Cellula eucariotica

SINTESI DELLE PROTEINE INTEGRALI DI MEMBRANA

Queste proteine di membrana vengono trasferite nel RE mentre vengono sintetizzate (= stesso meccanismo per la sintesi delle proteine secretorie), contengono uno o più segmenti idrofobici transmembrana che negarantiscono l'inserzione nel doppio strato lipidico. Queste regioni idrofobiche vengono estromesse lateralmente dal traslocone e direttamente inserite nella membrana, sono direttamente deviati dal canale del traslocone nel doppio strato lipidico.

Le funzioni principali del reticolo endoplasmatico rugoso coinvolgono la biosintesi e la maturazione delle proteine e dei suoi derivati, come glicoproteine e glicolipidi, destinate soprattutto all'attività secretoria oppure ai complessi di membrana della superficie cellulare e degli altri organelli.

Sulle superfici delle cisterne del reticolo endoplasmatico ruvido sono presenti dei canali di membrana, chiamati trasloconi, i quali possono fungere da sito di ancoraggio per i

ribosomi.Le proteine destinate a passare attraverso il RER contengono una sequenza segnale all'estremità N-terminale, la quale viene riconosciuta da recettori associati al traslocone, permettendo alla proteina di entrare nella cisterna o di venire sintetizzata dal ribosoma direttamente nello spazio interno, oppure diventire incorporata nella membrana del reticolo (se destinata a diventare una proteina transmembrana). A questo punto iniziano i processi di maturazione e modifiche delle proteine. La sequenza segnale della proteina neoformata viene rimossa ad opera dell'enzima Peptidasi presente nell'ume del reticolo. Successivamente, le proteine vengono assistite da specifici complessi enzimatici, tra cui le chaperonine, che garantiscono il corretto ripiegamento (folding) delle proteine neosintetizzate nelle loro strutture secondarie e terziarie, formando interazioni tra le parti idrofobiche della proteina e tramite la formazione di ponti disolfuro tra residui di cisteina.

presenti nella catena di aminoacidi. Il RE si occupa della produzione di porzioni specializzate di membrana, che raggiungeranno la loro destinazione definitiva inglobandosi con quelle esistenti. Nel reticolo endoplasmatico ruvido avvengono inoltre le prime fasi della glicosilazione delle proteine (= la maturazione delle proteine sintetizzate avviene preliminarmente nel RER e si completa nel Golgi, comprendendo una fase detta di glicosilazione), ovvero l'aggiunta di catene oligosaccaridiche (= sono siti di legame nella loro interazione con altre macromolecole; facilitano la proteina a cui sono attaccati nel ripiegarsi correttamente) per la produzione di glicoproteine, le quali sono un componente abbondante nei recettori di membrana e nella matrice extracellulare. Vi sono 2 tipi di glicosilazione, questi differiscono in vari aspetti: meccanismo di azione, compartimento cellulare in cui si svolgono e sito di attacco delle catene glicosidiche.

1. N-glicosilazione = legata all'azoto, la

N-glicosilazione vede l'aggiunta di una catena glucidica standard a livello dell'atomo di azoto di una catena laterale di asparagina. La N-glicosilazione ha inizio nel reticolo endoplasmatico rugoso a carico di una catena peptidica ancora in corso di traduzione.

La prima fase consiste nel trasferimento di una catena di 14 zuccheri ad un residuo laterale di asparagina. L'oligosaccaride è assemblato all'interno del reticolo endoplasmatico a partire da singoli carboidrati, ed è trasferito da uno speciale enzima da una molecola di dolicolo fosfato alla proteina, come singolo elemento. L'attacco della catena glucidica può avvenire in realtà su un'asparagina qualsiasi presente nella sequenza Asn-X-Ser o Asn-X-Thr, dove X rappresenta un amminoacido qualunque ad esclusione della prolina. In un secondo tempo si ha la modifica della catena di zuccheri appena aggiunta, sempre a livello del reticolo endoplasmatico. Qui sono rimossi ogni volta

dalla catena 3 residui di glucosio ed uno di mannosio. 2. O-glicosilazione = legata all'ossigeno, la O-glicosilazione è un processo altamente specifico, che non vede l'aggiunta seriale di carboidrati alla proteina in processazione. Si svolge completamente nell'apparato di Golgi (cisterna cis), dove zuccheri vengono legati al peptide a livello dell'atomo di ossigeno delle catene laterali di serina, treonina o idrossilisina. L'aggiunta riguarda un singolo carboidrato alla volta; solitamente il numero di zuccheri legati durante questo processo è limitato a pochi residui. 1- I polipeptidi sintetizzati sui ribosomi sono inseriti nel lume del RE 2- Vengono aggiunti degli zuccheri con formazione di glicoproteine 3- Vescicole di trasporto veicolano le glicoproteine sulla superficie del Golgi 4- Le glicoproteine sono ulteriormente modificate nel Golgi 5- Le glicoproteine si portano sulla superficie dove sono impacchettate in vescicole di trasporto 6- Le glicoproteine

Sono trasportate alla membrana plasmatica o ad altri organuli.

Il contenuto della vescicola di trasporto è rilasciato dalla cellula, fuori dalla membrana.

Le proteine che non si ripiegano correttamente sono rivelate dagli enzimi del RE e sono trasportate nel citoplasma attraverso un processo di "traslocazione inversa", una volta giunte nel citosol, le catene oligosaccaridiche sono rimosse e le proteine non correttamente ripiegate sono distrutte nei proteasomi.

