Citologia - Reticolo endoplasmatico, Golgi e lisosomi

Il reticolo endoplasmatico

Il reticolo endoplasmatico (RE) è un insieme di compartimenti intracellulari presente negli organismi eucarioti e rappresenta il compartimento più esteso e adattabile delle cellule eucariote. È formato da un insieme di tubuli e cisterne, le quali sono formate da membrane lipidiche che si estendono dal nucleo cellulare verso il citoplasma.

Funzioni del reticolo endoplasmatico

Il reticolo endoplasmatico è coinvolto in numerose funzioni cellulari:

• Biosintesi e controllo qualità delle proteine
• Formazione di glicoproteine
• Riserva di ioni calcio intracellulare (Ca²⁺)
• Biosintesi dei lipidi e delle membrane biologiche
• Detossificazione da sostanze dannose per la cellula

Tipologie di reticolo endoplasmatico

• Reticolo endoplasmatico liscio (REL)
• Reticolo endoplasmatico rugoso (RER)
• Reticolo sarcoplasmatico (presente solo nelle cellule muscolari - è un deposito di calcio che avvolge le fibre muscolari)

A seconda dell’attività della cellula si ha una prevalenza di una delle due tipologie di reticolo endoplasmatico. Il RER, ad esempio, è ricco di ribosomi, i quali sono protagonisti della sintesi proteica, per cui il RER sarà molto più presente di quello liscio in cellule attive nella sintesi proteica. Il REL invece, sarà particolarmente presente in cellule che producono lipidi (es. cellula esocrina del pancreas o cellula della corteccia surrenale che produce steroidi, gli steroidi hanno natura lipidica).

Microsomi

I microsomi sono artefatti cellulari vescicolari derivati dalla frammentazione in laboratorio del reticolo endoplasmatico. Per definizione non sono presenti nelle cellule viventi. Essi sono ottenuti mediante centrifugazione differenziale (sfrutta la diversa densità delle sostanze per separarle). Vengono sfruttati per poter studiare le due tipologie di reticolo.

Traslocazione - Indirizzamento delle proteine

Le proteine sono sintetizzate a livello dei ribosomi, i quali possono essere liberi nel citoplasma o adesi sulla membrana del RE. La sintesi proteica avviene nel citoplasma ma, dopo tale processo, la proteina viene importata in un determinato e specifico organello. Ma com’è possibile che una proteina sintetizzata nel citoplasma riesca ad arrivare proprio all’organello corretto?

Post-translational traslocation (traslocazione post-traduzionale)

Le proteine sintetizzate possiedono una sequenza segnale (sequenza di indirizzamento) che guida una determinata proteina verso un determinato sito di legame appartenente ad un organello specifico. La sequenza segnale si può trovare al terminale COOH (gruppo carbossile), al terminale NH (gruppo amminico) o in mezzo alla proteina (qualsiasi posizione).

Ogni organello, inoltre, possiede una struttura denominata traslocatore, contenente il sito di legame specifico per la sequenza segnale della proteina indirizzata ad esso. Il traslocatore permette alla proteina di entrare nell’organello a cui è stata indirizzata.

1. Sintesi della proteina con una sequenza segnale (di indirizzamento specifica)
2. La proteina si sposta verso l’organello che presenta il sito di legame adatto alla sua sequenza segnale
3. La proteina si aggancia al sito di legame dell’organello, nel traslocatore
4. La proteina passa attraverso il traslocatore
5. Dopo il passaggio della proteina all’interno, interviene un enzima: peptidasi del segnale, il quale opera un taglio (taglia la sequenza segnale agganciata al sito di legame), liberando la proteina, che potrà entrare nel lume dell’organello

In biologia per lume si intende una cavità anatomicamente delimitata dal complesso dei tessuti che costituiscono un organo detto appunto "cavo".

Traslocone

Il traslocone (noto anche come canale di traslocazione) è un complesso di proteine associate con la traslocazione attraverso le membrane, dei polipeptidi in fase di sintesi.

Co-translational traslocation (traslocazione co-traduzionale)

Un ribosoma che aderisce alla membrana di un organello, grazie alla particella SRP, compie la sintesi proteica inserendo immediatamente la proteina all’interno del lume dell’organello (entra durante il processo di sintesi).

1. Il ribosoma inizia la sintesi vicino all’organello di destinazione
2. In questo caso, sarà obbligatoriamente la prima parte della proteina a contenere la sequenza segnale
3. La sequenza segnale viene riconosciuta dalla particella SRP dell’organello
4. La sequenza SRP si aggancia al ribosoma in fase di sintesi e va a collegarsi al suo recettore transmembrana, posto a livello del traslocatore. Quindi il ribosoma viene spostato e bloccato sulla membrana dell’organello. Mentre il ribosoma si sposta, la sintesi viene momentaneamente bloccata
5. La particella SRP si stacca e la proteina in questione viene quindi sintetizzata a livello del traslocatore, entrando immediatamente all’interno dell’organello
6. Interviene sempre una peptidasi del segnale che taglia la sequenza segnale, liberando la proteina

La particella SRP

La particella SRP (signal recognition particle) è composta da 1 molecola RNA + 6 proteine. Possiede dei domini ben precisi:

• Dominio di tasca: sito di aggancio della sequenza segnale della proteina nascente
• Dominio di pausa che blocca il ribosoma
• Dominio segnale che guida la particella verso il recettore sulla membrana dell’organello

Le proteine possono possedere, oltre alla sequenza segnale, anche una sequenza di stop (stop-transfer sequence) che blocca il trasferimento della proteina e che rimane inserita nella membrana (idrofobica). La parte successiva alla sequenza stop rimane nel citoplasma. Inoltre, una sola proteina può presentare più sequenze segnale e più sequenze di stop. Vi sono sequenze segnale diverse per i diversi organelli cellulari.

Esempio: Rodopsina: proteina che presenta 7 sequenze segnale (di cui 3 di stop idrofobici) e quindi presenterà 7 passaggi attraverso la membrana dell’organello. Sia dal lato luminale che da quello del cytosol si formano delle anse proteiche idrofiliche. Le sequenze segnale idrofobiche rimangono nella membrana.

Nel REL avviene la sintesi di fosfatidilcolina

Il reticolo endoplasmatico rugoso/ruvido (RER)

Si distingue da quello liscio per l’aspetto granulare delle sue superfici, dovute alla presenza di ribosomi. Ha una struttura formata da tubuli e sacchi appiattiti ed interconnessi tra loro che prendono la forma di cisterne. Il RER si trova strettamente associato con il nucleo cellulare e presenta delle zone di continuità con la membrana nucleare esterna.

Le funzioni principali del RER coinvolgono la biosintesi e maturazione delle proteine e dei suoi derivati, come glicoproteine e glicolipidi, destinate soprattutto all’attività secretoria o ai complessi di membrana della superficie cellulare e degli altri organelli e la prima parte della N-glicosilazione delle proteine (che prosegue nel Golgi).

L' N-glicosilazione delle proteine è importante per l’indirizzamento delle proteine alla membrana plasmatica.