Meccanismi di trasporto tra citosol e perossisomi

Trasporto citosol-perossisoma

Nei perossisomi ci sono degli specifici sistemi di trasporto spesso molto complessi e articolati per avere un efficace trasporto di proteine tra citosol e perossisomi. Talmente tanto che sono un argomento di massima importanza, abbiamo numerosissime malattie collegate a questo meccanismo. Per questo motivo è importante studiare con occhio di riguardo questi concetti.
Il trasporto avviene grazie alle perossine (PEX), un gruppo di 23 proteine. Di queste, 6 costituiscono il complesso traslocatore, mentre le altre hanno funzioni recettoriali. Le più importanti sono:
❖ Pex5, che riconosce le proteine con PTS1 (la sequenza SKL),
❖ Pex7, che riconosce le PTS2.
Dopo aver legato le proteine nel citosol, queste perossine le accompagnano fino alla membrana del perossisoma, dove il complesso trasportatore le introduce nel lume.
Un esempio è il ciclo di Pex5: Dopo aver trasportato la proteina nel perossisoma grazie alla sequenza SKL, Pex5 viene temporaneamente trattenuta sulla membrana perossisomiale e la sequenza va nel lume. A questo punto può essere monoubiquitinata, ritornando nel citosol, oppure poliubiquitinata, subendo degradazione tramite il proteasoma.

Trasporto citosol-membrana

Non conosciamo il segnale che permette questo trasporto, ma sappiamo che sono necessarie pex 19 e pex 3. In particolare Pex 19 funge da recettore citosolico, lega la proteina nel citosol e la trasporta alla membrana.
La biogenesi dei perossisomi può avvenire per due vie:
➔ Gemmazione de novo dal reticolo endoplasmatico: le vescicole che originano dal reticolo possono unirsi tra loro e formare perossisomi o fondersi con perossisomi preesistenti;
➔ Fissione: fondamentale per il turnover fisiologico, porta un perossisoma più grande a scindersi in due, in questo modo evita l’ingrossamento eccessivo dell’organello, che ne comprometterebbe la funzionalità.
→ Un aspetto peculiare dei perossisomi, che li distingue da organelli come i mitocondri, è che le proteine vi accedono già nella loro conformazione ripiegata (nel mitocondrio non entrano se ripiegate).
Tra le patologie associate al malfunzionamento dei perossisomi, la sindrome di Zellweger rappresenta un grave esempio. È causata da mutazioni nei geni che codificano per Pex5 e Pex7, determinando perossisomi “vuoti”, privi delle proteine enzimatiche necessarie. L’assenza di plasmalogeni, fondamentali per la formazione della mielina, determina gravi conseguenze neurologiche, e la prognosi è purtroppo infausta già nei primi mesi di vita.
Tutto questo meccanismo, dipende soprattutto dalle proteine, la cui trascrizone inizia nel nucleo. Nel nucleo risiede il materiale genetico sotto forma di DNA, insieme a RNA e proteine. Anche se il nucleo comunica costantemente con il citosol, mantiene una propria identità molecolare, separata e ben definita.
→ Questa compartimentazione è stata dimostrata sperimentalmente tramite la rottura delle cellule mediante shock osmotico per separare il nucleo dal citoplasma tramite successiva centrifugazione. L’analisi tramite Western Blot ha poi confermato la diversa localizzazione delle proteine: quelle nucleari nel nucleo e le citoplasmatiche nel citosol.
Esiste una associazione diretta con gli istoni H2A e H2B e le làmine. La lamina nucleare si lega all’involucro nucleare tramite interazione con proteine associate al bilayer (emerina o LBR) e conferisce stabilità strutturale al nucleo. Inoltre tale lamina si lega ai cromosomi organizzandoli in precisi territori cromosomali.