Apparato del Golgi

Apparato del Golgi

Il Golgi è una struttura composta da cisterne appiattite, impilate come dei pancake e disposte in modo da formare una curvatura ben definita: la faccia concava, detta trans o TGN (Trans Golgi Network), guarda verso la membrana plasmatica, mentre la faccia convessa, detta cis o CGN (Cis Golgi Network), è rivolta verso il reticolo endoplasmatico. Questo orientamento è funzionale al flusso direzionale dei prodotti cellulari.
Le pile di cisterne, dette stack, sono tenute insieme da una struttura chiamata “Golgi ribbon”, presente nelle cellule animali, ma assente in quelle vegetali, che presentano invece dei “Golgi spot”. Durante la mitosi, anche nelle cellule animali il Golgi si disassembla in spot per permetterne la distribuzione equa alle cellule figlie.
Le proteine GRASP (GRASP65 e GRASP55) tengono unite le cisterne adiacenti. Rispettivamente avremo che:
● GRASP65 unisce la zona cis e mediale,
● GRASP55 unisce la zona mediale con la trans.
La loro eliminazione sperimentalmente (topo KO) dimostra che il doppio knockout porta al completo disassemblamento del Golgi.

Golgine

Le golgine, invece, sono proteine a struttura coiled-coil che si estendono come filamenti al di fuori del Golgi, legandosi sia ai microtubuli sia alle proteine Rab delle vescicole, facilitando l’ancoraggio delle vescicole stesse al Golgi.
Ogni cisterna del Golgi ha una propria identità molecolare, che può essere evidenziata con tecniche di colorazione selettiva o ricostruzione tridimensionale tramite tomografia elettronica. Inoltre, grazie a tecniche come la centrifugazione differenziale e il gradiente di saccarosio, è stato possibile separare e studiare le funzioni specifiche di ciascuna cisterna.
Nell’apparato di Golgi avvengono numerose funzioni, tra cui:
➔ Rimodellamento dei glicani,
➔ O-glicosilazione,
➔ Fosforilazione,
➔ Solfatazione/acilazione.
Nel rimodellamento degli N-glicani, le proteine entrano già glicosilate dal RE. Nella cisterna cis, vengono rimossi tre mannosi e, a seconda delle modifiche successive, la proteina potrà essere classificata come ad alto mannosio (e nel caso si femano li) o complessa, con aggiunte di N-acetilglucosammina, acido sialico e galattosio, variabili da tessuto a tessuto.
L’esperimento con Endo H, un enzima che taglia specifici zuccheri, mostra che le proteine che transitano dal medial al trans golgi subiscono un completamento del rimodellamento.
Endo H taglia specifici zuccheri, riconosce e rimuove determinati N-glicani ad alto mannosio che sono tipicamente presenti nelle fasi iniziali del percorso di maturazione proteica nel Golgi.
Se una proteina è ancora nelle prime fasi del suo processo di glicosilazione, Endo H riuscirà a tagliare i suoi zuccheri. Questo taglio comporta una riduzione del peso molecolare della proteina. Al contrario, se la proteina ha già subito modifiche più complesse nelle cisterne mediali e trans del Golgi, allora Endo H non sarà più in grado di agire, perché i glicani avranno cambiato struttura e saranno diventati resistenti all’enzima.
Quindi, confrontando il peso molecolare della proteina trattata con Endo H con quella non trattata, possiamo dedurre in quale punto del Golgi si trovi la proteina e se ha completato o meno il proprio percorso di maturazione.
L’O-glicosilazione invece avviene su residui di serina e treonina ed è fondamentale per la funzione di mucine e proteoglicani: le mucine per esempio, che vengono secrete dagli epiteli, servono a formare i muchi.
Le cisterne del golgi hanno una serie di antiporti che servono a far scorrere gli zuccheri, in particolare fanno entrare UDP-galattosio e fanno uscire UMP. Il gruppo fosfato perso esce attraverso specifiche permeasi.