Clase 14. Compartimentos intracelulares y transporte

Transcripción

1 Clase 14. Compartimentos intracelulares y transporte 1. Introducción 2. Trasporte de proteínas al núcleo 3. Trasporte de proteínas a las mitocondrias. 4. Distribución y transporte de proteínas utilizando vesículas 1. Introducción Una célula tiene una media de proteínas diferentes. Estrategias de la célula para separar y organizar las reacciones químicas: 1. Unir diferentes enzimas de un proceso en un complejo multienzimático. 2. Conferir a las enzimas en zonas determinadas aumentando la viscosidad del medio. 3. Aislar conjunto de enzimas dentro de orgánulos. Las proteínas se sintetizan en los ribosomas y luego tienen que ser dirigidas hasta su lugar de destino. Un orgánulo. La membrana. El citoplasma. Ser excretada. Cuando la proteína es sintetizada lleva una secuencia señal que (grupo de aminoácidos) que la lleva a su destino. Las proteínas son importadas hacia el interior de los orgánulos por medio de tres mecanismos 1. Las proteínas que se desplazan desde el citosolhacia el interior del núcleo son transportadas a través de los poros nucleares. 2. Las proteínas que se desplazan desde el citosolhacia el interior del RE, de las mitocondrias, peroxisomas son transportadas a través de la membrana mediante proteínas traslocadoraslocalizadas en la membrana. La proteína tiene que desplegarse para poder atravesar la membrana. 3. Las vesículas que se desplazan desde el RE hacia otros compartimentos lo hacen dentro de vesículas de transporte que se fusionan con la membrana de otro orgánulo y liberándose las proteínas dentro del nuevo compartimento. Las secuencias señal dirigen a las proteínas hasta el compartimento correcto. Son un tramo de aminoácidos de longitud. Experimento en el que a una misma proteína se le cambia la secuencia señal y se demuestra que esto es lo que decide su destino. A menudo, la secuencia señal es eliminada de la proteína cuando ya ha llegado a su destino. 1

2 2. Trasporte de proteínas al núcleo Envuelta nuclear y tráfico entre el núcleo y el citoplasma. 1. Es lo que diferencia a las células eucariotas de las procariotas. 2. Es almacén de información genética. 3. Centro de control celular. 1. Separa al núcleo del citoplasma. 2. Proporciona un armazón estructural al núcleo Estructura de la envoltura nuclear. Compuestas por: dos membranas, una lámina interna y complejos de poros nucleares. Membrana externa: se continúa con la membrana del retículo endoplásmicorugoso. Tiene ribosomas adheridos Membrana interna: contiene proteínas únicas. Ambas membranas unidas en el complejo del Poro: único lugar por dónde pueden pasar iones y moléculas grandes. Lámina nuclear Red de proteínas fibrosas que proporciona soporte estructural al núcleo. Se une a proteínas y lípidos de la membrana interna. También se unen a proteínas de la cromatina o incluso directamente al DNA. Complejo del Poro nuclear Estructura de gran tamaño que controla el tráfico entre el núcleo y el citoplasma. Compuesto por proteínas diferentes. Mecanismo de transporte: 1.Difusión simple (iones y proteínas pequeñas). 2.Transporte activo: RNA, proteínas más grandes. 2

3 El poro está compuesto de 8 radios ensamblados a un canal central. Los radios están unidos a dos anillos uno nuclear y otro citoplasmático. Se forma una estructura característica en forma de cesta en el lado nuclear. Varios millones de macromoléculas pasan selectivamente entre el núcleo y el citoplasma cada minuto. Ejemplos: Histonas, DNA polimerasas, RNA polimerasas, factores de transcripción,etc. Las proteínas nucleares llevan una señal (que las guían hasta el núcleo: Señales de localización nuclear. Las señales de localización son reconocidas por proteínas de la membrana nuclear. Las proteínas entran al núcleo a través de los poros nucleares de forma totalmente plegada 1. Unas proteínas citosólicas especializadas, denominadas receptores de importación nuclear, se unen a las futuras proteínas nucleares. 2. El complejo es guiado al poro nuclear por medio de fibrillas que se extienden en el citosol. 3. La unión del complejo al poro hace que éste se abra y las deje pasar. 4. Una vez dentro se separan y el receptor sale de nuevo al citosolpara su reutilización. La proteína entra completamente plegada 3. Trasporte de proteínas alas mitocondrias Las mitocondrias pueden sintetizar proteínas en la matriz mitocondrial ya que tienen todo lo necesario pero la mayoría de sus proteínas son importadas. Los lípidos que necesita la mitocondria son importados unidos a proteínas transportadoras de lípidos. Para entrar en las mitocondrias, las proteínas se despliegan 1.La secuencia señal es reconocida por un receptorde la membrana mitocondrial externa. El complejo del receptor y la proteína unida difunden lateralmente hasta el lugar de contacto. 2. La proteína se une a proteínas chaperonasque la desenrollan y 3. La proteína es traslocadaa través de las membranas externa e interna por medio de una proteína traslocadora. 4. La secuencia señal es eliminada en el interior del orgánulo por una peptidasa de señal. 5. Chaperonas interna ayudan a la proteína a volverse a enrollar. 4. Distribución y transporte de proteínas utilizando vesículas 1. Retículo endoplásmico 1. Reticuloendoplásmicoy secreción de proteínas 2. Marcaje de proteínas para dirigirse al retículo endoplásmico. 3. Inserción de las proteínas en la membrana del RE. 4. Plegamiento y procesamiento de las proteínas en el RE 5. Control de calidad en el RE 6. RE liso y síntesis de lípidos 7. Exportación de proteínas y lípidos desde el RE 2. Aparato de Golgi 1. Organización del golgi 2. Glicosilaciónde proteínas en Golgi 3. Metabolismo de lípidos y polisacáridos en Golgi 4. Distribución y exportación de proteínas desde el aparato de Golgi 3. Mecanismo de transporte de vesículas 4. Lisosomas 3

