Citologia

RER e sintesi delle proteine

La sintesi dei lipidi è compito del REL, mentre quella delle proteine dipende dal RER. Il RER è una zona simile all'ambiente extracellulare. Quindi, tornando all'esempio di prima, il lume del RER coincide con l'ambiente extracellulare quando la vescicola si fonde con la porzione di membrana.

Per completare la sintesi di una membrana, mancano le proteine che derivano da una sintesi legata al RER. Il RER è il punto di partenza della biosintesi delle proteine, la quale comporta traduzione dell'RNA messaggero e anche maturazione delle proteine stesse che comporta un ripiegamento e a volte una glicosilazione. Questi processi iniziano nel RER ma si completano nell'apparato del Golgi.

Qui vediamo l'esempio più semplice di ghiandola perché è una ghiandola unicellulare, la cellula caliciforme mucipara. Questa è una cellula polarizzata e la regione apicale è morfologicamente diversa.

da quella basale: nella regione apicale il citoplasma è infarcito di granuli di mucinigeno che confinano il nucleo verso la regione basale e confinano anche il RER e l'apparato del Golgi (verde) in spazi ben definiti. Questi granuli nel lume dell'organo in cui queste ghiandole sono, e a contatto con acqua verranno poi rilasciati diventeranno muco. Ad esempio, le possiamo trovare nell'epitelio intestinale (monostratificato e l'epitelio cilindrico) che riveste la trachea (pseudostratificato). Box: gli epiteli possono essere monostratificati, pluristratificati, pseudostratificati (epitelio modificato del monostratificato) o epiteli di transizione (pluristratificato ma con cellule particolari). In questa foto è molto evidente il nucleo e vediamo anche la grandissima quantità di RER quindi deduciamo che è una cellula deputata ad un'elevata sintesi proteica ma non proteine qualsiasi, bensì proteine indirizzate verso l'esterno delle.

cellule quindi che devono essere secrete o proteine che devono essere inserite in una membrana (trans membrana); le vescicole ne sono infarcite di qualcosa dette granuli di zimogeno, lo zimogeno è il precursore di un enzima. Il RER è in continuità con il REL e ogni cisterna ha un lume. Quindi le proteine che sono sintetizzate a livello del RER cadono poi nello spazio del lume, tra le cisterne che sono impilate l'una sull'altra ordinatamente e ricche di ribosomi. La sintesi delle proteine avviene sui ribosomi adesi al RER o sui ribosomi liberi nel citoplasma in modo da far arrivare agli organuli, proteine idonee. Esempio: nel citoplasma arriva un RNA messaggero, come fa la cellula a capire se quell'RNA porta un messaggio per una proteina che deve essere sintetizzata a livello del RER e quindi deve agganciarsi al ribosoma oppure se deve essere tradotto dai ribosomi liberi nel citoplasma? La sintesi sui ribosomi liberi è legata a proteine che rimangono

nella cellula; la sintesi di ogni catena polipeptidica (proteina) inizia sempre sui ribosomi del citosol quindi quell'RNA messaggero quando arriva nel citosol viene intercettato dalla sub unità minore del ribosoma e po arriva anche alla sub unità maggiore, si forma quindi il ribosoma che inizia a tradurre l'RNA. L'al'RNA messaggero può presenza di una specifica sequenza segnale può fare la differenza quindicompletare la sintesi nel citoplasma oppure il complesso ribosoma-RNA messaggero viene trasferito sul RER (a livello della proteina trans membrana detta traslocone) per completare la sintesi della catena polipeptidica. La seconda possibilità avviene se la prima porzione della catena che è stata tradotta corrisponde a una sequenza segnale la quale blocca momentaneamente la traduzione dell'RNA messaggero e fa si che il complesso venga trasferito sul RER li la sintesi continua; se non questa sequenza segnale, la sintesi si

Completa nel citoplasma. Questo vuol dire che i ribosomi sono presenti in una cellula, che siano liberi o sul RER, sono tutti uguali, non sono loro che attuano una sintesi diversa ma tutto dipende dall'RNA messaggero, dal gene che l'ha trascritto.

In questa foto vediamo il filo di mRNA a cui sono associati alcuni ribosomi; un RNA messaggero non viene letto da un solo ribosoma ma contemporaneamente da più ribosomi: arriva l'mRNA, si lega a un ribosoma che scorre su esso (sintetizzando la catena polipeptidica) e man mano arrivano altri ribosomi.

Il primo ribosoma si riconosce perché ha una catena polipeptidica più lunga. Nell'unità di tempo, tante catene polipeptidiche uguali vengono sintetizzate. In questa immagine a sinistra si vede una zona di citoplasma in cui come se fosse una girandole c'è un mRNA a cui sono legati dei ribosomi, i quali sono ben organizzati e traducono un mRNA. In bianco si vede l'mRNA. La sub

