Trasporto transmembrana

DEL RETICOLO IN MODO DA PROMUOVERE LA TRASLOCAZIONE POST-TRADUZIONALE DI QUELLE

CATENE POLIPEPTIDICHE?

BIOLOGIA 10 9

Ci deve essere un meccanismo che deve selezionare solo quelli che staranno sintetizzando quelle

catene polipeptidiche, che hanno il peptide segnale; quindi, vi è bisogno di un meccanismo molto

efficiente di selezione.

Chi fa questa selezione? Una particella, la SRP, citosolica, (signal recognition

particle), che riconosce appunto il segnale; in realtà

non è una proteina ma un complesso

ribonucleoproteico, in quanto è composta da RNA a

cui sono attaccate una serie di proteine.

Questa particella possiede 3 domini cruciali per

poter selezionare i ribosomi giusti, uno dei più

importanti è il dominio 1, nella slide, che opera il

riconoscimento del peptide segnale, il quale è

importante proprio perché sono migliaia le proteine

che devono traslocare nel reticolo, ognuna di loro ha un peptide segnale per una sequenza di

traslocazione unica e invece abbiamo una sola tipologia di particella che si occupa di riconoscere

queste migliaia di sequenze (la SRP), dunque non vale il concetto di enzima dove ci sono diversi

enzimi che riconoscono diversi substrati; questo dipende dal fatto che il dominio 1 delle SRP ha

una tasca con alcuni amminoacidi chiave, che sono metionine, perché non sono né idrofobiche e

né idrofiliche, che riconoscono anche amminoacidi di diversa natura, non identici, riconoscendo

tantissime varianti delle stesse sequenze, ma soprattutto hanno una catena laterale molto

flessibile, che si adatta facilmente.

Quindi abbiamo migliaia di chiavi che possono inserirsi nella stessa serratura.

Ci sono però altri due domini, come l’Alu domain (dominio 2) che è fondamentale per lo stop della

traduzione.

Quindi il primo ad agire è il dominio 1 con il riconoscimento del peptide segnale, al livello del

ribosoma, appena si inizia a sintetizzare la catena polipeptidica, il segnale sposta l’ammino-

terminale nel primo tratto che esce e questo viene subito riconosciuto dal dominio.

Il legame tra questo dominio e il peptide segnale induce un cambiamento conformazionale del

SRP, per cui il dominio 2, che stoppa la traduzione, si lega alla subunità maggiore del ribosoma, in

particolare al livello del sito dei fattori di allungamento del ribosoma e quindi quest’ultimo non

può andare avanti e si stoppa la traduzione.

Ma SRP ha anche un dominio 3, che invece è il dominio di legame per il suo recettore, il quale è

una proteina transmembrana che si trova sulla membrana del reticolo endoplasmatico.

Infatti SRP seleziona i ribosomi che stanno sintetizzando catene polipeptidiche che dovranno

traslocare nel reticolo endoplasmatico e che espongono prima di tutto proprio il peptide segnale,

per capire quali catene polipeptidiche devono essere traslocate e quali ribosomi mandare sul reticolo c'è un accurata

selezione che vede la proteina/complesso ribonucleoproteico citosolica SRP riconoscere il segnale. SRP ha tre domini:

-dominio 1: per il riconoscimento del peptide segnale tramite una tasca con degli aa chiave, le metionine, perchè non

BIOLOGIA 10 10

sono nè idrofobiche nè idrofiliche, e riconoscono tante varianti della stessa sequenza, hanno inotlre una catena laterale

molto flessibile che si adatta facilmente

- il dominio 2: alu domain, è fondamentale per lo stop della traduzione legandosi alla subunità maggiore del ribosoma,

in particolare nei siti di allungamento

-il dominio 3 , è il dominio di legame per il suo recettore, che è una proteina transmembrana che si trova sulla

membrana del reticolo endoplasmatico

dopo aver riconosciuto il ricettore, SRP si aggancia con il complesso alla faccia citosolica del reticolo (per questo rugoso). accanto al dominio 3, quindi al recettore, c'è

il traslocatore, ovvero il complesso sec61, che riceve il peptide segnale che si inserisce all'interno. Avendo perso il peptide segnale, SRP cambia di nuovo

conformazione, si stacca dal ribosoma, riparte ls traduzione e la catena nascente incanala la caten ain sec61. dunque l'energia è ricavata dalla traduzione del ribosoma

e, dopo aver riconosciuto quest’ultimo e aver stoppato la traduzione, SRP si aggancia con tutto il

complesso sulla faccia citosolica del reticolo endoplasmatico.

Quindi SRP si attacca a tutti i ribosomi che espongono i peptidi segnale, non a quelli che non li

espongono, attaccandosi inoltre al reticolo endoplasmatico, per questo è rugoso.

Accanto al recettore al quale si lega il dominio 3, c’è il traslocatore, ovvero il complesso Sec61, il

quale riceve il peptide segnale, che si inserisce al suo interno e dato che SRP ha ceduto il peptide

segnale, quel legame che serviva a cambiare la conformazione e stoppare il ribosoma, viene meno

e SRP viene rilasciato; quindi, il ribosoma viene ceduto e non ha più lo stop della traduzione e

riparte incanalando la catena polipeptidica nascente nel traslocatore e quindi nel reticolo.

Il ribosoma, dunque, ha anche la funzione di fornire l’energia, che serve a far passare la catena

polipeptidica semplicemente con la forza che utilizza per farla uscire.

