Reticolo endoplasmico, apparato del Golgi, esocitosi, lisosomi ed endocitosi

REL)

RE (RER e devono poi subire un processo che le porterà a diventare molecole

biologicamente attive. Questo processo si completa proprio a livello dell’apparato del Golgi.

Apparato di Golgi: struttura

È un sistema dinamico costituito da una serie di cisterne (sacchi a forma di disco impilati) delimitate

da membrane. pila del Golgi.

Una serie di cisterne (di solito da 3 a 8) costituisce una

Ogni pila del Golgi ha 2 lati distinti:

cis

• La faccia (o di ingresso), orientata verso il RE, costituita da una rete di tubuli membranosi

cis-Golgi

piatti, denominata rete del (CNG)

trans trans-Golgi

• La faccia (o di maturazione), situata sul lato opposto denominata rete del

(TNG) cisterne mediane

Le sacche centrali tra il CGN e il TGN costituiscono le e proprio qui avviene il

processo di maturazione delle proteine.

CGN, cisterne mediane e TGN sono distinti dal punto di vista biochimico e funzionale.

CGN: Cis Golgi Network —> versante/faccia più vicino/a al RE

TGN: Trans Golgi Network —> versante/faccia più lontano/a dal RE

Apparato di Golgi: funzioni

complesso del Golgi

Il ha la funzione di immagazzinare, impacchettare e distribuire molecole già

sintetizzate in diverse regioni della cellula e che devono essere utilizzate altrove.

turnover

È una struttura dinamica caratterizzata da un costante che è direttamente correlato

proteine lipidi

dall’ampio flusso di e provenienti dal RE.

cis trans

Le molecole che passano dal al - Golgi vengono modificate da enzimi specifici, la più

comune modifica consiste nell’aggiunta di piccole catene di zuccheri per formare glicoproteine o

glicolipidi.

Ruolo del RE e dell’apparato del Golgi nella glicosilazione delle proteine

glicosilazione

La consiste nell’aggiunta di catene laterali di carboidrati a specifici residui

glicoproteine.

amminoacidici delle proteine per formare le

Glicosilazione legata a N

• - aggiunta di una specifica unità oligosaccaridica all’atomo di N del

gruppo ammino terminale di alcuni residui di asparagina.

Glicosilazione legata a O

• - aggiunta di un oligosaccaride all’atomo O dei gruppi ossidrilici di

alcuni residui di serina o di treonina.

La glicosilazione inizia nel RE e si completa nel Golgi

A livello dell’apparato del Golgi avviene la sintesi di sfingomielina e glicolipidi a partire dal ceramide

proveniente dal REL.

Ruolo del RE e dell’apparato del Golgi nel traffico delle proteine

RER

Le proteine destinate al compiono lo stesso viaggio delle altre ma in ogni caso esse

torneranno indietro per andare a fondersi con il reticolo stesso.

Le nuove molecole, così formate, vengono raccolte nelle cisterne, in particolare nelle estremità che

vescicole di trasporto.

si dilatano, si separano e costituiscono le

Segnale KDEL: marcatore proteico costituito da una breve sequenza amminoacidica

KDEL: ogni lettera corrisponde ad un amminoacido particolare

RER

Le proteine sintetizzate sul devono essere indirizzate a:

• diversi siti intracellulari (il RE stesso, l’apparato del Golgi, gli endosomi e i lisosomi)

• membrana plasmatica

• esterno della cellula

proteina specifico marcatore

Ciascuna contiene uno che determina la sua inclusione in vescicole

di trasporto (che trasferiscono materiale da un sito cellulare a un altro).

In base al tipo di proteina e alla sua destinazione, il marcatore può essere costituito da una breve

KDEL),

sequenza amminoacidica (segnale una catena laterale oligosaccaridica, un dominio

idrofobico o qualche altra caratteristica strutturale.

Lo smistamento delle proteine inizia nel RE e nei compartimenti iniziali del Golgi.

Lo smistamento finale avviene nel TGN, dove lipidi e proteine vengono selettivamente impacchettati

nelle vescicole di trasporto destinate a posizioni diverse nella cellula.

Recentemente è stato dimostrato che le cisterne del Golgi sono strutturalmente e funzionalmente

tubuli di connessione

collegate tra loro da che si allungano a partire dai margini, mentre vescicole

spola collegano le diverse cisterne.

Vescicole di transizione:

• transitano tra il RER e il CGN (apparato del Golgi)

Vescicole spola:

• transitano da una cisterna all’altra

Vescicole di trasporto:

• transitano verso la membrana plasmatica (via di secrezione) o in

direzione opposta (via endocitica).

Le vescicole possono percorrere due vie:

anterograda: secrezione)

• dal centro della cellula verso la periferia (via di

retrograda: endocitica)

• dalla periferia verso il centro della cellula (via

Modello funzionale di attività del Golgi ( ultimo modello disponibile e più recente)

Le vescicole transitano attraverso l’intero complesso spostandosi dal CGN al TGN, trasportando in

RER.

senso anterogrado proteine acquisite dal

Grazie all’attività retrograda (dal TGN al CGN) delle vescicole le cisterne sono soggette ad un

processo di maturazione che ne cambia il corredo enzimatico.

Contemporaneamente vescicole e tubuli gemmano dai margini delle cisterne e veicolano lo

smistamento delle proteine da una cisterna all’altra, secondo un movimento anterogrado e

retrogrado.

