Importazione delle proteine nel reticolo endoplasmatico ruvido e modifiche post-traduzionali

Importazione nel RER

Inizialmente, il processo di sintesi proteica avviene sui ribosomi liberi nel citoplasma. Tuttavia, affinché le proteine siano inserite parzialmente o totalmente all'interno del lume del reticolo endoplasmatico rugoso (RER), i ribosomi devono essere richiamati sul versante citosolico del RER. Per l'importazione nel RER, la proteina deve esporre la propria sequenza segnale che verrà riconosciuta da un sistema recettoriale, che guiderà il ribosoma a raggiungere la localizzazione sulla faccia esterna del reticolo.

Sistema recettoriale

La localizzazione del ribosoma sul reticolo avviene mentre la sintesi proteica è in corso: la compartimentalizzazione è un evento cotraducozionale, avverrà in contemporanea alla sintesi proteica, non ancora terminata. La maggior parte delle proteine che saranno importate nel reticolo presenta una sequenza segnale localizzata a livello dell'estremità ammino-terminale, la prima estremità che, uscendo dal ribosoma, viene subito riconosciuta. Questa sequenza segnale, che spesso è a livello dell'estremità N-terminale, è ricca di amminoacidi idrofobici e in una zona poco distante di amminoacidi carichi, come lisina (+) e acido glutammico (-).

Importazione di proteine solubili

• Sequenza segnale a livello estremità N-terminale: Nel momento in cui la proteina inizia la sua sintesi nel ribosoma, la sequenza segnale all'estremità N-terminale è la prima ad essere esposta all'esterno del ribosoma e viene riconosciuta da una proteina chiamata particella di riconoscimento del segnale (SRP), che riconosce la sequenza segnale specifica per il reticolo endoplasmatico.

La particella di riconoscimento del segnale (SRP) ha una duplice funzione:

• Riconoscimento e legame della sequenza segnale della proteina
• Legame anche con la subunità maggiore del ribosoma

Il legame tra la SRP e la subunità maggiore del ribosoma è un stop transitorio per la sintesi proteica: induce uno stop transitorio necessario per portare il ribosoma a livello del RER e affinché la proteina non sia completamente sintetizzata e rilasciata nel citosol, ma continui la sua sintesi nel RER. La particella SRP che avvolge la subunità maggiore del ribosoma è riconosciuta da un recettore per SRP localizzato ed esposto sul versante citosolico della membrana del reticolo.

Questo recettore per SRP si lega alla particella SRP e, quando il ribosoma viene correttamente attaccato alla membrana del RER, il recettore SRP diventa il traslocatore, affine ad un'altra proteina transmembrana del reticolo, che consentirà la traslocazione della proteina all'interno. Quindi, dopo il legame tra SRP e suo recettore, con ribosoma che ha stoppato la sintesi proteica, il recettore si lega anche al traslocatore di membrana. Il legame tra il recettore SRP e il traslocatore è un segnale che ha un duplice effetto: induce il rilascio della proteina SRP dal ribosoma e il legame tra sequenza segnale e traslocatore.

Nel momento in cui la particella SRP si distacca dalla subunità maggiore del ribosoma, si ha la ripresa della sintesi proteica. Il traslocatore si lega alla sequenza segnale, lasciata ora libera dalla particella SRP, si apre e consente alla proteina di entrare dentro il lume del reticolo, ma solo se ha già ripreso la sintesi proteica. La sequenza segnale rimane legata al traslocatore fino a che la proteina non sarà completamente sintetizzata, rilasciata e inserita all'interno del lume del reticolo. In seguito alla completa localizzazione della proteina, un enzima peptidasi del segnale andrà a tagliare l'estremità N-terminale rimuovendo la sequenza segnale e rilasciando la proteina nel lume, con traslocatore che si chiuderà per iniziare un nuovo ciclo di traslocazione.

Importazione di proteine transmembrana

Le proteine transmembrana possono essere di diverso tipo:

• Monopasso, se attraversano una sola volta la membrana
• Doppiopasso, se attraversano due volte la membrana
• Multipasso, se attraversano più volte la membrana

Localizzazione proteine monopasso

Per compartimentalizzare una proteina multipasso ci sono due possibili strategie. La prima strategia: la sequenza segnale è a livello dell’estremità N-terminale. Questa sequenza segnale viene riconosciuta prima dalla proteina SRP, poi dal traslocatore, e consente alla proteina di localizzarsi a livello del reticolo endoplasmatico. Oltre alla sequenza segnale N-terminale, queste proteine monopasso presentano un’altra sequenza segnale, la sequenza di stop del trasferimento, contenente circa 20-25 amminoacidi idrofobici. La sequenza segnale consente di legare il traslocatore e iniziare a introdurre la proteina all’interno del lume del reticolo, mentre la sequenza di stop del trasferimento va a bloccare il trasferimento a quel determinato livello: parte della proteina sarà stata introdotta dentro al lume, mentre l’altra parte sporgerà ancora nel versante citosolico. Dopo che la sequenza di stop del trasferimento avrà interrotto il trasferimento della proteina.