Appunto completo per esame Citologia corso med 3-4 Unipd

FUNZIONI

Il Golgi svolge numerose funzioni tra cui:

La modificazione della glicosilazione in N avvenuta nel RER. In particolare rimuove residui di

• mannosio in modo da semplificare le ramificazioni e formare una biforcazione. Inoltre aggiunte

residui di n-acetilglucossammina, galattosio, acido sialico e in alcuni casi anche fucosio. Più

precisamente:

1. vengono rimossi 2 mannosi;

2. viene aggiunta una n-acetilglucossammina;

3. vengono rimossi altri due mannosi formando così una ramificazione;

4. viene aggiunta un’altra n-acetilglucosammina;

5. in alcuni casi viene aggiunto un fucosio che si lega ad una delle 2 n-acetilglucosammine

che legate all’asparagina;

6. vengono aggiunti due galattosi, uno per ramificazione;

7. vengono aggiunti due acidi sialici, uno per ramificazione;

Questi processi che portano alla maturazione della proteine glicosilate in questione avvengono in

diverse cisterne del Golgi.

GLICOSILAZIONE IN O

La glicosilazione in O può avvenire solo nel Golgi e colpisce residui amminoacidici di Treonina o

serina per via del loro gruppo alcolico.

SINTESI DEI PROTEOGLICANI

I proteoglicani posseggono uno scheletro proteico che si forma nel RER e nel Golgi maturano

attraverso la loro particolare glicosilazione. Attraverso un ponte tetrasaccaridico legato a residui di

serina vengono legati GAG. I proteoglicani sono di vitale importanza per le matrici extracellulari.

TAGLIO PROTEOLITICO

Il taglio proteolitico può avvenire solo nel Golgi ed è importantissimo perchè consente l’attivazione

di enzimi e ormoni che vengono prodotti nel RER nella loro forma inattiva. Un esempio è l’insulina.

TRAFFICO VESCICOLARE

Il traffico vescicolare è richiesto per il trasporto di

proteine all’interno della cellula, da un comparto

membranoso all’altro. Il processo consiste in una

gemmazione di una vescicola contenente la

proteina cargo dal compartimento d’origine che

viaggia fino alla membrana di destinazione. Il

processo prevede che nel momento della

gemmazione la vescicola sia rivestita da uno strato

proteico che ha la funzione di evitare che la

vescicola si fonda nuovamente con la membrana

d’origine. Una volta gemmata la vescicola perde il

suo rivestimento e raggiunge il suo complesso di

destinazione dove viene intercettata da un

complesso antenna, infine la membrana

vescicolare si fonde con quella dell’organello di

destinazione liberando così il suo contenuto.

RIVESTIMENTI DELLE VESCICOLE

I rivestimenti che impediscono la fusione della vescicola con la membrana di partenza possono

essere di vario tipo in base al luogo da cui originano e a quello dove sono destinate:

il rivestimento di COPII riveste esclusivamente le vescicole che gemmano dal RE per andare al

• Golgi.

il rivestimento di COPI riveste vescicole che devono andare al RE dal Golgi, al Golgi stesso e

• alla membrana plasmatica.

il rivestimento di clatrina rivestono vescicole che possono gemmare dal trans-Golgi network

• dirette ai lisosomi, dagli endosomi precoci dirette al Golgi, dal plasmalema agli endosomi

(endocitosi), dalle vescicole di secrezione al Golgi.

CLATRINA

Il rivestimento di clatrina ha una forma ad icosaedro troncato. La clatrina è composta da 3 tre

catene leggere e 3 pesanti che formano dei trimeri detti trischeli. Un trischelio è una struttura a tre

braccia che formano particolari angoli, i trischeli

si combinano fra loro andando a costituire la

struttura del rivestimento.

La clatrina gode di una particolare proprietà,

ossia che il legame fra molecole di clatrina è

cooperativo ossia il legame favorisce la

formazione di altri legami. La formazione di

questo rivestimento non prevede l’intervendo di

GTPasi o di energia.

Il processo di formazione del rivestimento di

clatrina prevede diversi passaggi:

1. le proteine che devono essere trasportate si legano ad uno specifico recettore di membrana

che riconosce una sequenza segnale. Il legame cargo-recettore induce la modificazione del

recettore nel lato citosolico in modo che questo venga riconosciuto da delle proteine adattatrici.

2. Queste proteine adattatrici hanno il compito di legare a loro molecole di clatrina che legandosi

fra loro tramite legame cooperativo cominciano a formare il rivestimento della vescicola.

3. La forma icosaedrica della clatrina porta la membrana a ripiegarsi per rispettare gli angoli di

legame, il processo continua finche non rimane una piccola connessione citosolica fra la

vescicola e la membrana d’origine.

4. Qui interviene una proteina chiamata dineina che ha il compito, grazie alla sua particolare

forma a spirale, di strozzare il collegamento. Utilizzando ATP la dineina strozza il collegamento

facendo avvicinare le due membrana espellendo l’acqua intrappolata fra le due fino al loro

contatto.

5. Le membrane si fondono e la vescicola si distacca permettendo alla clatrina di concludere il

rivestimento attorno alla vescicola.

6. Una volta distaccata la vescicola viene attaccata da alcune proteine che contattano altre

proteine chaperons che hanno il compito di indurre il distacco del rivestimento di clatrina

lasciando le vescicole nude. I trischeli di clatrina e i complessi di adattamento vengono

successivamente riutilizzati in un altro processo.

