Il complesso sistema delle vescicole rivestite e il loro ruolo cellulare

Tipi di vescicole rivestite

La maggior parte, se non la totalità, delle vescicole che trasportano materiale attraverso il sistema delle endomembrana, è circondata da un rivestimento proteico, sono state identificate diversi tipi distinti di vescicole rivestite:

- vescicole rivestite da COPII (cop è una sigla che indica le proteine del rivestimento dall’inglese coat proteins). Mediano la prima tappa del percorso biosintetico, spostando i materiali in avanti dal reticolo endoplasmatico al complesso di Golgi. Il rivestimento da COPII contiene 5 subunità proteiche che selezionano e concentrano determinati componenti che trasportano.

N.B. = le proteine che vengono racchiuse nelle vescicole ma che non sono specificamente selezionate per l’inclusione, di dicono che si muovono per il flusso di massa.

N.B. = fra le proteine del rivestimento di COPII c’è una piccola proteina che si lega al GTP chiamata SAR che come altre proteine che si legano al GTP, regola l’assemplaggio e il disassemblaggio del rivestimento della vescicola

Funzione delle vescicole COPI

- vescicole rivestite da COPI: spostano il materiale in un senso retrogrado, all’indietro, dal Golgi al reticolo endoplasmatico. Questo processo, riporta indietro al reticolo, le proteine che erroneamente sono state incluse nel trasporto. Ogni compartimento, infatti, cerca di mantenere la propria composizione grazie a due meccanismi:

- ritenzione delle molecole residenti che sono escluse dal trasporto e il recupero delle molecole “sfuggite“ per sbaglio che vengono rispedite indietro nel complesso di appartenenza.

Le proteine che normalmente risiedono nel reticolo endoplasmatico, ad esempio contengono alle loro estremità “C“ corte sequenze d’aminoacidi che servono da segnali di recupero che per le proteine solubili del R.E. è il KDL, assicurando il loro ritorno al reticolo in caso di sbaglio. Le vescicole di COPI appunto funzionano in tal senso perché il loro recettore specifico riesce a riconoscere tali sequenze .

N.B. = tale rivestimento contiene una proteina che si lega al GTP dette ARF1, il cui GTP legato deve essere idrolizzato prima che il rivestimento si possa dasassemblare.

Ruolo delle vescicole di latrina

- vescicole rivestite da latrina: smistano il materiale (enzimi idrolitici e proteine di membrana) che si accumula nel TGN (la rete trans del Golgi) da questa regione agli endosomi, ai lisosomi e ai vacuoli delle piante. Esse spostano anche i materiali della membrana plasmatica ai compartimenti citoplasmatici lungo la via endocitotica e sono anche coinvolte nel traffico degli endosomi e dai lisosomi. Tale tipo di rivestimento è organizzato da complessi proteici detti adattatori che della parte citosolica si legano alle molecole di latrina (che forma così un’impalcatura a nido d’ape) e dalla parte interna, (quella dove si lega la proteina alla vescicola) si legano a segnali di smistamento nelle code citosoliche delle proteine integrali di membrana, le cui alcune fungono da reattori che legano molecole specifiche del carico all’interno del lume della vescicola. La latrina serve a guidare la gemmazione della vescicola della membrana. Una volta che la vescicola è gemmata dal TGN il rivestimento di clatrina, si perde e le vescicole senza rivestimento procedono verso la loro destinazione.

Il primo passo, infatti, nella formazione della vescicola è il reclutamento degli adattatori alla superficie citosolica del T.

Processo di indirizzamento delle vescicole

Una volta entrata nelle cisterne cis del golgi, le proteine solubili lisosomali sono riconosciute da un enzima che trasferisce una N-acetilglucosamina ad uno o più residui di mannosio d’oligosaccaridi legati al N. La componente di glucosamina è poi rimossa, in una seconda fase, i residui di mannosio sono fosforilato (viene aggiunto un gruppo fosfato). Così questi residui di mannosio fosforilato funzionano come segnali di riconoscimento, infatti, sono riconosciuti e catturati dai recettori per il mannosio 6 fosfato (MPR) che sono all’interno delle fossette ricoperte da latrina all’interno del TGN. Le vescicole che in tal modo si staccheranno dal TGN e saranno indirizzate al lisosoma.

Fusione e specificità delle vescicole

Indirizzamento delle vescicole verso un particolare compartimento

Si pensa che tali movimenti di vescicole sono diretti dai microtubuli del citoscheletro, che si comportano come dei binari seguendo un processo definito.

Le vescicole si ormeggiano spesso ad un presunto bersaglio per mezzo di proteine fibrose allungate e si suppone sia la fase preliminare al processo di fusione che richiede specificità fra la vescicola e il compartimento bersaglio, e parte di questa specificità può essere data da una grande famiglia di piccole proteine che si legano al GTP denominate Rab.

In seguito all’interazione tra le regioni citosoliche delle proteine integrali delle due membrane, vescicola e membrana del compartimento bersaglio si giustappongono saldamente. Le proteine più importanti che si aggregano in queste interazioni appartengono alla grande famiglia delle SNARE.

Le SNARE sono divise in due categorie:

- V-SNARE incorporate nella membrana delle vescicole di trasporto durante la gemmazione.

- T-SNARE situate nelle membrane di compartimenti bersaglio.

T e V – SNARE sono gli strumenti minimi richiesti per la fusione della membrana di diversi compartimenti, tutta via non sono sufficienti, devono essere infatti presenti altre proteine oltre alle SNARE. L’ abilità di una particolare vescicola di fondersi con la membrana bersaglio è determinata da una combinazione di fattor, comprese le proteine di ormeggio, Rab e SNARE.

L’esocitosi è il processo di fusione delle membrane e di rilascio del contenuto (quanto accade nelle vescicole secretorie ad esempio che devono espellere materiali della cellula).

Tale processo è solitamente innescato da un aumento locale nella concentrazione degli ioni calcio ( Ca2+ ). L’invenzione di soluzioni di calcio nelle cellule secretici porta all’esocitosi massima del prodotto secretoria.