Questo avviene anche con i poliribosomi, dove

uno stesso messaggero viene intercettato da

più ribosomi e le catene polipeptiche nascenti

sono di fatto tutte uguali e quindi tutte

avranno un peptide segnale, tutte saranno

intercettate da SRP, tutte saranno portate sul

reticolo e tutte traslocheranno.

Come per i mitocondri, anche il traslocatore del reticolo ha

un’apertura laterale.

In questo caso, con una proteina transmembrana, il

transmembrana deve rimanere nel doppio strato fosfolipidico

e quindi uscire lateralmente, ma non solo il transmembrana,

ma anche lo stesso peptide segnale perché ha delle

caratteristiche simili (Esso ha una regione H che è il bersaglio

di SRP, che poi riconosce gli stretch idrofobici di almeno 8-10

amminoacidi, non come HSP70 che riconosce anche singoli

amminoacidi idrofobici).

Il peptide segnale, che è idrofobico, una volta che si è inserito nel traslocatore, non lo attraversa,

non entra nel reticolo endoplasmatico, ma rimane nel traslocatore, che poi deve liberarlo, come

farebbe un transmembrana.

Quindi anche il peptide segnale rimane nel doppio strato lipidico della membrana del reticolo, ma

non a vita, altrimenti, con le migliaia di proteine che accedono, le membrane del reticolo

sarebbero piene di peptidi segnale; in realtà c’è un’altra peptidasi del segnale che taglia il peptide

segnale dentro la membrana, in modo da farlo rilasciare dalla membrana stessa.

dalla catena laterale fuoriescono peptide segnale e proteina transmembrana. il peptide segnale rimane dunque nella membrana

del reticolo endoplasmatico e poi viene degradato da una peptidasi e viene rilasciato dalla membrana stessa

BIOLOGIA 10 11

serve qualcuno che la tira dentro, interviene bip, riconosce le catene che si

affacciano nel lume del reticolo e se le tirano dentro

Nel caso della traslocazione post-traduzionale, l’esposizione del segnale avviene in una fase

tardiva, quindi l’informazione non è presentata dalla porzione ammino-terminale, ma o all’interno

della catena polipeptidica o dalla porzione carbossi-terminale (quindi al termine della sintesi del

polipeptide); nel caso in cui il segnale si presenta alla fine della sintesi, non c’è bisogno che il

ribosoma venga attaccato sul reticolo, perché ha già terminato il suo compito (il ribosoma ha già

sintetizzato la catena polipeptidica nel citoplasma) e quindi non può praticare la forza che spinge

la catena all’interno del reticolo ma, come con il mitocondrio, serve qualcuno che la tira dentro e

quindi nel reticolo è presente un’altra diasi, chiamata BiP, che fa la stessa cosa delle HSP70

mitocondriali, quindi riconoscono le catene che si affacciano nel lume del reticolo e se le tirano

dentro.

Il complesso di Sec61 è legato ad altre sub-unità come Sec62, 63, 71, 72.

Queste sono quelle sub-unità che servono a riconoscere le catene polipeptidiche, che sono state

tenute in una fase non ripiegata da HSP70, in quanto le HSP70 citosoliche servono a tenere le

catene polipeptidiche in uno stato non ripiegato, sia per la traslocazione mitocondriale che per

quella reticolare, la differenza è il segnale di traslocazione.

Osserviamo una proteina che ha una catena polipeptidica

che espone la sequenza con il peptide segnale all’ammino

terminale, ma che è seguita da una proteina

transmembrana.

Se prima abbiamo parlato di una catena polipetidica, che

per intero viene traslocata nel reticolo, invece, in questo

caso, c’è una catena polipeptidica che contiene un tratto

transmembrana (molto idrofobico), che una volta che si

inserisce nella membrana del reticolo, nel traslocatore,

funge da segnale di stop traslocazione; tutto ciò che è già

traslocato si ritroverà dal lato del lume del reticolo, il transmembrana rimarrà nel doppio strato

lipidico e tutto ciò che segue rimarrà nel lato citosolico.

Quindi è fondamentale nella traslocazione reticolare anche determinare la corretta topologia di

una proteina, perché se parliamo ad esempio di un recettore, il dominio recettoriale deve trovarsi

in un certo modo sulla membrana; quindi, la proteina dovrà traslocare in un certo senso.

BIOLOGIA 10 12

Tutto questo dipende da dove si trova la sequenza di traslocazione: nell’esempio esposto di tipo 1,

abbiamo la catena polipeptidica, una proteina transmembrana, dove il segnale di traslocazione (il

peptide segnale) è posto all’ammino-terminale.

Perché, nella proteina, ritroviamo l’ammino-terminale al livello del lume del reticolo e il

carbossi-terminale al livello del citosol?

Perché tutto dipende da come si posiziona il peptide segnale.

Perché avviene la traslocazione?

Perché la porzione C-terminale del peptide segnale deve essere rivolta sempre già nel lume del

reticolo, quindi il peptide segnale non si inserisce “diritto”, deve inserirsi già al contrario, infatti è a

forma di loop, già è con la porzione ammino-terminale rivolta dal lato citosolico e quella C-

terminale dal lato del lume, perché deve incanalare, direzionare, la traslocazione della catena che

segue il peptide segnale già dentro al reticolo, quindi da una direzionalità.

Chi dice al peptide segnale di mettersi in quella posizione? È un fatto casuale?

In realtà, dipende dalle sue caratteristiche, poiché la porzione ammino-terminale è spesso carica

positivamente e questo influenza quella specifica tipologia di peptide segnale.

Perché le cariche positive possono influenzare il peptide segnale?

Poiché nel reticol