la presencia de microtúbulos que obligarían a las vesículas a llegar hasta el ERGIC, pero también puede haber un movimiento independiente de los microtúbulos de forma que las vesículas podrían moverse a través de un complejo proteico. Todo está dirigido hacia Sec23. Se ha visto que si despolarizamos los microtúbulo y estabilizamos cargas por COPII, estas cargas llegarían al ERGIC.
Hay que tener en cuenta que en la región ERES del retículo, cualquier estructura que se vaya a dirigir hacia el complejo de Golgi lo va a hacer siempre con un revestimiento del tipo COPII. Este revestimiento de tipo COPII a medida que las vesículas van avanzando hacia el Golgi van, a perder el revestimiento y van a quedar como vesículas desnudas que se van a fundir unas con otra (fusión homotípica de membrana). Esa fusión es lo que origina el ERGIC. El ERGIC es un compartimento que se va a producir por la fusión de vesículas o carriers que proceden del ERES. Es en este ERGI donde la carga que nos queda, o se va al Golgi o vuelve al retículo.
- Homotípica. Si varias vesículas que en principio llevan el mismo revestimiento se unen entre sí dando lugar a una nueva estructura.
- Heterotípica. Se produce en el caso de las vesículas COPII cuando llegan al Golgi desde el RE.
Necesitamos la presencia de calcio para que se produzca la fusión de membrana. En la vesícula llevamos una v-SNARE, y vemos como en la membrana aceptora nos encontramos con t-SNARE. Para que se produzca la fusión se tiene que dar:
- Ubicación de la vesícula de transporte en la diana adecuada.
- Interacción entre las v-SNARE y t-SNARE que hace que se forme el complejo SNARE.
- Que se fundan las dos membranas de las vesículas.
- Liberación del contenido en el compartimento correspondiente.
- Disociación y reciclaje de los componentes necesarios para que se produzca la función.
RUTAS BIOSINTÉTICAS Y ENDOCÍTICAS.
La ruta biosintética será aquella en la que a partir de componentes que se han sintetizado en el RE va a haber un tráfico en dirección a la MP, tráfico que va a pasar por el ERGI, por el Golgi y a partir de ahí se va a dirigir a la MP o bien a que se produzca un producto de secreción o al compartimento endosomal.
La ruta endocítica se inicia en la MP con distintos tipos de trasportadores, o bien que se integren moléculas que o bien estaban en el interior o como ya hemos visto, porque sean proteínas de la mb y que se deben reciclar o retirar de la mb.
Para que una determinada proteína se dirija a una determinada vesícula o molécula de trasporte necesita llevar una secuencia señal que nos va a indicar que tipo de vesícula la va a trasportar y por tanto que destino tiene. Por ejemplo las proteínas que van marcadas con manosa 6-fosato que pertenecen al compartimento endosomal. Cada proteína que va a salir de RE tiene que llevar una secuencia señal que tiene que ser reconocida por una vesícula y que la lleve a su destino.
La primera ruta de la ruta biosintética es el trasporte que se produce entre el RE al complejo de Golgi. Antes de salir del RE todas las proteínas que se han sintetizado en él tienen que sufrir el control de calidad, que asegura que esas proteínas tengan un correcto plegamiento y que estén perfectamente gliosiladas. Para eso las mb del retículo su contenido cuenta con proteínas chaperonas, y que se encargan de hacer la modificaciones oportunas para la proteína recién sintetizada y permitirle la salida del RE.
Las proteínas a partir de su secuencia de aa tienen que sufrir plegamiento hasta llegar a su estructura. Para ello es necesario la formación de puentes disulfuro y el ensamblaje de las proteínas. Hay una proteína en el RE que son chaperonas moleculares que se encargan del primer proceso de control de calidad. Si una vez que han actuado las chaperonas la proteína no está correctamente plegada, entonces va a ser retrotranslocada al citosol y va a ser degradada mediante el proteasón. Este proceso de retrotranslocación y degradación se denomina proceso de ERAD.
CONTROL DE CALIDAD.
Las proteínas sintetizadas en el RE llevan un residuo de oligosacáridos formado por 3 glucosas y una manosa. A través de glucosidasa se retira dos de las 3 glucosas finales. El oligosacárido ahora solo tiene glucosa, este paso es necesario ya que las chaperonas solo pueden actuar cuando solo tienen una glucosa. Cuando ya tenemos una sola glucosa se une la proteína a una chaperona en el RE, que puede ser la calnexina o la calreticulina (soluble). Cuando se ha unido a la chaperona, la proteína queda retenida y una serie de enzimas como la proteindisulfuroisomerasa (PDI) sea capaz de establecer puentes disulfuro en la proteína. Una vez que se han establecido esos puentes vuelve a actuar una glucosidasa dos y retira la última glucosa que quedaba. En estas condiciones esta proteína en principio está correctamente plegada y podría salir. Normalmente en un primer ciclo esto no se consigue, entonces si la proteína no está correctamente plegada va a actuar una glucosiltransferasa que vuele a unirle una glucosa. Si no es capaz de plegarse correctamente se retrotransloca se ubiquitiniza y se degrada en el proteasón (ERAD).
