Corso di Citologia e istologia - parte 2

SINTESI PROTEICA

• proteine di membrana, di Golgi, di lisosomi: per esempio l’idrolisi acida è un enzima

che entra nel reticolo, passa dall’apparato di Golgi e infine al lisosoma (sempre tramite

vescicole). La sintesi proteica all’interno del RER parte dal ribosoma e dalla sequenza

segnale. La sequenza viene riconosciuta e la sintesi viene fatta rallentare perchè deve

continuare la sua sintesi nel RER, in particolare nel lume (zona più interna).

La sintesi proteica è regolata da SRP (particella di riconoscimento del segnale). L'SRP si lega

sia alla sequenza segnale presente sulla catena polipeptidica nascente sia ribosoma

arrestando temporaneamente l'ulteriore sintesi della catena polipeptidica. L'SRP legata

permette all'intero complesso SRP-ribosoma-polipeptide nascente di legarsi specificatamente

alla superficie citosolica della membrana del reticolo endoplasmatico ruvido attraverso

l'interazione tra le SRP e il recettore per l'SRP presente nella membrana del RER e tra il

ribosoma e il canale di traslocazione o trasloco che è un canale della membrana attraverso il

quale il polipeptide nascente è in grado di muoversi nel suo spostamento dal citosol al lume

del RER.

• proteine destinate ad essere secrete

• ripiegamento proteine (formazione ponti disolfuro, idrossilazione aa), e glicosilazione

REL

Ha la funzione di:

METABOLISMO DEI LIPIDI

• allungamento e desaturazione acidi grassi

• biosintesi fosfolipidi di membrana

• biosintesi colesterolo e derivati: ad esempio gli steroidi sono sintetizzati nel REL di

cellule specializzate (corticale surrenale, interstiziali del testicolo, corpo luteo dell’ovaio

etc)

• detossificazione: Farmaci, insetticidi, erbicidi o tossine possono essere assorbiti e

neutralizzati nel RE liscio. Negli epatociti c’è la trasformazione di composti liposolubili

in composti idrosolubili eliminabili (spesso per aggiunta di gruppi OH)

• immagazzinamento del calcio: il REL è molto sviluppato nelle cellule muscolari perchè

si occupa dell’accumulo degli ioni Ca e li libera per controllo della contrazione

muscolare.

• biogenesi del doppiostrato fosfolipidico: si accresce lo strato esterno e poi mediante la

flippasi si sviluppa anche quello interno.

Reticolo endoplasmatico: importazione co-traduzionale delle proteine

Il processo si riferisce alla traduzione delle proteine direttamente all'interno del reticolo

endoplasmatico, mentre la sintesi della catena polipeptidica è ancora in corso. All'inizio, il

ribosoma sintetizza la proteina e traduce la sequenza segnale all'estremità N-terminale della

catena polipeptidica, poi la sequenza segnale è riconosciuta da fattori solubili (SRP), che

bloccano temporaneamente la traduzione e guidano il complesso ribosomiale verso il

recettore SRP sul reticolo endoplasmatico. Una volta ancorato al recettore, il ribosoma si

associa a un traslocone di membrana (un canale proteico). La traduzione riprende e la

proteina in crescita viene "infilata" nel lume del reticolo attraverso il traslocone. Dopo che la

sequenza segnale ha svolto la sua funzione, viene rimossa da una peptidasi specifica

(processo chiamato taglio del peptide segnale). La proteina completata entra nel lume del

reticolo endoplasmatico, dove assume la sua struttura finale.

Le proteine di membrana

Le proteine di membrana hanno un dominio interno che permette di rimanere in contatto col

citosol. Questa sezione si sviluppa fuori dal reticolo e non entra all’interno di esso. La proteina

si adatta da subito alle condizioni della sua disposizione finale.

Traslazione proteine di membrana

La proteina entra nella membrana con la sequenza segnale. La peptidasi la stacca.

Successivamente il canale si riapre e fa passare il segmento idrofobico nel doppiostrato

fosfolipidico. Questa proteina così diventerà a tutti gli effetti una proteina di membrana.

!!!LA PROTEINA NON VIENE RIVERSATA NEL LUME E POI INSERITA NELLA

MEMBRANA, VA SUBITO NELLA MEMBRANA!!!

Se abbiamo proteine che attraversano più volte la membrana avviene la stessa cosa.

La glicosilazione

Il RE si occupa di modificare le proteine come nel caso della glicosilazione. Questo processo

consiste nell’aggiunta di un blocco di zuccheri che è uguale per tutte le proteine glicosilate nel

dell’asparagina (Asp) all’interno di due

RE. La proteina si attacca allo zucchero per mezzo

sequenze precise:

• Asp-x-SER

• Asp-x-Thr

Lo zucchero che si lega è un oligosaccaride formato da 14 residui:

La sintesi del blocco di zucchero inizia nel citoplasma, su un lipide chiamato diolicolo: viene

aggiunto man mano il mannosio (i primi 5) e poi viene il flipping per permettere

all’oligosaccaride di entrare nel citosol. Successivamente si aggiunge un enzima

(oligosaccaride transferasi) che si attacca al canale d’entrata, aggancia la sequenza

aminoacidica e la lega tramite l’Asp allo zucchero. Questo tipo di glicosilazione si chiama

glicosilazione N-terminale.

Nell’immagine sottostante abbiamo l’oligosaccariltransferasi (OST) vicina al polipeptide ma

abbiamo anche degli chaperon molecolari che si trovano nel reticolo e permettono alla

proteina di ripiegarsi.

