Resumo - Retículo Endoplasmático

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Transcrição da Aula 11 – Retículo Endoplasmático
	
Camilla Ribeiro de Oliveira
O retículo endoplasmático está presente nas células eucariontes que possuem também núcleo e outras organelas celulares. Devido a esta complexidade e variação de organelas presentes nas células eucariontes, é importante que se conheça a função de cada uma dessas organelas.
O retículo endoplasmático possui a função de processamento de proteínas e metabolismo de lipídios dependendo do tipo de retículo endoplasmático. É uma das maiores organelas celulares, sendo formada por uma rede de túbulos oriundos de prolongamentos da membrana plasmática que se estendem do núcleo para o citoplasma.
Após o processo de tradução proteica, as proteínas precisam ser processadas para atingirem o seu destino final. Proteínas que precisam ser secretadas da célula, irem para os lisossomos ou permanecerem na membrana plasmática seguem um caminho, após a sua tradução, sendo ele o retículo endoplasmático rugoso (retículo endoplasmático associado a ribossomos), o complexo de golgi e por último o seu destino final.
O primeiro pesquisador que descobriu a sequência das proteínas desde o seu processo de tradução, passando pelo retículo endoplasmático e complexo de golgi, até o seu destino final, como as vesículas (no caso de proteínas que precisam ser secretadas), foi “Jorge Pallat”. Este pesquisador fez experimentos utilizando células acinares pancreáticas e observou que as proteínas eram sinalizadas pelos ribossomos ligados ao retículo endoplasmático. As proteínas eram levadas, após a sua síntese, para o retículo endoplasmático, depois para o complexo de golgi e do complexo de golgi, elas seriam armazenadas em vesículas das células acinares para serem liberadas ou secretadas da célula. O caminho das proteínas foi descoberto através de experimentos realizados utilizando a marcação de proteínas com aminoácidos radioativos em diferentes períodos de tempo. Quando as células acinares pancreáticas eram deixadas com os aminoácidos radioativos por um período de tempo pequeno e estes aminoácidos possuíam uma afinidade pelas proteínas produzidas nas células acinares, a radioatividade era emitida pelo retículo endoplasmático. Se houvesse aumento do tempo de exposição dos aminoácidos radioativos com as células acinares, a radioatividade era vista sendo emitida do complexo de golgi. Quando havia um aumento ainda maior da exposição desses aminoácidos, observava-se as proteínas ligadas aos aminoácidos radioativos nas vesículas das células acinares e, por conseguinte, era possível visualizar a sua saída das células. Assim, este é o caminho básico das proteínas desde a sua tradução até a sua secreção. Quando as proteínas não tinham que ser secretadas das células, ou seja, ocorria a tradução de proteínas que deveriam ficar no citoplasma da célula, elas saíam dos ribossomos, iam para o retículo endoplasmático e, depois, poderiam cair direto no citoplasma ou ir para o complexo de golgi que as encaminhariam para o citoplasma. Então, esta é a sequência que as proteínas seguem para chegar a um determinado local da célula.
As proteínas são sintetizadas nos ribossomos e existem dois tipos de ribossomos: ribossomos livres no citoplasma e ribossomos associados ao retículo endoplasmático. As proteínas podem ser sintetizadas em um dos dois tipos de ribossomos dependendo do tipo de proteína.
No citoplasma existem ribossomos que sintetizam determinadas cadeias polipeptídicas e estas cadeias possuem uma sequência de aminoácidos chamada de sequência sinal. A sequência sinal irá mostrar para o ribossomo se ele deve continuar a síntese da proteína no citoplasma ou se ele deve ir para o retículo endoplasmático, ligar-se a ele e, assim, terminar a síntese proteica. Portanto, quem direciona o ribossomo para o retículo endoplasmático é o tipo de proteína ou a sequência sinal emitida por esta proteína. A sequência sinal é uma sequência de aminoácidos, geralmente formada por 20 aminoácidos de característica hidrofóbica, que pode apresentar afinidade pelo retículo endoplasmático. Se houver esta afinidade da sequência sinal com o retículo endoplasmático, consequentemente, aquele ribossomo que iniciou a síntese de proteína irá migrar para o citoplasma e se ligará à membrana do retículo endoplasmático. Proteínas como proteínas que serão secretadas, proteínas de membrana e proteínas lisossomais são produzidas por ribossomos que se ligarão à membrana do retículo endoplasmático. Proteínas que possuem como destino final o citoplasma, o núcleo celular, mitocôndrias e peroxissomos são sintetizadas por ribossomos livres no citoplasma.