TRASPORTE DESDE EL RE AL COMPLEJO DE GOLGI.
Podemos encontrar dos tipos de transportes:
- Anterógrado: va a sacar las proteínas del RE para dirigirlas a su modificación en el Golgi. La va a llevar COPII. Hay que mover tanto proteínas solubles como proteínas transmembranosas. En todos los casos, la carga que va a lleva la vesícula que sale del RE va a llevar una señal unida a Sec24, que forma parte de COPII. Cuando la proteína es soluble para salir del retículo se va a unir a un receptor transmembrana que va a pertenecer al RE. Las proteínas solubles que sean residentes del retículo van a llevar una señal de retención, que es un grupo de aa, que indica que esa proteína es del retículo. En principio esas proteínas no tienen que salir del RE, pero cuando salen tienen que volver en vesículas COPI. Cuando se trata de una proteína transmembrana, lleva su señal de salida que está integrada en la mb.
Una vez que tenemos las vesículas estructuradas salen de RE para dirigirse al complejo de Golgi. Esta salida es la que por fusión homotípca va a originar el compartimento ERGIC, esta fase se lo que no está lar como se producía en cuanto al movimiento. Las vesículas COPII cuando salen con las pt, pierden el revestimiento y se funden unas con otras dando lugar al ERGIC.
- Retrogrado desde el Golgi al ERGI para llevarlas al RE. La va a llevar COPI. Desde el ERGIC e puede producir e trasporte retrógrado en sentido contrario que va a devolver proteínas desde el ERGIC hasta el RE. En este caso se ha visto que es inmediato (ej. Receptores de proteínas solubles o las SNARE).
Se ha visto que hay receptores KDEL tanto en RE como en el Golgi con distinta afinidad. Si nosotros nos vamos desde el RE hasta la red trans del complejo de Golgi, vemos que el pH se va acidificando. Lo que ocurre es que en el RE done se sintetizan proteínas hay un pH neutro, lo que hace que las proteína tiendan a unirse unas a otras. Al agregarse lo que estamos es impidiendo que se unan a un receptor para salir. Algunas salen y se dirigen al ERGIC y complejo de Golgi. Se ha visto en el complejo de Golgi hay receptores KDEL, pero al ser pH acido, permiten que las proteínas encuentren su receptor y de esta forman vuelvan al retículo.
TRANSPORTE Y RECICLAJE EN EL COMPLEJO DE GOLGI.
tener es una señal en la proteína que corresponde a la manosa 6-fosfato. Los enzimas lisosomales marcan en el cis Golgi a las manosas con fosfato y esa es la marca de la vesícula lisosomal. As vesículas que van a actuar son vesículas de clatrina que llevan como transportadores AP1 y GGA. El receptor M6P se une a las proteínas solubles en la red trans Golgi y las transporta a los endosomas primarios en vesículas revestidas de clatrinas. En esta red también va a haber una mecanismo de reciclaje.
Cuando son proteínas de mb tenemos dos vías alternativas: ■ Vesículas revestidas exclusamente por AP-3.
■ Vesículas revestidas por clatrina y AP.
- (^) Retrógrado. Tenemos dos vías:
- A través de vesículas de clatrina con AP-1, que devolverían a la región trans- Golgi.
- Retrómero. Puede devolver proteínas hacia la mb plasmática (reciclar), o bien puede devolver proteínas hacia la trans-Golgi. El retrómero es una estructura que varía en cuanto a componentes dependiendo de donde lo estudiemos. En el caso de mamíferos existe un complejo que va a reconocer la carga y que va a estar formado por 3 proteínas (VPS26, VPS29 y VPS35). Existen GTPasa que van a reclutar 3 proteínas que van a formar el trímero VPS26, VPS29 y VPS35. Esa estructura se tiene que organizar como un carrier y se tiene que retirar del compartimento endosomal. Para esto necesitamos unas proteínas (sintaxinas). Se tiene que estructurar todo un complejo para que el endosoma pueda llevar a la región tras-Golgi aquellos componentes que se van a reciclar. A todo este complejo es a lo que llamamos retrómero. A parte tenemos el complejo WASH que se une a los VPS para favorecer la remodelación de filamento de actina durante el curso de la formación de esos túbulos (para que se forme el carrier necesitamos filamento de actina). E ha visto que la no organización del retrómero puede conducir a enfermedades humanas.