Inoltre si possono vedere dei residui di glucosio presenti attaccati alla proteina che verranno

rimossi dalla Glicosilasi-I (G1) e dalla Glicosilasi-II (GII). Le proteine si ripiegano

effettivamente già all’interno del ribosoma ma solo per abbozzi di alfa-eliche,

successivamente la proteina si ripiega nel RE e questo ripiegamento è controllato dal Bip, uno

chaperon che scherma regioni idrofobiche per fare in modo che non si creino aggregati nel

reticolo. Gli chaperon PDI e ERP57 creano ponti di solfuro sulla proteina, ovviamente nella

sequenza primaria ci devono essere delle cisterne libere per far sì che si formino i ponti di

solfuro. Quando vengono rimossi tutti i glucosi tranne l’ultimo, si lega la lo chaperon

Calnessina(Cnx). Se va tutto bene la proteina viene conservata in una vescicola che poi

gemmerà e arriverà nell’apparato di Golgi.

Al termine del ripiegamento la proteina UGT1 fa da sensore per le proteine che non sono

ripiegate perfettamente. Essa associa ancora un glucosio per fare in modo che la proteina sia

attaccata nuovamente dalla Cnx e dagli altri chaperon e si ripieghi correttamente. È dunque

un processo ciclico.

Se si accumulano troppe proteine mal ripiegate nel reticolo, il RE lo comunica al nucleo per

regolare l’omeostasi.

Apparato di Golgi è bidirezionale, le vescicole possono sia andare che venire dall’uno

Il trasporto reticolo-Golgi

e dall’altro. L’apparato di Golgi è formato da cisterne appiattite (1-3µm diametro, separate da

uno spazio di 20nm) una vicina all’altra con un orientamento:

• una faccia che è diretta verso il RE—>cisGolgi

• Parte mediale—> zona mediale

• —>

Parte più lontana dal reticolo transGolg

Le varie zone sono separate e non comunicano come nel RE quindi per spostarsi le sostanze

usano delle vescicole.

Viaggio dal RE al Golgi

Il compartimento donatore fa gemmare una vescicola che si fonde con il compartimento

accettore essendo fatta anch’essa di membrana e poi facendo entrare le proteine. Se le

proteine non sono in nessun modo solubili allora diventeranno proteine di membrana.

A volte alcune proteine che dovrebbero rimanere nel reticolo escono fuori. Queste proteine

sono segnalate dalla sequenza KDEL. Quando le proteine KDEL vengono inglobate

erroneamente in qualche vescicola, dei meccanismi di controllo fanno in modo che esse

ritornino nel RE.

L’apparato di Golgi è stato scoperto nel 1868 da Camillo Golgi, impregnando cellule nervose

con tetrossido di osmio/argento.

Funzioni apparato Golgi:

L’apparato di Golgi è stato anche studiato per mezzo di esperimenti come la Pulse-chase:

marcatura radioattiva e rilevamento nel tempo del segnale. Da questo processo si sono capite

tutte le funzioni dell’organulo. Questa tecnica è costituita da due fasi:

A. Incubazione con precursore caldo (aa radioattivo = pulse)

B. seguita da incubazione con precursore freddo (aa non radioattivo = chase)

Questo permette di seguire il destino delle molecole marcate nel tempo, osservando ad

esempio come vengono trasportate, modificate o degradate.

- Secrezione: elaborazione e liberazione da parte delle cellule di proteine, polisaccaridi, lipidi

• Processa ulteriormente le proteine, modificando le catene di glicosilazione,

aggiungendo fosforilazione (le proteine lisosomiali sono marcate da uno zucchero

fosforilato), e altre modifiche; gli enzimi che operano queste modifiche si dispongono

ordinatamente lungo il percorso traverso il Golgi (nella cisterna adeguata).

• Smista le proteine per farle arrivare alla destinazione appropriata: spazio extracellulare

(secrezione), la membrana plasmatica, endosomi, lisosomi.

• Smista le proteine per farle arrivare alla destinazione appropriata: spazio extracellulare

(secrezione), la membrana plasmatica, endosomi-lisosomi.

• solfatazione e assemblaggio di proteoglicani (formati da zuccheri solfati e una catena

polipeptidica)—> molto ricca nella cartilagine.

La glicosilazione dell’apparato di Golgi

Nell’apparato di Golgi la glicosilazione si chiama O-linked. Si lega alla trionina e Serina. La O-

glicosilazione (legata a Ser/Thr) può servire di inizio a glicosilazione massiccia, formando

lunghe catene di zuccheri (GAG, glicosaminoglicani) aggiunte a proteine che formano la

secrezione di muco (mucine), e alle proteine dei proteoglicani; a volte i GAG vanno modificati

anche per solfatazione.

La glicosilazione nel RE e quella nell’apparato di Golgi possono convivere.

Trasporto all’interno del Golgi

• Trasportate dentro vescicole che passano da una cisterna all’altra.

• Ogni cisterna fa un passo avanti lungo la pila, guadagnando gli enzimi appropriati,

portandosi dentro le proteine (maturazione delle cisterne).

• Tutti i due meccanismi in contemporanea.

Le vescicole quando passano da una parte all’altra del Golgi hanno una membrana proteica

che le protegge:

• quando vanno dal reticolo nel citoplasma vengono ricoperte da Clatina;

• All’interno del Golgi da COPI

• Dal Golgi al RE da COPII

La secrezione di vescicole esiste di due tipi:

• Costitutiva, di tutte le cellule

• Regolata, cellule specializzate

Traffico vescicole, esocitosi, endocitosi, lisosomi

Dal reticolo endoplasmatico in poi abbiamo questo sistema di vescicole che collega organuli

membranosi (sistema di endomembrane: RE, Golgi, endosomi, lisosomi) tra di loro e con

l’esterno della cellula, formandosi per gemmazione e rilasciando il conte