In molti casi queste possono accumularsi nel RE a una velocità tale da non essere in grado di essere eliminate correttamente, provocando diverse malattie legate all'accumulo nel RE. Per evitare ciò si viene adattuare un piano di risposta UPR, fruttando i sensori proteici che monitorano la concentrazione di proteine non correttamente ripiegate nel lume del RE. Tali sensori sono per lo più inattivi dai BiP e la loro attivazione porta ad una moltitudine di segnali trasmessi nel nucleo e nel citoplasma.

VESCICOLE,

Golgi e sono dirette verso il loro punto di destinazione. Le vescicole svolgono quindi un ruolo fondamentale nel trasporto e nella distribuzione dei materiali all'interno della cellula. Grazie alla loro capacità di separare il materiale da trasportare dal resto della cellula e di indirizzarlo con precisione verso il suo punto di destinazione, le vescicole permettono alla cellula di svolgere le sue funzioni in modo efficiente. Inoltre, le vescicole sono coinvolte anche nel processo di endocitosi ed esocitosi. Nel caso dell'endocitosi, le vescicole si formano dalla membrana plasmatica e trasportano il materiale entrato nella cellula verso i lisosomi, dove viene degradato e riciclato. Nel caso dell'esocitosi, le vescicole si formano dal reticolo endoplasmatico o dall'apparato del Golgi e trasportano il materiale sintetizzato dalla cellula verso il suo punto di destinazione, che può essere un altro organello o l'esterno della cellula stessa. In conclusione, le vescicole sono compartimenti cellulari fondamentali per il trasporto e la distribuzione dei materiali all'interno della cellula. Grazie alla loro capacità di separare il materiale da trasportare dal resto della cellula e di indirizzarlo con precisione verso il suo punto di destinazione, le vescicole permettono alla cellula di svolgere le sue funzioni in modo efficiente.Golgi. All'interno del citoplasma di tutte le cellule c'è un intenso traffico di vescicole, che sono fondamentali per la via di secrezione. Le vescicole che gemmano dal reticolo endoplasmatico Rugoso (RER) sono trasportate alla faccia cis dell'apparato del Golgi, dove si fondono con la sua membrana rilasciando il loro contenuto all'interno dell'ume. Una volta nel lume, le molecole vengono modificate, raggruppate e spedite verso la loro destinazione finale. Gli apparati del Golgi sono di solito più grandi e numerosi nelle cellule che sintetizzano e secernono una quantità considerevole di sostanze. Per esempio, le Plasmacellule B e le cellule che secernono Anticorpi del sistema immunitario hanno apparati del Golgi molto complessi. Tipologie: 1- ESOCITOTICHE: sono vescicole che contengono proteine destinate per il rilascio extracellulare. Dopo il confezionamento, le vescicole gemmano immediatamente verso la membrana plasmatica, si fondono con essa e

rilasciano il contenuto nello spazio extracellulare in un processo noto come secrezione costitutiva.

2- SECRETORIE: sono anch'esse vescicole che contengono proteine destinate al rilascio extracellulare. Dopo il confezionamento, le vescicole gemmano e sono immagazzinate nella cellula fino a quando non viene dato un segnale per la loro liberazione. Quando l'appropriato segnale viene ricevuto, esse si muovono verso la membrana e vi si fondono per rilasciare il loro contenuto. Questo processo è noto come secrezione regolata.

3- LISOSOMIALI: sono vescicole che contengono proteine destinate al lisosoma, organulo di degradazione contenente molte idrolasi acide. Queste proteine includono sia gli enzimi digestivi sia le proteine di membrana. Tutte le proteine destinate al lisosoma sono marcate con una glicosilazione di mannosio-6-fosfato. Tali vescicole si differenziano inoltre in base al tipo di rivestimento che presentano, dovuto dal distacco di una gemma rivestita.

La quale distaccandosi forma una vescicola rivestita. Tali rivestimenti proteici hanno le funzioni di:

• Dispositivo meccanico che induce la membrana a curvarsi e a formare una vescicola di gemmazione
• Un meccanismo per la selezione dei componenti che devono essere trasportati dalla vescicola

Tali vescicole sono categorizzate in base alle proteine che compongono il loro rivestimento:

1. Rivestite da COPII: dal RE al Golgi
2. Rivestite da COPI: dal Golgi al RE
3. Rivestite da CLATRINA: dal Trans-Golgi agli Endosomi e Lisosomi

4.2- RETICOLO ENDOPLASMATICO LISCIO: funzioni

Il reticolo endoplasmatico liscio (abbreviato in R.E.L.) differisce nell'aspetto da quello rugoso per le superfici lisce, dovute alla mancanza dei ribosomi. La struttura del REL non è composta da cisterne ma prevalentemente da una rete tridimensionale di tubuli comunicanti, di cui alcuni sono in continuità con le cisterne del reticolo endoplasmatico rugoso.

Il reticolo endoplasmatico liscio si occupa di

ca a forma di stack di sacche appiattite chiamate cisterne. Le cisterne sono separate da regioni dilatate chiamate cis e trans. Il complesso di Golgi svolge diverse funzioni all'interno della cellula, tra cui la modifica, l'ordinamento e l'imballaggio delle proteine provenienti dal reticolo endoplasmatico rugoso. Inoltre, il complesso di Golgi è coinvolto nella sintesi di carboidrati complessi e nella formazione di lisosomi.