PROTEINAS DESTINADAS A LA MP.
No tienen señal, van a actuar en una vía por defecto (constitutiva). Estas proteínas tienen que mantener la topología durante todo el transporte vesicular. La posición que timen en la mb del retículo las proteínas destinadas a la mp, va a ser la misma posición que van a tener en la misma.
Este tipo de secreción constitutiva de vesículas que se van a dirigir hacia la MP, lo van a hacer desde la cisternas más próxima a la red trans, ya que no están recubierta de clatrina. Se ha visto que hay pequeñas diferencias en el revestimiento de los túbulos que llevan las proteínas hasta la mb. En células que no están polarizadas vemos como revestimiento proteínas adaptadoras de las que funcionabas con la clatrina, concretamente AP3 y AP4. A parte de estas esta la FAPP2 que se encarga de la elongación de esos túbulos. El resto de los componentes son la composición de la propia mb de la red trans Golgi, que proceden de regiones raft.
Este tipo de carriers lleva implícito el hecho de que se tienen que romper para llegar a la mb. Estos túbulos se rompían por dinamina y en otros casos por proteinkinasas.
SECRECCIÓN CONSTITUTIVA.
- Proteínas solubles.
- Proteínas de la matriz extracelular.
- No requieren señal
- Las proteínas pierde la secuencia señal N-terminal durante sus síntesis en el RER.
SECRECCION REGULADA
Es el tipo de secreción mediante el cual algunas células especializadas van a liberar al medio productos como respuesta a un estímulo externo. En este caso la célula secretora va a sintetizar esta proteína y lo va a tener acumulada como gránulos de secreción. Solo ante un determinado estimula la célula va a liberar hacia el exterior su contenido. En este caso las proteínas que forman los gránulos de secreción si llevan señal que varía dependiendo de la proteína que se va a trasportar. El tipo de transporte que se produce es más complejo debido a que el gránulo que se forma va a pasar por procesos intermedios.
- Túbulos van a llevar el contenido de la vesícula de secreción concreto unida a su correspondiéndote receptor.
- Cando se forma el primer granulo, puede llevar proteínas que no son productos de esa secreción.
- Este granulo inmaduro lo primero que va a hacer es recibir protones hacia el interior a traes de bombas de protones acidificando el pH. Además también introduce iones de zinc.
- Se liberan del gránulo inmaduro vesículas que están revestidas por clatrinas y que se dirigen hacia el compartimento endosomal.
- Una vez en el compartimento endosomal, algunas se dirigen a la MP, y otras se dirigirían a la región trans Golgi a través del retrómero y unen a los lisosomas para ser degradadas.
- Este granulo va a seguir acidificándose y las proteínas de ese producto de secreción se van a ir agregando. En esta condiciones tenemos un granulo de secreción próximo a la MP que espera ahí hasta que un estímulo le indique que tiene que liberar el estímulo por exocitosis.
RUTA ENDOCITICA.
En un proceso de fagocitosis, la partícula que se incorpora a la célula va directamente al lisosoma para ser degradada. Este paso es el proceso que llevan a cabo las células que tienen capacidad de fagocitar (macrófagos, neutrófilos). En este caso la vesícula que se va a formar se va a fundir con el lisosoma para ser degradado. En los otros tipos de endocitosis siempre van a pasar por todo lo que es el compartimento endosomal, debido a que en todo este proceso hay reciclaje de componentes donde se trasportan proteínas y se van reciclando otras. En este sentido tenemos los procesos de macropinocitosis y de la misma manera veríamos distintos tipos de endocitosis que se dan por vías independientes a la clatrina y la caveolina. Otro tipo de endocitosis es dependiente de caveolinas, en este caso se va a formar una vesícula que va al
- Macropinocitosos. También es fundamental el papel de los filamentos de actina. Pero en este caso no necesitamos reconocimiento de la carga sino activación de una señal. La célula que va a realizar la macropinocitosis presenta determinados receptores (para factores de crecimiento o de manera arbitraria). Cuando el ligando se une al receptor va a inicia una señal que indica que la actina se debe reorganizar para hacer una protrusión en la MP, pero en este caso va creciendo y se va curando hasta que vuelve a contactar con la MP, todo el contenido que lleva en el interior es lo que va a quedar en un macropinosoma o vesícula. Esta vesícula se dirigirá al compartimento endosomal.