Em mamíferos, a grande maioria das proteínas sintetizadas é transferida para o retículo endoplasmático enquanto estão sendo traduzidas. 
A sequência sinal da proteína irá reconhecer uma proteína citoplasmática chamada de SRP, uma proteína de reconhecimento de sinal. Na membrana do retículo endoplasmático existe um receptor para o SRP e quando ocorre aquele reconhecimento, a proteína SRP unida à sequência sinal da proteína irá se ligar ao receptor do SRP presente na membrana do retículo endoplasmático, por causa da afinidade existente entre eles, e trazer para a membrana do retículo endoplasmático o ribossomo com a cadeia polipeptídica que está sendo sintetizada. Então, se a SRP que está ligada à sequência sinal também possui afinidade pelo receptor de SRP, ela irá se ligar a este receptor e levará com ela o ribossomo e a cadeia polipeptídica recém-sintetizada com a sequência sinal. O complexo ribossomo, cadeia polipeptídica, sequência sinal e SRP irá migrar para a membrana do retículo endoplasmático.
Toda proteína inicia a sua síntese no citoplasma até que uma proteína SRP reconhece a sequência sinal e leva-a para o retículo endoplasmático. Dessa maneira, se a cadeia polipeptídica que está sendo sintetizada possui uma sequência sinal reconhecida pela proteína SRP, ela terminará a sua síntese no retículo endoplasmático. Se não possuir uma sequência sinal reconhecível, esta proteína terminará a sua síntese no próprio citoplasma.
Quando a SRP se liga ao seu receptor presente na membrana plasmática do retículo endoplasmático, o complexo do ribossomo com a cadeia polipeptídica migra junto para esta membrana e a sequência sinal se liga a um complexo presente na membrana chamado de translócon. O translócon, também chamado de complexo SEC61, é uma transmembrana que está servindo como um canal para a entrada da cadeia polipeptídica no retículo endoplasmático utilizando a sequência sinal. Após a ligação da sequência sinal ao translócon, a SRP se desliga do seu receptor na membrana do retículo. No interior do retículo endoplasmático e associado ao translócon existe uma peptidase, esta peptidase tem como função clivar a sequência sinal quando entra no retículo endoplasmático. Isto ocorre porque a sequência sinal foi importante para levar a proteína para o retículo endoplasmático, após esta entrada, a sequência sinal não possui mais serventia. Então, o ribossomo continua ligado ao translócon e, por conseguinte, a cadeia polipeptídica termina de ser traduzida e é liberada no interior do retículo endoplasmático.
A importância da sequência sinal é direcionar a proteína com o ribossomo para a membrana do retículo endoplasmático ou não.
Outro fato que pode ocorrer é o ribossomo sintetizar a proteína no citoplasma, ou seja, a proteína ser liberada no citoplasma e apenas depois de ser totalmente traduzida, ela é enviada ao retículo endoplasmático. Neste caso as proteínas que são sintetizadas no citoplasma não necessitam de SRP para serem levadas ao retículo endoplasmático. As proteínas sintetizadas no citoplasma também possuirão a sequência sinal e esta sequência sinal da proteína recém-traduzida possuirá afinidade por um complexo chamado SEC62 SEC63 que está associado ao translócon da membrana do retículo endoplasmático. Para que estas proteínas cheguem até o translócon e, consequentemente, adentrem o retículo endoplasmático, é importante a presença de chaperonas no citoplasmadesta proteína. Neste caso, a chaperona importante para levar a proteína do citoplasma até o retículo endoplasmático é a HSP70. Portanto, as proteínas podem ser levadas ao retículo endoplasmático após o seu processo de tradução ser totalmente completo no citoplasma da célula. Parte da proteína recém-formada que possui a sequência sinal que apresenta afinidade e se ligará, consequentemente, com a SEC62 SEC63 irá adentrar a membrana do retículo endoplasmático pelo translócon. Esta introdução só é feita se a proteína possuir envolvimento com a proteína chaperona HSP70, pois esta chaperona é responsável por manter a proteína no seu estado linear. Este estado é importante porque se a proteína estiver no seu estado complexo ou compactado, ela pode apresentar dificuldade para atravessar o translócon. Para auxiliar a passagem da proteína pelo translócon é necessária outra proteína chaperona denominada BIP que é encontrada no meio intracelular do retículo endoplasmático. A chaperona BIP também faz parte da família das HSP70. Então, duas chaperonas são necessárias para a passagem da proteína do citoplasma para o retículo endoplasmático: a HSP70, importante para manter a proteína no seu estado linear e permitir a passagem da proteína pelo translócon, e a BIP, funcionando como catraca por puxar a proteína pelo translócon permitindo a sua passagem.
