Sistemi di membrane citoplasmatiche e traffico vescicolare

Sistemi di membrane citoplasmatiche

Strutture coinvolte

• Reticolo endoplasmatico (RER e REL)
• Apparato di Golgi
• Sistema degli endosomi
• Lisosomi

Vie di trasporto

• Via secretiva: RE → Golgi → lisosomi → membrana plasmatica (anterograda, dell’esocitosi)
• Via di recupero: Membrana plasmatica → endosomi/Golgi → RE (retrograda, dell’endocitosi)

Meccanismo di trasporto

• Gemmazione: Conseguenza della costituzione sul versante citoplasmatico della porzione della membrana di un rivestimento di subunità proteiche provenienti dal citosol che deformano la membrana.
• Dopo il distacco della membrana, il rivestimento viene smantellato.
• Vescicola trasportata da proteine motrici lungo i microtubuli.
• Proteine esposte alla superficie della vescicola reagiscono con proteine recettrici esposte dalla membrana.
• Fusione delle due membrane grazie a specifiche proteine di membrana (v-SNARE e t-SNARE).

Proteine RAB

Le proteine RAB sono proteine G monomeriche dotate di due ancore che possono legarsi alle membrane o a una GDI (le fa legare GDP). GEF stimola il legame di Rab con GTP, attivazione della proteina. Rab recluta proteine di ancoraggio sulla superficie della vescicola per il riconoscimento con la membrana bersaglio e di proteine motrici. La fusione delle membrane è determinata da GAP che inibisce Rab.

Fusione delle membrane

La fusione è svolta da proteine della classe SNARE, che presentano un motivo SNARE. Questo motivo può legarsi a blocchi di 4 filamenti di proteine SNARE, i motivi formano un fascio che porta le membrane a stretto contatto. Dopo la fusione, le v-SNARE e le t-SNARE si trovano nella stessa membrana e l'ATPasi NSF le separa e le ricicla. Tosina botulinica e tossina tetanica distruggono le SNARE causando paralisi.

PI (Fosfatidil-inositoli)

Il reticolo endoplasmatico (RER) è coinvolto nella sintesi, ripiegamento (folding), inizio della glicosilazione e del controllo della qualità delle proteine che seguono la via secretiva.

Proteine della via secretiva

• Proteine che non seguono la via secretiva completano la sintesi nel citosol.
• Proteine che seguono la via secretiva sono sintetizzate dai ribosomi sul RER. Una specifica sequenza idrofobica di 30 amminoacidi è riconosciuta da SRP, che blocca la sintesi proteica fino a quando il ribosoma non è legato al RE. Un traslocone si assembla sulla membrana del RE e la proteina vi entra man mano che viene sintetizzata.

Dolicolo fosfato

Presenza di un particolare lipide: il dolicolo fosfato, su cui viene assemblata una catena di 14 zuccheri che servirà a glicosilare le proteine nel RER. Il flippaggio del dolicolo, già legato da 7 zuccheri, avviene e la glicosil-transferasi riconosce un’asparagina la cui sequenza contenente forma un legame N-glicosidico sul gruppo amminico.

Ambiente redox

Il citosol è un ambiente riducente S–H (struttura tridimensionale poco compatta), mentre il lume del RER è un ambiente ossidante S–S (struttura più stabile). La proteina corretta, grazie all’azione della disolfuro isomerasi, non espone più gruppi idrofobici in superficie. Se scorretto, la proteina espone ancora gruppi idrofobici sulla superficie.