RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

Mg. FANNY ELIZABETH LAZO MANRIQUE

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

Generalidades

Organización estructural

Funciones

Mecanismos de importación de proteínas

Antecedentes históricos

En el siglo XIX, el citólogo francés Garnier describió una estructura filamentosa a la que llamó ergastoplasma y la presencia de esta estructura era fundamental en las células secretoras y este material variaba en forma y cantidad dependiendo de las diferentes fases del ciclo de secreción.

A fines del siglo XIX y principio del siglo XX los estudiosos del sistema nervioso Wundt, 1902 y Gray 1918, habían observado unas estructuras intracelulares perinucleares a las que denominaron cuerpos o gránulos de Nissl, estaban en gran número en el punto de origen de la dendrita y ausentes en el axon.

En 1945 con la llegada del M. electrónico Albert Claude y Keith Porter en una célula intacta de fibroblasto de embrión de ave logran reconocer varias mitocondrias, el aparato de Golgi y un sistema reticular, al cual Porter dio el nombre de RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO el cual se presentaba como una vasta red de canales hechos de membrana y lo llamó así porque se encontraba más concentrado hacia el interior (endoplasma) que a la periferia de la célula (ectoplasma).

En 1955 Sanford y col., observan que el RE se extiende por todo el citoplasma y está más condensado en las áreas de los cuerpos de Nissl. Ahora se conoce que los cuerpos de Nissl son los ribosomas., que además de estar libres en el citoplasma, están adosados a la membrana del RE

El RE presenta dos regiones claramente distinguidas tanto funcional como morfológicamente: El Retículo endoplasmático liso (REL) y el Retículo endoplasmático rugoso (RER). En ambos casos el RE consiste de un intrincado sistema de estructuras membranosas interconectadas entre sí.

El RER presenta una estructura parecida a una serie de sacos aplanados, mientras que el REL tiene una estructura tubular. La diferencia morfológica más evidente entre ambas regiones es la presencia de ribosomas sobre la superficie externa de la membrana del RER y su ausencia en el REL. Juntos se encuentran limitando un mismo espacio intracelular denominado LUMEN. (Lodish y cols.,2000; Karp, 1996; Alberts y cols.2002).

EL RETICULO ENDOPLASMATICOEl plegamiento repetido de la membrana del RE en las regiones del RER y del REL crea 2 tipos de espacios o canales: 1) La luz del lumen del RE (canal interno entre las superficies internas opuestas entre si de la lámina de la membrana plegada 2)canal citosólico externo el cual baña las superficies externas opuestas de la membrana plegada y tachonada de ribosomas.

Reconstrucción tridimensional del ER rugoso y liso de una célula hepática. El ER rugoso forma ordenados montones de membranas planas, cada una de las cuales tiene un espacio luminal de entre 20 y 3 nm de ancho. La membrana del RE liso está conectada a estas cisternas y forma una fina de red de túbulos entre 30 y 60 nm de díametro. (De R.V. Krstic, Ultraestructure of the Mamnalian Cell. New YorK: Springer- Velrlag, 1979.)

Evolución del retículo endoplasmático• Es posible que en una célula

procarionte muy antigua la membrana plasmática, con su ADN adherido se hubiera invaginado hasta formar una envoltura de dos capas de membranas que rodearan al ADN por completo. Se supone que esta envoltura finalmente se desprendió de la membrana plasmática en su totalidad, para originar un compartimiento nuclear rodeado por una doble membrana. Otras porciones de la misma membrana formaron el RE, al que se adhirieron algunos ribosomas. Éste esquema hipotético explicaría por qué el espacio entre la membrana interna y la externa del núcleo se continúa con la luz del RE

Las células eucariontes contienen un conjunto de orgánulos delimitados por membranas

Sección ultrafina de una célula exocrina de páncreas de perro. En la parte inferior izquierda se observa una porción del núcleo y de la envoltura nuclear. El citosol esta lleno de láminas densamente empaquetadas de retículo endoplasmático. Recubierto de ribosomas. (Por cortesía de Lelio Orci)

El retículo endoplasmático rugoso. El retículo endoplasmático rugoso se compone de filas paralelas de membranas presentadas como canales aplanados. El esquema tridimensional muestra los pliegues de retículo. Los cuerpos redondos pequeños unidos al retículo son ribosomas. Se sabe que las célula con gran cantidad de retículo endoplasmático rugoso tienen un papel importante en la síntesis de proteínas

El aparato de Golgi. En esta vista al microscopio electrónico, el aparato de Golgi aparece como una pila de membranas aplanadas. Nótese que los sacos aplanados que forman las cisternas, se hinchan a ambos extremos y desaparecen para formar sacos cerrados llamados vesículas. Estas pueden contener productos originados en el retículo endoplasmático, pero se modifican y se empacan en el aparato de Golgi.