Recentemente è stato proposto che le proteine transitano attraverso l’apparato del Golgi seguendo

3 diverse modalità:

cisterne

1) Attraverso le che maturano, spostandosi in direzione anterograda

vescicole

2) Attraverso rivestite da COP I che si spostano in direzione retrograda. Dunque la COP I

è una proteina che riveste le vescicole che si spostano in posizione retrograda.

tubuli

3) Attraverso rivestiti da COP I che transitano in entrambe le direzioni

CDC42.

Le vescicole riescono a spostarsi in entrambi i sensi grazie alla proteina Infatti quest’ultima

compete con COP I per il carico di proteine da trasportare in direzione retrograda. CDC42 inibisce il

rapporto retrogrado favorendo quello anterogrado.

Il meccanismo di trasporto vescicolare comporta

formazione di vescicole carico

1) la contenenti proteine specifiche che costituiranno il da

trasferire ad un altro compartimento (Gemmazione)

2) Ciascuna vescicola, tramite opportuni meccanismi di trasferimento, si muoverà nel citosol per

raggiungere il bersaglio (Migrazione)

3) In seguito al riconoscimento dell’organulo di destinazione (accettore), il carico viene rilasciato al

suo interno attraverso la fusione delle membrane.

Queste tappe richiedono rispettivamente:

proteine di rivestimento:

1) Recettori e le vescicole includono il carico grazie ad un recettore

COP I clatrina

specifico per il carico; in superficie sono rivestite da proteine di rivestimento: (CGN),

COP II

(TGN e membrana plasmatica), (RE)

2) Proteine motrici associate al citoscheletro

3) Segnali di riconoscimento vescicola - sito recettore

Il traffico vescicolare è un processo complesso e controllato

La formazione delle vescicole è indotta dalla polimerizzazione di una classe di proteine particolari,

accomunate da una struttura simile.

Dunque oltre a COP I vi sono altre proteine di rivestimento, come:

Clatrina:

• formazione di vescicole dalla membrana

plasmatica del TGN.

COP I:

• formazione di vescicole dal Golgi

COP II:

• formazione di vescicole dal RE

Le vescicole che si formano dalla membrana

vescicole endocitiche.

plasmatica sono proprio le

LA CLATRINA

clatrina

La è una proteina costituita da catene, 3 leggere e 3 pesanti, organizzate a formare una

triskelion,

struttura a 3 bracci, denominata che è capace di polimerizzare e generare strutture

geometriche esagonali disposte in modo tale da formare una specie di gabbia sferica.

DEL GOLGI

La proteina “adattina” funge proprio da “adattatore”

La molecola del “cargo” rappresenta il carico che deve portare la vescicola.

Il traffico vescicolare

Le vie di secrezione trasportano molecole all’esterno della cellula

Le molecole destinate alla membrana plasmatica e allo spazio extracellulare sono trasportate da

via di secrezione

vescicole che gemmano dal Golgi e si spostano lungo un itinerario noto come

(pahtway esocitico)

Modalità di secrezione da parte delle cellule eucariotiche

Secrezione COSTITUTIVA:

1) svuotamento continuo di vescicole (che si muovono dal TGN alla

membrana plasmatica) alla superficie della membrana plasmatica; processo continuo non regolato,

indipendente da segnali extracellulari specifici;

In questo per processo continuo non regolato si intende il fatto che lo svuotamento delle vescicole

avviene in maniera continua e automatica, cioè senza che la cellula stia rispondendo, in quel

momento, ad uno stimolo proveniente dall’ambiente circostante.

esempi:

• rilascio di muco da parte delle cellule che rivestono l’intestino;

• proteine sieriche (albumina e fibrinogeno) secrete dagli epatociti, che vengono prodotte e

rilasciate nel mezzo esterno in modo continuo e automatico.

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Secrezione REGOLATA:

2) rilascio controllato e rapido che avviene in risposta a un segnale

extracellulare; le molecole vengono impacchettate in vescicole di secrezione e poi rilasciate

all’esterno ma solo sotto l’azione di uno stimolo specifico;

esempi:

• rilascio di neurotrasmettitori

• rilascio di insulina dalle cellule beta del pancreas in risposta al glucosio

Secrezione POLARIZZATA:

3) secrezione che avviene solo in alcuni tipi cellulari a una specifica

estremità/lato della cellula;

e.s.

• cellule nervose che secernono molecole di neurotrasmettitore solo a livello delle giunzioni con

altre cellule;

• cellule secretorie che rivestono l’intestino e liberano enzimi digestivi solo sul lato della cellula

rivolto verso il lume dell’intestino.

Quindi in generale la modalità di secrezione cambia in base al tipo cellulare in considerazione.

ESOCITOSI

Le vescicole contenenti prodotti cellulari destinati alla secrezione si muovono verso la superficie

cellulare dove la membrana delle vescicole si fonde con la membrana plasmatica.

La fusione riversa i contenuti della vescicola all’esterno della cellula.

La membrana della vescicola si integra con la membrana plasmatica, con la superficie interna della

vescicole che diventa la superficie esterna della membrana plasmatica.

Ancora non si sa bene come le vescicole si muovano verso la membrana cellulare ma ad oggi i dati

indicano il coinvolgimento dei microtubuli.

La fusione delle vescicole secretorie regolate è innescata da uno specifico segnale extracellulare,

ad esempio un ormone o un neurotrasmettitore, che si lega ad uno specifico recettore e innesca la

sintesi o il rilascio di un secondo messaggero.

Durante la secrezione regola