O indivíduo pode possuir uma deficiência proteica não apenas porque não possui a síntese de proteína, mas sim por não apresentar a chaperona ou a conformação correta. 
O retículo endoplasmático é importante no processamento de proteínas, ou seja, para manter a proteína no seu estado conformacional adequado para que ela apresente uma função bioquímica no nosso organismo.
Existem proteínas que são sintetizadas para ficar na membrana plasmática, então, elas passam pelo translócon e ao invés de seguirem para o lúmen do retículo endoplasmático, complexo de golgi e destino final, elas já são incorporadas diretamente na membrana plasmática e são direcionadas ao complexo de golgi já fazendo parte da membrana, ou seja, saem como vesículas do retículo endoplasmático fazendo parte da sua membrana. A maioria das proteínas passa para as vesículas como proteínas solúveis no citosol, porém existem aquelas que já são aderidas à membrana plasmática.
Após a entrada da proteína no retículo endoplasmático, ela irá passar por modificações pós-traducionais para atingir uma resposta bioquímica, ou seja, para que ela tenha uma atividade bioquímica no organismo. 
 A primeira e uma das mais ocorridas é a clivagem proteolítica. Um exemplo desta modificação pós-traducional é a clivagem da sequência sinal. Muitas vezes se não ocorrer a clivagem deste peptídeo sinal, a proteína não terá ação bioquímica no organismo. A insulina é sintetizada no organismo como pró-insulina. Assim, esta pró-insulina apresenta um peptídeo chamado de peptídeo C e se não ocorrer a clivagem deste peptídeo C da estrutura da insulina, ela continuará como pró-insulina que é a sua forma inativa, não tendo ação no organismo. Então, a insulina é sintetizada como pró-insulina, possuidora do peptídeo C, e se transforma em insulina ativa com a clivagem do peptídeo C presente na sua cadeia.
Um dos principais diagnósticos de diabetes no organismo é a dosagem de peptídeo C. Ao encontrar peptídeo C no sangue do diabético sabe-se que ele apresenta a capacidade de sintetizar insulina, sendo, portanto, portador da diabetes tipo 2. Isto porque diabetes tipo 1 é devido a uma deficiência na síntese de insulina, produzindo pouca insulina ou até mesmo nenhuma quantidade desta proteína. A dosagem de peptídeo C serve, então, para avaliar a capacidade do organismo de produzir insulina endógena. A insulina exógena, ou seja, insulina aplicada no paciente diabético não interfere a dosagem do peptídeo C porque ela é injetada na sua forma já ativa. Todo peptídeo C que é dosado no organismo é relacionado a insulina endógena. Faz a dosagem de peptídeo C e não de insulina por causa da meia vida de eliminação, a meia vida de eliminação do peptídeo C é cinco vezes maior do que a meia vida da insulina. Aminoácidos que são clivados para fora das cadeias polipeptídicas clivadas são reutilizados pelas células. A pró-insulina é uma sequência linear de aminoácidos, quando a enzima cliva o peptídeo C, ela passa a ser uma proteína ligada por ponte de sulfeto.
Outra modificação pós-traducional importante é a formação de pontes dissulfeto dentro da proteína. Esta modificação facilita que a proteína atinja o seu enovelamento adequado. Assim, estas pontes dissulfeto só são incorporadas na proteína se ela possuir aminoácidos como a cisteína. Estas ligações são amplamente encontradas dentro do retículo endoplasmático por causa do seu ambiente oxidante. No citosol da célula, as proteínas formam poucas pontes dissulfeto devido ao seu ambiente redutor, podendo transformar, consequentemente, os enxofres das cisteínas em sulfidrilas (sulfidrilas são grupamentos SH). Estes grupamentos SH se estiverem em um ambiente redutor, como o citosol, eles dificilmente formarão pontes de sulfeto, pois estas são ligações de oxidação. 