Vesículas Cisternas

FUNCIONES DEL REL Síntesis de lípidos y reciclamiento de membranas.- Siendo el REL, el sitio principal de

síntesis de lípidos, se encuentra muy desarrollado en células que producen grandes cantidades de estas moléculas como el hígado, la glándula mamaria activa y las células intestinales.

También es el sitio del reciclamiento o biogénesis de membranas.- pues juega papel importante en la síntesis de fosfolípidos de membrana que provienen del interior del RE para reemplazar la envoltura nuclear, como parte del reciclamiento de membranas del aparato de Golgi o para formar nuevos lisosomas y mitocondrias, incluso para reemplazar la membrana del RE mismo.

Detoxificación Celular .- En algunos órganos como el hígado y pulmón, el REL es la organela involucrada en la desintoxicación de drogas, alcohol, barbitúricos y otros xenobióticos potencialmente peligrosos. Cuando grandes cantidades de compuestos tóxicos están en circulación, se observa un gran incremento del REL, pero una vez que la droga ha sido eliminada del sistema por medio de la orina o la bilis, el REL adicional desaparece a corto plazo, como resultado de la actividad de los lisosomas. Las reacciones de conversión de estos compuestos a compuestos menos peligrosos son catalizadas por oxidasas (incluyen la P450) localizadas en la M. del REL, estas enzimas carecen de sustrato específico y son capaces de oxidar miles de compuestos hidrofóbicos convirtiéndolos en hidrofílicos para ser solubles en agua y puedan ser transportados al riñón y excretados en la orina.

Síntesis de hormonas esteroides en células endocrinas y de la corteza adrenal:

Las enzimas involucradas en la biosíntesis de esteroides a partir del colesterol, también se encuentran en la M. del REL, especialmente en las células de las glándulas endocrinas y las células de Leydig. Ambos tipos celulares responden a un estímulo hormonal sintetizando hormonas esteroides.

Secuestramiento del calcio:- El calcio activa la contracción muscular. Las células musculares responden a una variedad de estímulos por la movilización del ion calcio. El REL de células musculares se encuentra altamente especializado y desempeña un papel preponderante en el ciclo de contracción-relajación muscular y recibe el nombre de retículo sarcoplásmico. El calcio se acumula dentro de REL a través de la función de una bomba perteneciente a la familia de las ATPasas que secuestra el calcio o es dependiente de calcio y lo almacenan.

Funciones del RER Es abundante en las células secretoras y es el punto de entrada a la ruta de

secreción donde las proteínas precursoras encuentran la maquinaria necesaria para su GLICOSILACIÓN, sulfatación, fosforilación y plegamiento.

El RER juega un papel importante en la biosíntesis de proteínas. Sus membranas son el sitio de producción de todas las proteínas

transmembranales y de secreción para la mayoría de organelas celulares, incluyendo el RE, el aparato de Golgi, los lisosomas, endosomas, vesículas de secreción y la membrana plasmática.

Las proteínas precursoras son dirigidas desde el citosol a la membrana del RER e insertadas o transportadas a través de la membrana al lumen durante, o inmediatamente después de su síntesis en el proceso conocido como translocación.

Es el sitio de control de calidad, en donde las proteínas procesadas erróneamente son enviadas al citoplasma y degradadas en los lisosomas.

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Clases de proteínas secretoras en mamíferos

RIBOSOMASLos ribosomas son pequeñas partículas compuestas por proteínas ribosomales (sintetizadas en el citosol) y RNA ribosomal (RNAr, sintetizado en el nucleolo), que funcionan como superficie para la síntesis de proteínas.

