Il Sistema di Endomembrane: Reticolo Endoplasmatico, Golgi e Vescicole, Schemi e mappe concettuali di Biologia Cellulare

Scarica Il Sistema di Endomembrane: Reticolo Endoplasmatico, Golgi e Vescicole e più Schemi e mappe concettuali in PDF di Biologia Cellulare solo su Docsity! Traduzione Modifiche post-traduzionali LOT _St& glio del polipeptide permette ai frammenti di ripiegarsi, assumendo forme differenti. L'aggiunta di zuccheri è importante per indirizzare e riconoscere le proteine. uppi fosfato altera 1a della proteina. IL SISTEMA DI ENDOMEMBRANE Il reticolo endoplasmatico rugoso (RER) e i ribosomi, il reticolo endoplasmatico liscio (REL), l'apparato del Golgi, l'apparato vacuolare interno (esocitosi ed endocitosi), i lisosomi. ‘ompartimenti intracellulari che sono sede di varie attività cellulari. Sono connessi da Cisterne del RE: sacchetti delimitati damembrana Un sottodominio del RER, gli elementi transizionali (ET), riveste un ruolo importante nella formazione delle vescicole di transizione, che trasportano I lipidi e le proteine del RE all'apparato del Golgi. tosuni ‘ Rugoso “Liscio | * Presenza di ribosomi. * Privo di ribosomi. * Sacche appiattite. SUIT. (aLe * Strutture tubulari. * Sîntesi di proteine destinate alle membrane. * Coinvolto nella lipidi di o disecrezione. | * Abbondante nelle cellule di secrezione. ren? La sintesi delle proteine destinate al sistema di endomembrane inizia sui ribosomi citoplasmatici che, subito . I RERè anche sede di molti altri processi come | glicoproteine(attacco di un oligosaccaride all’azoto dell’asparagina, N-glicosilazione), ripiegamento di ip), Formazione di ponti disolfuro tra residui di cisteina (disulfide isomerasi), riconoscimento ed eliminazione di quelle ripiegate in modo errato. (meccanismi post-traduzionali) Grazie al processo di degradazione associata al RE quest'ultime proteine invece di esser trasferite nel Golgi vengono degradate da proteasomi citosolici. (unfolded protein response and ER-Associated Degradation), in più si occupano dell’assemblaggio S&S è coinvolto nella detossificazione dei farmaci con aggiunta di idrossilici (citocromo P450), Degradazione del. [ (a) Ribosomi in assenza di microsomi] microsomi Igo a segnale” 7*NH ES È pro sequenza segnale {cen microsomi presenti ] Microsomi presenti 2 INTERNO DEL MICROSOMA Proteina rilasciate nel lume del RER Particella di riconoscimento del segnale, SRP: Riconosce e lega la sequenza. segnale permettendo l'adesione alla membrana del RE. 6 polipeptidi e una molecola di RNA 7S Afoguzione — prifpaoe + curo GIP sog) la) SAP Trasaotà Mi RED cantate de GP E del RE (p.531) * Rimangono nel RE * Oppure sono indirizzate: al complesso di Golgi, alle vescicole secretorie o ai lisosomi Movimento retrogrado, (b) Modello di maturazione delle cisterne La maggior parte della maturazione delle proteine effettuata all’interno del RE e dell’a.d.G. comporta la glicosilazione, cioè l’aggii i di i i glicoproteine: - Glicosilazione legata a N (N-glicosilazione) : implica l'aggiunta di una specifica unità oligosaccaridica all’atomo di azoto del gruppo amino-terminale di alcuni residui di asparagina. - Glicosilazione legata a O (O-glicosilazione) : implica l'aggiunta di un oligosaccaride all’atomo di ossigeno dei Maturazione delle proteine: all’interno delle pile del Golgi ciascuna cisterna contiene un distinto set di enzimi per la maturazione. - Biosintesi dell’oligosaccaride core * Maturazione dell'oligosaccaride core * Attacco della N-acetilgalattosamina * Fosforilazione delle proteine lisosomali * Rimozione del mannosio «Attacco della N-acetilgalattosamina Cisterne mediane Aggiunta di galattosio «Aggiunta di acido sialico *Attacco del solfato alla tirosina N-glicosilazione nel RE * Sintesi dell’oligosaccaride core costituito da 2 GICNAc, 9 mannosio, 3 glucosio. * Trasferimento dell’oligosaccaride core dal dolicolo ad un residuo di asparagina di una proteina. * Nel Complesso del Golgi glicosilazioni terminali danno origine ad una grande variabilità strutturale e funzionale delle catene oligosaccaridiche laterali delle proteine (glicosiltransferasi diverse). La glicosilazione inizia quando il dolicolo fosfato, un trasportatore (“carrier”) di oligosaccaridi, è inserito nella membrana del RE (Figura 12.7, © ). | gruppi GIcNAc e mannosio sono quindi aggiunti al gruppo fosfato del dolicolo fosfato ( @ ). L'oligosaccaride core crescente viene successivamente traslocato dal citosol al lume del RE da parte dell'enzima flipposi(@ ). All'interno del lume del RE vengono aggiunte altre unità di mannosio e glucosio (©). L'oligosaccaride core completo è quindi trasferito, come un'unità singola, dal dolicolo a un residuo di asparagina della proteina ricevente ( © ). Infine, l'oligosaccaride core attaccato alla proteina è aggiustato e modificato (©). @ La sintesi del core oligosaccaridico MEMBRANA DEL RE © ll dolicolo f LUME DEL RE Flippasi 4 Dolicolo-P-mannosio. 