unità minore del ribosoma legge l'mRNA e man mano che il ribosoma scorre si formano le catene polipeptidiche. Dove avviene la sintesi di una proteina dipende da una sequenza segnale. Il sito di sintesi di una proteina è determinato quindi dalla sequenza di amminoacidi nella porzione N-terminale. Fu dimostrato che tutte le proteine di secrezione (che vengono sintetizzate a livello del RER), contengono una sequenza segnale la quale è in grado di bloccare momentaneamente la sintesi e traslocare il complesso al RER. Arrivato al RER, il polipeptide in formazione riprende la sintesi e il polipeptide cade all'interno del RER, attraverso un canale (proteina traslocone); una sintesi di questo tipo è stata chiamata cotraduzionale, cioè man mano che la traduzione procede, la catena polipeptidica si muove nel traslocone cadendo nel lume del RER. Questa teoria vale per tutte le proteine sintetizzate sul RER, tipo le transmembrana. Come avviene la sintesi alivello del RER: esistono due tipologie possibile di proteine che vengono sintetizzate sul RER, le proteine idrosolubili (cadono completamente nel lume del RER e verranno portate all'esterno quindi secrete) e proteine trans membrana (durante la sintesi sul RER già devono prevedere una porzione che viene inserita nella membrana del ruvido quindi è una traduzione che già l'inserimento a livello della membrana stessa). Questo sopra è il modello di sintesi di una proteina di secrezione (che verrà portata all'esterno della cellula quindi idrosolubile, deve cadere completamente nel lume del RER), detto anche trasporto-co-traduzionale (cioè man mano che la proteina viene sintetizzata cade nel lume del reticolo). Essa cade nel lume man mano che la traduzione avviene. Lo schema si legge da sx a dx. A livello della membrana del RER abbiamo la proteina trans membrana traslocone che è in grado di accogliere il ribosoma, vicino a lui.c'è un'altra proteina transmembrana con funzione recettoriale la quale è in grado di riconoscere una molecola citosolica che viene chiamata fattore SRP; questo fattore SRP è una proteina localizzata nel citosol. Il fattore SRP è un recettore che riconosce la catena polipeptidica nascente. In alto a sinistra vediamo l'mRNA che è stato agganciato dalla subunità minore del ribosoma e automaticamente ha richiamato la subunità maggiore, siamo a livello del citoplasma quindi è un ribosoma libero che ha iniziato la sintesi (lettura dell'mRNA e quindi sintesi della catena) però questo pezzettino di catena, alla sua estremità N-terminale ha una porzione di amminoacidi (pezzo rosso) che identifica la sequenza segnale; nel momento in cui si rende disponibile il tratto di polipeptide e la sequenza segnale viene esposta nel citosol succede che la sequenza segnale viene riconosciuta dal fattore SRP, il quale siavvicina al complesso, si aggancia al polipeptide nascente bloccando la sintesi e il complesso viene portato verso la membrana del RER, dove il complesso viene riconosciuto. Il fattore SRP si aggancia al suo recettore, questo nascente, l'allontanamento del fattore riconoscimento facilita il distacco del fattore SRP dalla catena SRP e l'attacco del ribosoma sul traslocone. Vediamo che la proteina transmembrana recettoriale ha cambiato la sua conformazione, non ha più il sito per riconoscere un eventuale successivo SRP perché ormai il traslocone è stato occupato. Ora il ribosoma attaccato al traslocone riprende la sua sintesi. Vediamo che il traslocone, nelle fasi iniziali, quando era libero dal ribosoma, il canale interno era ostruito da una struttura chiamata tappo per evitare che molecole indesiderate possano passare, ma nel momento in cui la catena riprende la sintesi, è in grado di spostare il tappo lasciando libero il canale; la catena continua lae quando parte della catena giù sintetizzata ha raggiunto il lume del RER, mentre la sintesi è ancora in atto arriva un enzima che taglia a livello dell’estremità amminoterminale, la sequenza segnale perché è una sequenza che aveva come scopo far avvenire la sintesi a livello del RER quindi ora non serve più, perché non entra nella formazione della proteina non avrebbe nessun ruolo, viene tagliata. Nel lume del reticolo potrebbero già esserci delle chaperonine che accolgono la catena e iniziano a regolarne il ripiegamento. Questo tipo di sintesi vale per quelle proteine di secrezione che sono idrosolubili. Le proteine transmembrana invece necessitano già nella prima fase di sintesi di restare intrappolate nella membrana del RER, quindi hanno un modello di sintesi diverso da questo. Tutte le tappe iniziali del modello di secrezione ossia unione tra mRNA e sub unità minore, richiamo di sub unità maggiore,

formazione del ribosoma, inizio della sintesi proteica a livello del citoplasma e comparsa della sequenza segnale esistono anche nel modello di sintesi delle proteine integrali di membrana, anche in questo caso c'è il fattore SRP che riconosce la sequenza segnale, si complessa la catena nascente e il complesso va al traslocone quindi in questa immagine siamo nel punto in cui il ribosoma con mRNA e corta catena polipeptidica nascente si è appoggiata sul traslocone. In questa immagine non sono rappresentate tutte le fasi della sintesi precedente per comodità ma sono comprese anche qui. Considero la parte di sinistra: 1, 2 e 3. di una catena affine all'ambiente. La sintesi continua ma invece che continuare con la sintesi idrofilico, qui inizia ad essere sintetizzato il dominio che, per una proteina integrale di membrana, è un dominio idrofobico, è quella sequenza di amminoacidi che dovrà interagire con i fosfolipidi di una membrana plasmatica.

eica procede, gli amminoacidi vengono legati insieme tramite legami peptidici per formare una catena polipeptidica. Questa catena può poi piegarsi e assumere una struttura tridimensionale specifica, determinata dalla sequenza degli amminoacidi e dalle interazioni tra i gruppi R. La struttura tridimensionale di una proteina è fondamentale per la sua funzione biologica. Le proteine possono svolgere una vasta gamma di funzioni all'interno delle cellule. Possono agire come enzimi, catalizzando reazioni chimiche, o come trasportatori, trasportando molecole attraverso le membrane cellulari. Possono anche svolgere un ruolo strutturale, fornendo supporto e stabilità alle cellule e ai tessuti. Altre proteine sono coinvolte nella comunicazione cellulare, nel sistema immunitario e nella regolazione genetica. In conclusione, le proteine sono molecole biologiche fondamentali per la vita. Sono costituite da amminoacidi legati insieme tramite legami peptidici e possono assumere una vasta gamma di strutture tridimensionali. Le proteine svolgono una varietà di funzioni all'interno delle cellule e sono essenziali per il corretto funzionamento degli organismi viventi.