Cada ribosoma consta de una subunidad grande y otra pequeña, que se elaboran en el nucleolo y se vierten como entidades separadas hasta el citosol, no formando un ribosoma como tal hasta que no se inicie la síntesis de proteínas. Componentes moleculares de los ribosomas:

En procariontes: Las dos subunidades del ribosoma se conocen como 30S la pequeña y 50S la subunidad grande, debido a su velocidad de sedimentación en un campo gravitacional. Estas dos subunidades se combinan para formar un ribosoma (monosoma) de un coeficiente de sedimentación de 70S. La subunidad de 30S es alargada y asimétrica, contiene una molécula de RNAr de 16S y está formada por 21 proteínas . La subunidad de 50S es más corta y gruesa, contiene dos moléculas de RNAr: una grande de 23S y otra pequeña de 5S y está formada por 33 proteínas.

En eucariontes : La subunidad pequeña tiene un valor de sedimentación de 40S (formada por 34 proteínas y una molécula de RNAr de 18S); la subunidad grande tiene un valor de sedimentación de 60S (consiste en 49 proteínas y 3 moléculas de RNAr, con valores de 5S, 5. 8S y 28S, respectivamente.

MONOSOMAS Subunidades rRNAs Proteínas

Procariontes 70S 30S 16S 21

50S 23S+5S 33

Eucariontes 80S 40S 18S 34

60S 28S+5S+5.8S 49 aprox.

La subunidad pequeña tiene un sitio para la fijación del RNAm, un sitio P para la fijación del peptidil RNAt un sitio A para la fijación de los aminoacil RNAt; la subunidad grande se limita a catalizar la formación de los enlaces peptídicos.

Las proteínas ingresan a los orgánulos por medio de tres mecanismos

• 1) Las proteínas que se mueven desde el citosol hacia el núcleo se transportan a través de los poros nucleares que penetran las membranas nucleares interna y externa.

• 2) Las proteínas que se mueven desde el citosol hacia el RE, las mitocondrias, los cloroplastos o los peroxisomas atraviesan la membrana del orgánulo por intermedio de translocadores proteicos localizados en ésta. Las proteínas deben ser desplegadas para cruzar sinuosamente la membrana

• 3) Las proteínas que se mueven desde el RE hacia un compartimiento del sistema endomembranoso o desde él, se transportan por medio de vesículas de transporte, que se cargan con proteínas desde el espacio interior de un compartimiento o luz a medida que se despegan de su membrana. Las vesículas descargan su contenido en un segundo compartimiento y se funden con la membrana. En este proceso también se envían lípidos y proteínas de membrana

Los orgánulos delimitados por membranas importan proteínas por uno de tres mecanismos posibles.

• Todos estos procesos requieren energía.

• La proteína permanece plegada durante el transporte de los mecanismos 1 y 3.

• Por lo general la proteína debe desplegarse en el mecanismo 2

“Mapa de carreteras” simplificado del tráfico proteico. Las proteínas pueden desplazarse de un compartimiento a otro por medio de un transporte regulado (en rojo), por medio de transporte de membrana (azul), o por medio de transporte vesicular (verde). Las señales que dirigen el camino de una proteína determinada a través del sistema, determinando su localización definitiva en la célula, están contenidas en la secuencia de aminoácidos de la proteína. El viaje comienza con la síntesis de una proteína sobre el ribosoma y termina cuando se ha alcanzado el destino final. En cada una de las estaciones intermedias (recuadros) se toma una decisión respecto a si la proteína será retenida en el compartimiento o bien continuará el viaje. En principio, se requiere una señal determinada tanto para retener la proteína en el compartimiento como para no retenerla. Por ejemplo, el transporte vesicular de proteínas desde el ER, a través del complejo de Golgi, hasta la superficie celular, parece que no necesita de ninguna señal específica; las señales de retención específicas se requieren por consiguiente para retener las proteínas en el ER y en el complejo de Golgi, cuyas proteínas especializadas radican ahí.