COPII

Il rivestimento di COPII si forma con un processo del tutto simile al precedente, ciò che cambia è il

complesso adattatore e ovviamente le proteine che creano il rivestimento. Il segnale che induce

alla formazione di questo rivestimento è la glicosilazione, ossia la catena di zuccheri inserita nel

RE da cui è stato rimosso il glucosio e il mannosio, infatti le vescicole che possiedono questo

rivestimento gemmano esclusivamente dal RE.

Il complesso adattatore necessita di una proteina chiamata Sar1 che si lega sul versante citosolico

del reticolo e che se lagata al GTP (è una G-protein) promuove la creazione dello strato proteico

attorno alla vescicola. Il rivestimento necessita quindi di energia per essere formato.

Infine come nel caso della clatrina anche qui interviene la dinamina che permette il distacco della

vescicola.

COPI

Il rivestimento di COPI comprende quelle vescicole che appartengono al traffico retrogrado.

Similmente al COPII anche in questo caso è necessaria una G-protein che permetta la formazione

del rivestimento, in questo caso la proteina in questione è ARF. È una proteina citosolica dotata di

un’ancora lipidica miristolica che è nascosta in una tasca idrofobica quando la proteina è inattiva

ed è invece esposta e pronta ad ancorarsi alla membrana nella configurazione attiva.

Il legame con la membrana avviene in realtà anche se ARF ha legato il GDP ma questo legame

viene stabilizzato solamene se è legato GTP. L’interconversione GDP—>GTP è a cura di una GEF

(fattore di scambio dei nucleotidi guaninici).

Nel caso queste vescicole debbano tornare al RE la proteina che devon trasportare deve

contenere una sequenza amminoacidica denominata KDEL (Lys-Asp_Glu-Leu), questa sequenza

viene riconosciuta da uno specifico recettore nel cis-Golgi network e viene inserita in una vescicola

che verrà ricoperta da COPI.

RICONOSCIMENTO E AGGANCIAMENTO

Il riconoscimento delle vescicole è importante perché le

proteine che vengono trasportate devono essere portate nel

compartimento cellulare corretto dove adempieranno ai loro

compiti. Esistono tre tipi di segnalazione ovvero tre tipi di

molecole che sono legate alla vescicola e che permettono il

corretto riconoscimento di queste ultime da parte di

complessi antenna o di riconoscimento o di cattura

presenti nella membrana target.

i fosfatidilinositoli che sono delle varianti del classico

• fosfatidilinositolo per modificazione della posizione di

legame dei gruppi fosfato sull’anello dell’inositolo (ha 3

fosfato e due possono cambiare posizione, uno invece è

coinvolto nel legame con il glicerolo). Le membrane dei vari organelli differiscono fra di loro per il

tipo di fosfatidilinositoli presenti nelle loro membrane nel lato citosolico. Quando si viene a creare

una nuova vescicola essa viene creata cambiando il codice dei fosfatidiliinositoli, nel momento in

cui questa molecola raggiunge la membrana target il suo codice viene modificato e reso uguale a

quello della membrana di destinazione. Questi fosfatidilinositoli vengono riconosciuti da un

complesso antenna (costituito da un dimero proteico con superavvolgimento coiled-coil, nella

zona terminale è presente una proteina che riconosce i diversi PI, è un dominio molto lungo che

permette il riconoscimento anche in zone distanti e poi medierà anche l’avvicinamento della

vescicola).

una volta avvicinate subentra un altro tipo di riconoscimento mediato da proteine G chiamate

• Rab. Anche di Rab ne esistono di tanti tipi di cui ognuno è specifico per un organello. Esistono in

una forma attiva e in una inattiva (presente nel citosol legata a GDP). Hanno una molecola di

prenile legata, nella forma inattiva nel citosol una molecola di GDI copre con il suo dominio la

molecola di prenile. Una Rab può legarsi a una membrana solo se c’è una GDF che è in grado di

rimuovere il GDI e permettere al prenile di fare da ancora sulla membrana. Successivamente

una specifica GEF permetterà di sostituire il GDP con il GTP rendendo attiva la Rab. Quando è

attiva:

- viene reclutata in vescicole in formazione da quel comparto di membrana;

- finisce quindi dentro la vescicola legata nell lato citosolico;

- la vescicola viene reclutata da un complesso antenna grazie ai PI nella membrana di

destinazione;

- qui la Rab viene riconosciuta da un suo specifico recettore e ciò permette l’avvicinamento

della vescicola alla membrana;

- Un altro complesso media la fusione delle membrane e quindi la Rab si ritrova a fare parte

della membrana di destinazione, a questo punto idrolizza il GTP e questo la rende molto

affine alla GDI e viene facilmente estratta nella membrana con il gruppo prenile che viene

inserito nella tasca della GDI, da qui viene riportata nel citosol dove potrà ritornare a compiere

un processo identico.

La Rab serve quindi a determinare da quale organello deriva la vescicola.

il terzo sistema di riconoscimento è anche il sistema con il quale le vescicole si fondono

• all’organello di destinazione ed è composto da proteine che prendono il nome di Snare. Sono

proteine transemembrana che formano dimeri altamente specifici ma le due subunità del dimero

sono presenti una sulla vescicola (v-snare) e una sulla membrana bersaglio (t-snare). Ne

esistono di tanti tipi specifici, questo assicura un riconoscimento specifico. Le due subunità del

dimero una volta unite formano un dominio coiled-coil che sistrin