No retículo endoplasmático existem altas concentrações de uma chaperona chamada PDI, proteína dissulfeto isomerase. Esta chaperona facilita a formação de pontes dissulfeto dentro da proteína contribuindo para o enovelamento correto desta proteína. As pontes dissulfeto formadas no retículo endoplasmático podem ser:
- Intracadeias: dentro da própria cadeia polipeptídica da proteína;
- Intercadeias: entre cadeias polipeptídicas diferentes.
Várias proteínas são estabilizadas devido as pontes dissulfeto, como as imunoglobulinas, as lisozimas e os receptores proteicos presentes na membrana plasmática.
Outras modificações pós-traducionais encontradas no retículo endoplasmático são 
- Hidroxilação proteica, como a hidroxilação de prolina que ocorre no colágeno; 
- Metilação e acetilação proteica, ou seja, adição de grupos metil e acetil em determinados aminoácidos da cadeia polipeptídica. 
- Fosforilação proteica. Aminoácidos que possuem no grupo R hidroxilas alcoólicas, como a tirosina, serina e treonina, são aminoácidos que podem sofrer o processo de fosforilação proteica, ou seja, que podem ganhar um grupo fosfato. Duas enzimas são importantes para esta modificação pós-traducional: as quinases, enzimas que possuem a capacidade de clivar o ATP e doarem um grupo fosfato para a proteína, e as fosfatases, enzimas que retiram um grupo fosfato da proteína causando a desfosforilação. 
A glicogênio-fosforilase é responsável por transformar glicogênio em glicose-1-fosfato para, por conseguinte, aumentar a concentração de glicose. Esta enzima só está ativa se estiver fosforilada. Assim, a adrenalina e o glucagon são moléculas capazes da causar a fosforilação desta enzima, pois aumentam a quebra de glicogênio facilitando o aumento de glicose sanguínea. Então, adrenalina e glucagon são moléculas que aumentam a atividade do glicogênio-fosforilase. Diferentemente da insulina, esta facilita a desfosforilação da glicogênio-fosforilase e diminui a disponibilidade de glicose no organismo.
Inverso da glicogênio-sintase que se estiver na sua forma fosforilada estará inativa.
É necessário que haja um equilíbrio entre a síntese e a degradação de proteínas. Não se pode apenas sintetizar proteínas, mas também degradá-las. Existem duas vias proteolíticas capazes de degradar proteínas:
- Via proteolítica lisossomal: através de lisossomos, organelas capazes de degradar proteínas.
- Via proteolítica da ubiquitinação: marcação de proteínas velhas mal enoveladas, desnaturadas, oxidadas por outra proteína chamada ubiquitina. Estas proteínas recebem várias ubiquitinas, ou seja, são marcadas por várias ubiquitinas, e passam por um complexo proteolítico chamado de proteassoma. Proteassoma é um complexo de peptidases e proteases que possue a função de facilitar a degradação proteica e liberar os aminoácidos das proteínas degradadas. Estes aminoácidos liberados das proteínasserão reutilizados para a síntese de novas proteínas. Para o processo de ubiquitinação, são necessárias 3 enzimas: a E1, enzima de ativação da ubiquitina , a E2, enzima responsável pela conjugação de várias ubiquitinas na molécula da proteína e a E3, enzima de ligação destas várias ubiquitinas na molécula de proteína. Portanto, são várias ubiquitinas que são ligadas entre si e estas se unem à proteína, levando esta proteína velha para o proteassoma que sairá toda degradada desta estrutura.
Revisão
As proteínas podem ser sintetizadas de duas maneiras no organismo: em ribossomos livres no citoplasma ou em ribossomos aderidos a membrana do retículo endoplasmático. As proteínas que serão sintetizadas nos ribossomos livres no citoplasma são principalmente aquelas que possuem como destino final o núcleo celular, as mitocôndrias, os peroxissomos e os cloroplastos (no caso de vegetais). Existem proteínas que possuem como destino final a membrana plasmática, as vesículas secretórias e os lisossomos e estas são sintetizadas em ribossomos acoplados a membrana do retículo endoplasmático. A maioria das proteínas sintetizadas pelos mamíferos ocorre nos ribossomos ligados a membrana do retículo endoplasmático.