Transporte de vesículas revestidas

Señal de retención en el Golgi

Señal de retención en el RE

Señal nuclear

Señal mitocondrial

Las proteínas pueden ser sintetizadas en ribosomas “libres” o “unidos a membrana”. Las proteínas sintetizadas por ribosomas libres son liberadas al citosol. Algunas tienen señales que las dirigen a orgánulos, como el núcleo o la mitocondria. Las proteínas sintetizadas por ribosomas “unidos a membrana”, pasan al retículo endoplasmático, atraviesan el Golgi y finalmente llegan a la membrana plasmática, a menos que contengan una señal que origine su detención en algunos de los pasos de la ruta. También pueden ser dirigidas hacia otros orgánulos, como los lisosomas.

En definitiva, los ribosomas participan en la síntesis de las proteínas que tendrán un destino u otro según que sean formadas por ribosomas libres o por polirribosomas adheridas a las membranas del RER:

Ribosomas libres y unidos a membranas. Tanto para sintetizar las proteínas que quedan en el citosol como las que serán transportadas hacia los orgánulos delimitados por membranas, entre ellas al ER, se utiliza el mismo conjunto de ribosomas. Los ribosomas que traducen las proteínas citosólicas permanecen libres en el citoplasma. Para las proteínas que están destinadas al RE, un código señal (rojo) sobre la cadena polipeptídica naciente dirige el ribosoma hacia la membrana del RE. Muchos ribosomas se unen a cada molécula de RNAm para formar un polirribosoma. Al final de cada ciclo de síntesis de proteína, las subunidades ribosómicas se liberan volviéndose a incorporar al conjunto común en el citosol.

1er MECANISMO: TRANSPORTE DE PROTEÍNAS HACIA EL NÚCLEO, A TRAVÉS DE LOS POROS NUCLEARES

La membrana nuclear externa se continúa con el RE.- La membrana doble de la envoltura nuclear está penetrada por los poros nucleares. No se muestran los ribosomas que normalmente se hallan unidos a la superficie citosólica de

la membrana del RE y a la membrana nuclear externa.

El complejo del poro nuclear forma una puerta a través de la cual las moléculas entran y salen del núcleo

• Cada complejo de poro está compuesto por un gran número de subunidades proteicas diferentes. Las fibrillas proteicas protruyen por ambos lados del complejo; sobre el lado nuclear convergen para formar una estructura similar a una jaula. El espacio entre las fibrillas es bastante amplio como para no obstruir el acceso a los poros.

Las proteínas destinadas al núcleo se transportan en forma activa a través de los poros nucleares

• Primero, proteínas citosólicas especializadas, llamadas receptores de transporte nuclear, se unen a las futuras proteínas nucleares, que llevan una señal de distribución: secuencias cortas de AA que contienen varias lisinas o argininas con carga (+). El complejo resultante es guiado hacia un poro nuclear por las fibrillas que se extienden desde el poro hasta el citosol, por medio de un proceso que usa energía provista por hidrólisis de GTP.

• La unión de la proteína nuclear con el poro permite la apertura de éste y el transporte activo de la proteína nuclear con sus receptores adheridos hasta el núcleo.

• Los receptores se exportan de vuelta a través de los poros hacia el citosol donde se reutilizan.

• Un tipo similar de receptor opera en dirección opuesta, exporta los ARN desde el núcleo.

2do Mecanismo: Transporte a través de membranasLos códigos señal conducen a las proteínas al orgánulo correcto

• A.- Las proteínas destinadas al RE poseen un codigo señal N-terminal que las conduce hacia ese orgánulo, mientras que las destinadas a permanecer en el citosol carecen de él.

• B.- En un experimento se cambia la posición de los dos tipos de proteínas: se quita el código señal de la proteína del RE y se lo adhiere a la citosólica.

• El resultado es que las proteínas alteradas son redirigidas y cada una termina en una localización anormal en la célula. Este experimento indica que el código señal para el RE es necesario para dirigir una proteína hacia allí.

ALGUNOS CÓDIGOS SEÑAL TÍPICOS

Dos clases de proteínas se transfieren desde el citosol hacia el RE:

1) Las proteínas hidrosolubles son translocadas por completo a través de la membrana del RE y se liberan en su luz

2) Las futuras proteínas transmembranas son translocadas solo en parte y quedan embutidas en la membrana del RE , residiendo allí.