4 Dolicolo-P 3 Dolicolo-P-glucosio: 3 Dolicolo-P Protein: | ESOCITOSI= . ci ci , . | ENDOGITOSI= le cell intemalizzano | materiali esteri Una caratteristica fondamentale del traffico vescicolare è rappresentata dalle vie di secrezione, attraverso le quali le (a) Dopo 3 minuti, la maggior (b) Dopo 7 minuti, la maggior (€) Dopo 37 minuti, le proteine —(d) Dopo 117 minuti, le proteine parte delle proteine marcate parte delle proteine appena marcate si stanno marcate si trovano nei granuli si trova nel RE rugoso, marcate si è spostata concentrando nei vacuoli di zimogeno, pronti nell'adiacente apparato in condensazione per essere esportati nel lume. del Golgi (frecce). in prossimità del Golgi. dove è stata appena sintetizzata. *s i itutiva: processo * Secrezione regolata: le vescicole secretorie si accumulano nella cellula e si fondono con la membrana plasmatica in seguito a segnali extracellulari specifici (es. rilascio di neurotrasmettitori, insulina). secrezione costitutiva iterstizio ini membrana cellulare segnale ormonale / neurotrasmettitore * secrezione Nt: ,°, regolata vescicola Ù . apparato secretoria del Golgi itoplasma {ci Esocitosi (secrezione cellulare) scudo eviti, Cia ESTERNO DELLA CELLULA Vescicola secretoria Interno della vescicola Membrana Membrana della vescicola plasmatica Proteine della parte esterna della membrana della parte interna della membrana Proteine secretorie - Equilibri . * La maggior parte delle vescicole endocitiche si sviluppa in endosomi precoci che si fondono con vescicole del TGN acquisendo gli enzimi digestivi e maturando in lisosomi. ESTERNO CITOSOL DELLA CELLULA © La membrana si invagina «formando una tasca | Mem DITA contenente macromolecole — . ‘altri materiali provenienti. plasmatica w Proteine della parte esterna @ ia tasca comincia. della membrana ‘arestringersi, racchiudendo È al Proteine della parte interna della membrana Vescicole 3 atri neofle ‘invaginato, formando una avescicola. Interno ‘dalla membrana plasmatica, della vescicola trasportando il materiale | ‘proveniente dall'esterno | Membrana Tacchiuso da una membrana della vescicola derivante dalla membrana ‘plasmatica. Endocytosis Phagocytosis Pinocytosis Receptor-mediated Extracellular fluid endocytosis Coated vesicle vescicola rivestita rivestimento dî clatrina recettore adattina cargo [ vescicola di trasporto nuda molecole cargo (a) Triskoton di citrina Has * JB) Stnetura di un triskaton di citrina (e) Modello di assemblaggio di riskalin di clatrina Triskelion: unità strutturali di base dei reticoli di clatrina, sono strutture a tre gambe costituite da una proteina multimerica (tre grandi polipeptidi +tre piccoli polipeptidi). Membrana plasmatica 909 02) — Dinamina-GDP © © odinamina senza alcun nucleotide Citoplasma —_— 0,1 pm 4 Rivestimento di clatrina Vescicola Le vescicole rivestite da COPI e COPII si muovono tra il RE e le cisterne dell’apparato del Golgi Quelle rivestite da COPI sono circondate da COPI e dal fattore di ribosilazione dell’ADP (ARF), una piccola proteina che lega il GTP. [FanGeT oRGANELLES] coated vesicle Mido. CONPARTHENT * 7 docked membrana bersaglio transport cvrosoL vesicie © La vescicola appropriata viene © La fusione delle riconosciuta e legata da particolari membrane è favorita ine di ancoraggio presenti dall'interazione tra Membrana proteine ‘ggio pi donatrice Vescicola | sulla membrana. v-SNARE e t-SNARE. di trasporto © il legame dell'NSF GTPasi @ Una GTPasi Rab e delle SNAP favorisce Rab v-SNARE legata alla vescicola la dissociazione + in arrivo stimola dei complessi SNARE. l'associazione di v-SNARE Complesso | con t-SNARE. diancoraggio comple a forma comp esso SNAP elicoidale diancoragg 