A síntese dessas proteínas ocorre nos ribossomos e depois ou enquanto a sua tradução, ela pode passar para o retículo endoplasmático com o objetivo de sofrer modificações pós-traducionais. Portanto, existem situações em que os ribossomos que estão no citoplasma migram para o retículo endoplasmático para que a proteína entre nesta organela e sofra estas modificações. Neste caso, os ribossomos migram para o retículo endoplasmático enquanto está ocorrendo a tradução da proteína, pois um pedaço do polipeptídio que está sendo sintetizado possui uma sequência denominada de sequência sinal. Esta sequência sinal possui afinidade com uma proteína citoplasmática chamada SRP e, por isso, se liga a ela. Esta SRP citoplasmática possui um receptor na membrana do retículo endoplasmático, então, após a ligação do SRP com a sequência sinal da proteína, ela também irá se ligar a este receptor na membrana do retículo. Portanto, quando a SRP migra para a membrana do retículo endoplasmático devido a sua afinidade com o receptor presente nesta estrutura, ela traz consigo o ribossomo e a cadeia polipeptídica que está sendo sintetizada. Estes irão se acoplar em um canal transmembranoso chamado translócon. Quando o ribossomo se apoia no translócon, a proteína SRP sai do seu receptor. Com a sua saída, a sequência sinal que estava ligada à SRP adentra o translócon e o ribossomo continua o processo de tradução. Após a tradução, a proteína é liberada no interior do retículo endoplasmático. Enquanto esta proteína está sendo sintetizada, uma peptidase presente no retículo endoplasmático irá clivar o peptídeo sinal e liberar esta proteína no interior do retículo endoplasmático. Portanto, a síntese de algumas proteínas inicia-se no citoplasma e terminam no retículo endoplasmático. 
Pode acontecer também a síntese de toda a cadeia polipeptídica no citoplasma e apenas depois de sua tradução, ela irá migrar para o interior do retículo endoplasmático. Neste caso, esta cadeia polipeptídica precisará se ligar a chaperonas citoplasmáticas, principalmente chaperonas da família da HSP70, que possuem como função a manutenção da cadeia polipeptídica na sua forma linear, facilitando, assim, a passagem da cadeia pelo translócon. Quando a proteína é totalmente sintetizada no citoplasma indo para o retículo endoplasmático somente depois, não há envolvimento da proteína SRP, pelo contrário, a sequência sinal terá uma afinidade e se ligará a um complexo proteico chamado de complexo SEC62 SEC63. Quando a sequência sinal se liga ao complexo proteico, a proteína irá adentrar no translócon e outra proteína chaperona denominada BIP (também da família das HSP70) no interior do retículo endoplasmático vai servir como uma catraca para puxar a cadeia polipeptídica para o interior do retículo.
Esta proteína que adentrou o retículo endoplasmático pode ter diferentes destinos na célula, pois esta cadeia polipeptídica no interior do retículo tem como principal função sofrer as modificações pós-traducionais. Contudo, existem proteínas que ao invés de ficarem dispersas no lúmen do retículo endoplasmático, irão se fixar à membrana desta organela através de duas formas diferentes. Ao passar pelo translócon, o peptídeo sinal da proteína é clivado por uma peptidase e quando a cadeia polipeptídica começa a parecer com uma sequência chamada de sequência de parada, sequência sintetizada pela cadeia polipeptídica que está na sua forma em alfa hélice e tem vários aminoácidos hidrofóbicos que possuem afinidade pela membrana plasmática, ocorre uma sinalização para o fechamento do translócon. Quando o translócon se fecha, esta cadeia polipeptídica é inserida na membrana do retículo endoplasmático. Se o destino final daquela proteína for a membrana do retículo endoplasmático, ela continuará lá; porém, se o destino final for a membrana da célula, ocorrerá uma fusão ou formação de uma vesícula para a passagem da cadeia polipeptídica da membrana do retículo para a membrana celular.
É importante ressaltar que nem todas as proteínas ficam solúveis no lúmen celular.
Existem duas formas destas proteínas se ligarem a membrana do retículo endoplasmático: 
- Através da sequência sinal clivável, ou seja, a sequência sinal da proteína será clivada e o translócon irá se fechar logo que a sequência de parada for sintetizada e, consequentemente, a cadeia polipeptídica será inserida na membrana.
- Através da sequência sinal não clivável. Neste caso, a própria sequência sinal está na forma de alfa hélice e por isso não pode ser clivada, pois ela será utilizada para a proteína ser inserida na membrana do retículo endoplasmático.