La hipótesis señal original:Visión simplificada de la translocación de una proteína a través de la membrana del RE. Tal como se propuso originalmente. Cuando el péptido señal emerge del ribosoma, dirige al ribosoma hacia una receptor proteico de la membrana del RE. Se postula que ha medida que va siendo sintetizado, el polipéptido se va translocando a través de la membrana del RER, atravesando un poro proteico asociado con el receptor. El péptido señal es eliminado durante el proceso de la traducción y la proteína madura es libera al lumen del RE, inmediatamente después de ser sintetizada. En términos actuales sabemos que la hipótesis es correcta, pero además de los componentes que se muestran en esta figura, son necesarios otros . Por ejemplo, la peptidasa señal que elimina el péptido señal.

Un código señal para RE y una PRS dirigen el ribosoma hacia la membrana del RE

• El código señal de RE es guiado hacia la membrana del RE con la ayuda de: 1) Una partícula de reconocimiento de señales (PRS) presente en el citosol, que se une al código de señal cuando es expuesto sobre el ribosoma y 2) Un receptor de PRS inmerso en la M. del RE.

• La PRS se une al código señal expuesto y al ribosoma. El complejo PRS-ribosoma luego se une al receptor de la PRS en la membrana del RE. Se libera entonces la PRS, en tanto el ribosoma pasa a un canal de translocación proteica en la membrana del RE. Este canal inserta luego la cadena polipeptídica en la membrana y comienza a transferirla a través de la bicapa lipídica. Para las proteínas solubles los códigos señal están casi siempre en el N-terminal- funciona abriendo el canal de translocación.

El péptido señal permanece unido al canal, mientras el resto de la cadena proteica es enhebrada a través de la membrana como un bucle grande. En algún momento de la translocación una peptidasa señal, localizada en el lado luminal de la M. del RE, desprende el código señal; se libera entonces el péptido señal del canal de translocación y se degrada con rapidez a AA. Una vez que el C-terminal de la proteína pasó a través de la M. se libera la proteína en la luz del RE.

Una proteína soluble cruza la membrana del RE y entra en la luz del RE

• Un canal de translocación proteico se une al código señal y transfiere activamente el resto del polipéptido a través de la bicapa lipídica como un bucle. En algun punto durante el proceso de translocación, una peptidasa secciona el péptido señal de la proteína naciente. El canal de translocación abre y eyecta entonces el código señal dentro de la bicapa, donde se degrada. Se libera el péptido translocado como una proteína soluble dentro de la luz del RE. Se considera que la proteína que sirve como tapón se une desde la luz del RE para cerrar el canal inactivo. En el dibujo para mayor claridad se omitió el ribosoma unido a la membrana.

SEÑALES DE COMIENZO Y DETENCIÓN DETERMINAN LA DISPOSICIÓN DE UNA PROTEÍNA TRANSMEMBRANA EN LA BICAPA LIPÍDICA DEL RE

• No todas las proteínas que ingresan al RE son liberadas hacia su luz, algunas permanecen embutidas en la membrana como proteína transmembrana. Un código señal N-terminal para RE (rojo) inicia la transferencia como en el caso de la proteína soluble. Además la proteína tiene también una segunda secuencia hidrófoba, que es una secuencia de detención de transferencia (anaranjado).

• Cuando esta secuencia entra en el canal de translocación, este descarga los laterales de la proteína en la bicapa lipídica. El código señal N-terminal se secciona y deja la proteína transmembrana anclada en la membrana, con una orientación definida, con su extremo N-terminal sobre el lado luminal y el C-terminal sobre el lado citosólico. La síntesis proteica sobre el lado citosólico continúa hasta completarse.

Cómo se integra en la membrana del ER una proteína transmembrana de un solo paso con un péptido señal cortado. En este modelo hipotético el proceso de translocación cotranslocación se inicia con un péptido señal amino terminal de ER (rojo) que actúa como señal de transferencia. Sin embargo, además del péptido de inicio de transferencia la proteína contiene un péptido de paro de transferencia. (naranja). Cuando el péptido de paro de transferencia entra en el trasnlocador e interactúa con un lugar de unión determinado, el translocador pasa a su estado inactivo y descarga la proteína lateralmente en la bicapa lipídica.