En los siguientes casos de endocitosis va desde el exterior hacia el compartimento endosoma. Dependiendo del tipo de carga que se va a incorporar en la célula, la célula va a utilizar un mecanismo u otro de endocitosis. Dependiendo del tipo de endocitosis va a haber o no estructuras intermedias, al igual que vamos a tener una serie de proteínas accesorias que están ayudando van al reclutamiento de los productos de endocitosis como el posterior traslado.
- Endocitosis dependiente de clatrina. Tipo de endocitosis que se da de manera constitutiva (se produce continuamente, sin necesitar señal) en cualquier tipo de célula. Son necesarias 150 proteínas para que tenga lugar todo el proceso de endocitosis. En este caso siempre necesitamos receptores de superficie, proteínas asociadas (AP2). En cuanto a la carga, se necesita LDL, GPCRs, RTKs y un gran número de virus.
- Endocitosis dependientes de caveolinas. las caveolas siempre están en una posición invaginada en la mb. Si se produce una endocitosisi se produce una estructura tubular que serial la que cargaría el contenido necesario hacia el compartimento endosomal. Las caveolas pueden tener una vía alternativa para introducir determinadas partículas. En la imagen vemos la entrada de un virus que parece incorporarse a través de las caveolas pero no se dirigen al compartimento endosomal, sino que quedan en una estructura denominada caveosoma. Este contenido se dirige al RE, al hacerlo, el virus quedaría en el interior del RE y produciría un proceso patológico. Otros tipos de virus se incorporan a través de una caveola y se dirigen directamente al complejo de Golgi. ahora se habla de la existencia o no del caveosoma, ya que si las caveolas son capaces de introducir partículas directamente al Golgi, cuando lo vemos en el RE puede ser por un transporte retrogrado del Golgi, pero esto todavía no está claro. A través de las caveolas se incorpora la albumina, distintas toxinas, algunos virus. Hay unas partículas que son las nanoparticulas, (estructura que se les pone una carga de un medicamento para que vayan a un lugar). Estas nanopariculas entran por endocitosis medidas por clatrina o sino vía caveolas. Se ha visto muchas nanoparticulas que en unos minutos están en el Golgi.
- Independientes de clatrina y caveolinas.
- Endocitosisis de IL2-R (endocitosisis dependiente de RhoA). IL2-R son receptores de citoquinas que tienen que sufrir procesos de reciclaje a través de endocitosis. Se va a producir
a través de una vesícula que no está revestida para introducir a los receptores. Esas vesículas como carga llevan los receptores de IL2 pero también se incorporan inmunoglobulinas a través de este mecanismo. La forma en la que la vesícula que va al compartimento endosomal a través de la membrana va a ser mediante dinamina. Van a tomar una vía de reciclaje, y se degradarán cuando los receptores dejen de actuar.
- ARF6. Se duda si hay un revestimiento en la cubierta, si lo hay, no se conoce. La carga que llevan este tipo de mecanismos en principio son complejos de histocompatibilidad aunque últimamente se die que en su interior se ha visto cadherinas. El sistema por el que se desprende de la mb plasmática tampoco está claro, aunque algunos piensan que es la propia ARF6 la que provoca la escisión.
- Flotilinas. Proteínas estructurales de los faft lipídicos. Están implicadas en el mecanismo de endocitosis, si bien la forma con la que se produce la vesícula no se conoce. Las vesículas que proceden de esta endocitosis no tienen recubrimiento. La carga viene dada generalmente por proteínas ancladas GPI. En ocasiones se ha visto que dentro de las vesículas hay algún proteoglicanos (pertenecen a la matriz extracelular pero pueden estar anclados en la mb). En cuanto al sistema de desprendimiento hay confusión, todos los datos indican que se debe a dinamina pero se sigue analizando.
- CLIC/GEEC. Carriers independientes de clatrina si revestimiento. Se forma un túbulo que cuando va al interior de la célula se transforma en un compartimento intermedio que es lo que se conoce como GEEC. Este mecanismo lo utiliza la mayoría de las proteínas ancladas con GPI. El compartimento intermedio es el que se va a unir al compartimento endosomal. El sistema de desprendimiento de la mb es desconocido. La carga viene dada por GPI.
- Toxinas tipo Shiga. Toxinas que aparecen en algún tipo de bacterias. En este caso se trata de un invaginación tubular, un carrier que se dirige al endosoma temprano. Se habla de que la galectina 3 puede estar implicada en la formación de este tipo de tubulos para la entrada de toxina de ciertas bacterias, esto todavía no está claro pero hay bastantes investigaciones. El tipo de desprendimiento sigue siendo desconocido.
Todas las moléculas relacionadas con vías endociticas no mediadas por clatrina se dan en los raft lipídicos. En los raft e dan rutas de señalización y endocitosis.