7 multisubunità t-SNARE Membrana bersaglio (È Selezione del cargo Proteine solubili, trasporto in massa sanità solubile con sequenza segnale riciclate Chinesina (proteina motrice) LDL-@, recettori delle LDL \ (ENDOCITOSI. misti. O) PERDITA DEL RIVESTIMENTO G Le LDL li clatrina ‘®__ Conco entrano FUSIONE CON DI TRASPORTO nella cellula L'ENDOSOMA \ per } FA i endocitosi mediata da colesterolo ) recettori idrolitici lisosoma | Metabolismo del perossido di idrogeno La funzione più evidente dei perossisomi nelle cellule eucariote è costituita dalla detossificazione dell'H303 da parte della catalasi che costituisce fino al 15% delle proteine totali dei perossisomi. Le ossidasi che generano H,0; nei perossisomi trasferiscono elettroni e ioni idrogeno (atomi di idrogeno) dai loro substrati all'ossigeno molecolare (03), riducendolo a H02. Usando RH; per indicare un substrato ossidabile, la reazione generale catalizzata dalle ossidasi può essere scritta come RH) + 0, — R + H,0,(12.3) Il perossido di idrogeno che si forma in questo modo viene decomposto dalla catalasi in due modi possibili. Di solito, la catalasi funziona detossificando due molecole di H703 simultaneamente, una ossidandola a ossigeno e l'altra riducendola ad acqua: 2H,0, + 0, — 2H,0 (12.4) Alternativamente, la catalasi può funzionare come una perossidosi, in cui gli elettroni derivati da un donatore organico sono usati per ridurre il perossido di idrogeno ad acqua: R'H, + H30, — R' + 24,0 (12.5) (il segno “primo” sul gruppo R indica semplicemente che questo substrato è verosimilmente diverso dal substrato della Reazione 12.3). Il risultato è lo stesso in entrambi i casi: il perossido di idrogeno viene degradato senza che esso lasci mai il perossisoma. Data la tossicità del perossido di idrogeno (che è il principale componente attivo di moltissimi disinfettanti), è logico che gli enzimi responsabili della produzione di perossido si trovino nello stesso compartimento della catalasi che ne catalizza la degradazione. | Ossidazione di acidi grassi > Attraverso il presso chiamato beta-ossidazione vengono ossidati gl grassi generando acetil-CoA il quale viene trasferito nel citosol dove entra nelle vi sintetiche o nel ciclo dell’acido citrico Metabolismo composti contenenti azoto (catabolismo acidi nucleici e proteine). Metabolismo dei composti contenenti azoto Tranne i primati, la maggior parte degli animali ha bisogno dell'urato ossidasi (detta anche uricasi) per ossidare l'urato, una purina che si forma durante il catabolismo degli acidi nucleici e di alcune proteine. Come le altre ossidasi, l'urato ossidasi catalizza il trasferimento diretto di atomi di idrogeno dal substrato all'ossigeno molecolare, formando H20;: urato + 0, — allantoina + H70,(12.6) Come detto in precedenza, l'H30, viene degradato immediatamente nei perossisomi a opera della catalasi. L'allantoina viene ulteriormente metabolizzata ed escreta dall'organismo come acido allantoico 0, nel caso dei crostacei, dei pesci e degli anfibi, come urea. Altri enzimi dei perossisomi coinvolti nel metabolismo dell'azoto comprendono le aminotransferosi. Gli appartenenti a questo gruppo di enzi aminoacidi agli a-chetoacidi: i catalizzano il trasferimento di gruppi aminici (—NH3*) dagli *HyN 0 O 0 III HI R-C_C_-07 + R-C-C-07 => Aminoacido a-chetoacido O 0 *HyN 0 I II III R_-C—-C—-07 + R'-C-C-07 a-chetoacido Aminoacido (12.7) Questi enzimi svolgono un ruolo importante nella biosintesi e nella degradazione degli aminoacidi, spostando i gruppi aminici da una molecola a un'altra (si veda la Figura 10-13). Perossisoma Catalasi attiva Vescicole Fosfolipide -—dalRE © rrotene di membrana Ribosomi del citosol Polipeptidi della catalasi Perossina Approfondimento p 326 Figura 12.24 Biogenesi dei perossisomi e importo di proteine. | nuovi perossisomi possono derivare dalla divisione di perossisomi preesistenti o dalla fusione di vescicole provenienti dal RE. © | lipidi e le proteine di membrana vengono aggiunti ai perossisomi preesistenti insieme ai © polipeptidi degli enzimi della matrice dei perossisomi, come la catalisi, e © a cofattori, come l’eme. © Nuovi perossisomi si possono formare per divisione di quelli preesistenti. © Inoltre, i perossisomi possono ottenere le proteine o formarsi de novo dalle vescicole derivanti dal RE.