Una proteína transmembrana de pase doble emplea una secuencia de comienzo de transferencia interna para integrarse en la membrana del RE

• Un código señal interno del RE (rojo) actúa como una señal de comienzo de transferencia e inicia la transferencia de la cadena polipeptídica. Como el código señal N-terminal para el RE, esta señal interna se reconoce por medio de una PRS que lleva el ribosoma hacia la membrana del RE (no presentada). Cuando en el canal de translocación entra una secuencia de detención de transferencia (anaranjado), el canal descarga ambas secuencias dentro del plano de la bicapa lipídica. No se secciona la secuencia de comienzo de transferencia ni la de detención y la cadena polipeptídica entera permanece anclada en la membrana como una proteína transmembrana de paso doble. Las proteínas que atraviesan más veces la membrana contienen un mayor número de pares de secuencias de detención y comienzo, por lo que se repite el mismo proceso en cada par.

Las proteínas del grupo 1 atraviesan la membrana una vez; el N terminalqueda en el lado distalel C-terminal queda en el citosol

Las proteínas del grupo II tienen el C terminal en el lado distal; N-terminalse sitúa en el citosol

Las proteínas con múltiples regiones de membrana tienen dominios internos y regiones N-terminales y C-terminales expuestas a cada lado

Las proteínas residen en las membranas mediantes regiones hidrofóbicas de α-hélice, que abarca la bicapa lipídica.

EL MOLDE DE ARN MENSAJERO

La localización de una señal de alto a la transferencia en la secuencia del polipéptido determina la proporción de la molécula que ha pasado a través de la membrana y la proporción que permanece detrás en la cara citosólica de la membrana. En ausencia de una señal de alto a la transferencia, la proteína entera es secretada a través de la membrana en el lumen.

Resumen esquemático de los eventos que podrían explicar como un polipéptido transmembranal llega a estar colocado en la membrana de tal manera que más de una región de la molécula está incluida en la bicapa de lípidos. (a) La descarga vectorial tiene lugar a través de la membrana hasta que (b) es interrumpida por una señal de alto a la transferencia que llega a ser incluida en la membrana. (c) La traducción continua pero el ribosoma se desplaza ligeramente y permanece desplazado hasta que (d) se traduce una secuencia interna péptido señal y (e) sirve para regresar el ribosoma y la membrana en una localización diferente del sitio que ocupaba primero, creando un asa de polipéptido. (f) Conforme aparece cada señal de alto a la transferencia durante la traducción, se proporciona otra ancla en la membrana. La cadena terminada pude cruzar membrana más de una vez, dependiendo del número de señales de alto a transferencia en la secuencia del polipéptido.

Importación de proteínas por la mitocondria

El péptido señal amino terminal del precursor es reconocido por receptores que al parecer existen en la membrana externa de la mitocondria. El complejo del receptor y la proteína adherida se difunde lateralmente en la membrana hacia un sitio de contacto, donde se transfiere a través de las membranas externa e interna por medio de una proteína translocadora en lugares especiales de contacto. Este transporte está impulsado inicialmente por el gradiente electroquímico existente a través de la membrana interna, y después por la hidrólisis de ATP. En la matriz mitocondrial, el péptido señal es eliminado por una peptidasa de señal, formándose la proteína madura. El péptido señal libre es rápidamente degradado. No se muestran a las proteínas chaperonas que ayudan a extraer las proteínas a través de las membranas y a replegarlas.

La translocación al espacio tilacoidal de

los cloroplastosLa cadena polipeptídica precursora contiene un péptido señal amino terminal de cloroplasto (en rojo), seguido inmediatamente por un péptido señal de tilacoide (en naranja). El péptido señal de cloroplasto inicia la translocación al estroma a través de un lugar de contacto entre membranas, mediante un mecanismo similar al utilizado para la translocación a la matriz mitocondrial. Entonces, este péptido señal es eliminado, desenmascarando el péptido señal de tilacoide, el cual inicia la translocación a través de la membrana del tilacoide.