4 Las proteínas que formarán parte de la membrana, las que se van a excretar y las que están destinadas a ciertos orgánulos como los lisosomas se sintetizan en el RER. Las proteínas van entrando en el retículo endoplásmico a medida que van siendo sintetizadas Las de membrana quedan cosidas a las vesículas. Estas también tienen secuencia señal. Las proteínas solubles son liberadas al lumen del RE La secuencia señal del RE es guiada hacia la membrana del RE por dos componentes como mínimo: 1.Una partícula de reconocimiento de señal que está presente en el citosoly que se une a la secuencia señal del RE cuando se expone en el ribosoma. 2.Un receptor SRP que forma parte de la membrana del RE 1. La SRP 8partícula de reconocimiento de señal) se une se a la secuencia señal. 2. El complejo (con ribosoma y todo) se une a una proteína receptora situada sobre la membrana del RE. 3. La SRP es liberada y la proteína se inserta en un canal de traslocaciónsituado en la membrana del RE y empieza a ser tranferidaa través de la bicapalipídica. Ver Animación La presencia de señales de inicio y paro determinan la disposición de las proteínas transmembranaen la bicapa lipídica Una vez que la cadena peptídicaestá en el lumen, una peptidasa corta el segmento señal. Integración de una proteína transmembranaen la membrana del RE 4

5 Transporte vesicular Integración en la membrana del RE de una proteína transmembranade doble paso. El transporte desde el RE hasta el complejo de Golgiy desde el complejo de Golgihacia otros compartimentos del sistema de endomembranas, se lleva a cabo mediante la gemación continuada y la fusión de vesículas de transporte. Ruta de secreción: flechas rojas. Las moléculas transportadas van sufriendo modificaciones. Ruta endocítica: flechas verdes. Estas vesículas se fudionancon los lisosomas En la formación de una vesícula intervienen varias proteínas: 1. Las vesículas que se forman por gemación van cubiertas de proteínas específicas (vesículas recubiertas).las más conocidas son las vesículas recubiertas de clatrina. 2. Dinamina: Estrangula a la vesícula para que se desprenda. 3. Adaptinas: Intervienen el reclutamiento de moléculas a transportar. 4. Receptores de carga: proteínas específicas de membrana a las que se unen las moléculas a transportar. Una vez formada la vesícula se separan las proteínas que la recubren Ahora la vesícula tiene que encontrar su lugar de destino. 1. Por difusión simple si la distancia es corta. 2. Si la distancia es larga intervienen una familia de proteinas llamadas SNARE V-SNARE y t-snare(se reconocen entre sí). Cuando una vesícula se fusiona con una membrana ocurren 2 cosas: 1.Se vierte el contenido de la vesícula. 2.La membrana a la que se ha fusionado aumenta de tamaño. La fusión de la vesícula a una membrana es un proceso que necesita energía. 5

6 Proteínas Lípidos Carbohidratos Rutas de secreción La salida desde el RE está controlada, asegurando la calidad proteica. 1. Retículo endoplásmico 2. Aparato de Golgi 3. Exocitosis 4. Lisosomas Las proteínas mal plegadas se unen a proteínas chaperonas del lumen del RE, por lo que son retenidas dentro de él, mientras que las proteínas bien plegadas son transportadas en vesículas de transporte hasta el complejo de Golgi. Si las proteínas mal plegadas no consiguen plegarse correctamente, son transportadas hasta el citosol y son degradadas. Retículo endoplásmico La mayoría de las proteínas son modificadas covalentemente aquí: 1. Formación de enlaces disulfuro. 2. Glucosilación: Adición de polisacáridos (14 azúcares). Se forman glucoproteínas. Sólo pueden abandonar el RE las proteínas bien formadas (plegamiento correcto, agrupación entre cadenas, etc.) Las chaperonas atrapan a las proteínas mal plegadas y no pueden abandonar el RE Aparato de Golgi El proceso de secreción es la exocitosis: 2 tipos Se terminan de procesar (añaden más azúcares). Se clasifican para diferentes destinos. Las vesículas van pasando de un compartimento a otro desde la cara Cisa la Trans, siempre en vesículas Las vesículas se procesan de manera diferente. Las de secreción regulada tienden a agregarse y se rellenan con más cantidad de proteínas para excretar 6

7 Rutas de endocitosis La endocitosissuele estar mediada por proteínas celulares. Las macromoléculas: proteínas, lípidos, ácidos nucleícos son reconocidas específicamente. Endocitosis Pinocitosis: ingestión de fluídosy moléculas pequeñas. Fagocitosis: Ingestión de partículas grandes (células muertas ) Ejemplo el colesterol. Viaja unido a una proteína (LDL= lipoproteína de baja densidad). Esta proteína se une a receptores específicos y el conjunto es endocitado. Las macromoléculas endocitadasson clasificadas en los ENDOSOMAS. Los lisosomasson los principales lugares de digestión intracelular Las hidrolasas ácidas son enzimas hidrolíticas que son activas en condiciones ácidas. El lumen del lisosoma se mantiene en un ph ácido por una ATPasa de H + de la membrana que bombea H + hacia el lumen. 7