3er Mecanismo: A TRAVÉS DE VESICULAS DE TRANSPORTELas vesículas de transporte conducen proteínas solubles y de membrana entre los compartimientos: Las vesículas brotan de una membrana y se fusionan con otra y llevan los componentes de la membrana y las proteínas solubles entre los compartimientos celulares

• Cada compartimiento encierra un espacio o luz . El espacio extracelular y cada compartimiento delimitado por una membrana (sombreado en gris) se comunican entre sí por medio de vesículas de transporte. En la vía secretoria externa (flechas rojas) las moléculas proteicas se transportan desde el RE, a través del aparato de Golgi, hacia la membrana plasmática o (por medio de los endosomas tardíos) hacia los lisosomas. En la vía endocítica interna (flechas verdes), vesículas derivadas de la membrana plasmática ingieren moléculas extracelulares y las envían a los endosomas tempranos y luego por medio de los endosomas tardíos a los lisosomas.

EL BROTE VESICULAR ESTÁ INDUCIDO POR EL MONTAJE DE LA CUBIERTA PROTEICA

• Vesículas recubiertas con clatrina transportan moléculas seleccionadas de carga: Los receptores de carga, con sus moléculas unidas a ellos, son capturados por las adaptinas, que también unen las moléculas de clatrina a la superficie citosólica de las vesículas emergentes. Las moléculas de la proteína dinamina se ensamblan alrededor del cuello de estas vesículas; una vez ensambladas, estas moléculas hidrolizan el GTP que tienen unido y, con la ayuda de otras proteínas reclutadas en el área, desprenden la vesícula. Después de completar el brote, se eliminan las cubiertas proteicas y la vesícula desnuda puede fusionarse con su membrana diana.

Algunos tipos de vesículas recubiertas

Una clase diferente de vesículas recubiertas llamada Vesícula recubierta COP , se halla comprometida en el transporte de moléculas entre el RE y el aparato de Golgi y de una parte de este último hacia otra.

La especificidad del acoplamiento vesicular depende de las SNARE

• Las SNARE ayudan a dirigir las vesículas de transporte a sus membranas diana: Las vesículas que brotan de una membrana llevan proteínas marcadores específicas llamadas SNARE vesiculares :

• (v-SNARE) sobre sus superficies, que se unen a SNARE diana complementarias: (t-SNARE) sobre la membrana diana. Se considera que muchos pares de V-SNARE y t-SNARE desempeñan un papel crucial al guiar a las vesículas de transporte a sus membranas diana correspondientes.

Las proteínas SNARE desempeñan un papel central en la fusión de las membranas

• El apareamiento de las V-SNARE con las t-SNARE fuerza a las dos bicapas lipídicas a una aproximación estrecha . Entonces los lípidos fluyen entre ambas y las membranas se fusionan. En una célula es posible que otras proteínas reclutadas para la fusión cooperen con las SNARE para iniciarla. Proteínas adicionales ayudan a apartar a las SNARE.

Muchas proteínas se glucosilan en el RE

• Casi tan pronto como la cadena polipeptídica ingresa en la luz del RE se glucosila por el agregado de cadenas laterales de oligosacáridos a determinadas asparaginas del polipéptido. Cada cadena de oligosacárido se transfiere a la asparagina como una unidad intacta, a partir de un lípido llamado dolicol. Las asparaginas que se glucosilan están presentes siempre en las secuencias tripeptídicas asparagina-X-serina o asparagina-X-treonina, donde X puede ser cualquier aminoácido que no sea la prolina.

GLICOSILACION DE LAS PROTEINAS EN EL RE

Las proteínas N-glicosiladas. (a) EL primer azúcar de un oligosacárido esta unido a un grupo unido de una asparagina de la cadena lateral que se proyecta del polipéptido. (b) El oligosacarido predominante de proteínas N-glicosiladas producidas en el RE rugoso consta de residuos de glucosa, manosa y N-acetilglucosamina en el número y organización que se muestran. Muchas de estas unidades de azúcar son eliminadas después durante el procesamiento de las proteínas en el Aparato de Golgi.

N-glicosilación de proteínas en el RE rugoso. El oligosacárido es sintetizado azúcar por azúcar sobre la molécula de lípido dolicol unida a la membrana, a la cual se une el primer residuo de azúcar por un enlace pirofosfato. Casi tan pronto como un residuo receptivo de asparagina del polipéptido en crecimiento pasa a través de la membrana, se transfiere una cadena completa de oligosacárido desde el lípido donador y se une por covalencia al aminoácido en una reacción catalizada por la enzima unida a la membrana glicosil transferasa. Después de que se ha liberado la proteína terminada en el lumen del RE, viaja al aparato de Golgi, donde el oligosacárido es procesado ampliamente para eliminar todo, menos los dos residuos de N-acetilglucosamina y tres de los nueve de manosa.

Estructura del oligosacárido unido a asparagina (unido a N) que es añadido a la mayoría de las proteínas en la membrana del RER . Los cinco residuos de azúcar mostrados en el recuadro gris forman la “región central” de este oligosacárido. En el complejo de Golgi se produce una profunda reordenación y recorte de los azúcares y en muchas proteínas únicamente sobreviven a este proceso estos cinco residuos. Solamente se glucosilan las asparaginas que se hallan en la secuencia Asn-X-Ser o Asn-X-Thr, siendo X cualquier aminoácido que no sea la prolina. Estas secuencias se presentan en frecuencias mucho menores en glucoproteínas que en proteínas citosólicas no glucosiladas; evidentemente ha habido una presión selectiva en contra de estas secuencias durante la evolución de las proteínas, probablemente porque la glucosilación en demasiados residuos podría interferir con el plegamiento de la proteína.

Acil transferasa

Fosfatasa Colina Fosfotransferasa

FosfatidilcolinaDiacilglicerolAcido

Fosfatidico

Síntesis de fosfatidilcolina. Este fosfoslípido es sintetizado a partir de Acil coenzima A (Acil graso CoA), glicerol 3-fosfato y citidín-bifosfocolina (CPD-colina)

Proteínas intercambiadoras de fosfolípidos. Debido a que los fosfolípidos son insolubles en agua, su transferencia entre membranas requiere la participación de una proteína transportadora. Las proteínas de intercambio de fosfolípidos son moléculas hidrosolubles que transportan una sola molécula de fosfolípido a la vez; pueden tomar una molécula lipídica en una membrana y liberarla en otra membrana, redistribuyendo así los fosfolípidos entre los compartimientos rodeando la membrana. La transferencia de fosfatidilcolina (PC) desde el RE hacia la mitocondria puede ocurrir, en principio, sin aporte exterior de energía debido a que la concentración de PC es alta en la membrana del RE (donde se sintetiza) y baja en la membrana mitocondrial externa. Puede predecirse que debe existir una flipasa en la membrana mitocondrial externa que equilibre las concentraciones de lípidos entre las dos mitades de las membranas externa, y un mecanismo de transferencia de lípidos entre la membrana mitocondrial externa y la interna. Sin embargo, estos procesos todavía no se han descubierto.

SE CONTROLA LA SALIDA DEL RE PARA GARANTIZAR LA CALIDAD DE LA PROTEÍNA

• Las chaperonas previenen que las proteínas mal plegadas o ensambladas en forma parcial, abandonen el RE: Las proteínas mal plegadas se unen a las proteínas chaperonas en la luz del RE y por eso quedan retenidas, mientras que las que están plegadas normalmente se trasladan en vesículas de transporte hacia el aparato de Golgi. Si las proteínas mal plegadas no pueden volver a plegarse en forma adecuada, se las transporta hacia el citosol, donde se degradan.

LAS PROTEÍNAS SE MODIFICAN Y SE DISTRIBUYEN POSTERIORMENTE EN EL APARATO DE GOLGI

• Se considera que tanto la red cis como la red trans del Golgi son importantes para distribuir las proteínas.

• Las proteínas que ingresan en la red cis pueden moverse hacia adelante a través de las pilas del Golgi o si contienen una señal de retención en el RE, regresar al RE; las proteínas que salen de la red Trans se distribuyen de acuerdo con el hecho de si son destinadas a los lisosomas o a la superficie celular.

• Muchos de los grupos de oligosacáridos que se agregan a las proteínas en el RE sufren modificaciones posteriores en el aparato de Golgi

Transporte cotraduccional.- Es el transporte de una proteína hacia el lumen del RE conforme se va sintetizando.

Transporte postraduccional.- Es el transporte de una proteína hacia una organela, después de haber sido sintetizada integramente en el citosol

Hacia una educación de calidad con equidadHacia una educación de calidad con equidad

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Muchas GraciasMuchas Gracias