Resumo - Complexo de Golgi e Lisossomos

Prévia do material em texto

Transcrição da Aula 12 – Complexo de Golgi e Lisossomos
Camilla Ribeiro de Oliveira
Complexo de Golgi
As proteínas irão para o Complexo de Golgi após passarem pelo retículo endoplasmático. As principais funções do Complexo de Golgi é o processamento adicional das proteínas (adicional devido ao processamento do retículo endoplasmático que elas já sofreram), a separação das proteínas dependendo do destino celular e a facilitação do processo de transporte de proteínas para o seu destino final. É no Complexo de Golgi que as proteínas são organizadas e separadas para serem transportadas para os endossomos, os lisossomos, a membrana plasmática e até mesmo para serem secretadas das células.
Além disso, o Complexo de Golgi pode auxiliar na síntese de alguns lipídios, como os glicolipídios e os esfingolipídios.
O Complexo de Golgi é formado por sacos ou cisternas que são envolvidos pela membrana plasmática e por vesículas que facilitarão o processo de transporte de proteínas. Então, o complexo formado por duas faces: a face cis, que é uma face convexa voltada para o núcleo, e a face trans, que é responsável por formar as vesículas de transporte das proteínas.
De uma maneira geral, o Complexo de Golgi é formado por 4 regiões distintas:
- A rede de Golgi cis: é a rede de Golgi voltada para o lado do núcleo ou voltada para o retículo endoplasmático, local onde as proteínas são recebidas;
- As cisternas de Golgi medial e cistenas de Golgi trans: são nessas cisternas que a maioria das alterações metabólicas proteicas acontece;
- A rede de Golgi trans: onde ocorre a separação proteica e a formação de vesículas para a liberação para o destino final. 
Então, as pilhas (ou cisternas) de Golgi medial e trans são os principais locais onde ocorrem as alterações metabólicas das proteínas.
Um dos principais processamentos proteicos ou alterações da estrutura da proteína que ocorrem no interior do Complexo de Golgi é a glicosilação. A glicosilação pode se iniciar no interior do retículo endoplasmático e este processo consiste na adição de grupamentos de carboidratos nas proteínas e lipídios no interior do Complexo de Golgi ou no retículo endoplasmático. Muitas vezes esta glicosilação começa no retículo endoplasmático e é processada ou alterada no Complexo de Golgi. Portanto, no retículo endoplasmático os carboidratos são inseridos e no Complexo de Golgi eles serão modificados.
Quando a proteína entra no retículo endoplasmático, ela sofre modificações que podem ser um tipo de glicosilação, ou seja, ela recebe um grupamento de carboidrato. Contudo, esta proteína já glicosilada vai para o Complexo de Golgi e sofre modificações destes carboidratos já inseridos na proteína. Estas modificações nos carboidratos já inseridos na estrutura da proteína são necessárias porque cada proteína tem um destino final no organismo e estes carboidratos servem como sequências para darem destino a estas proteínas. Por exemplo, proteínas que precisam ser secretadas das células ou que tem como destino final a membrana plasmática sofrem no interior do Complexo de Golgi estas alterações de glicosilação. A glicosilação consiste na remoção de 3 resíduos de manose, adição de 1 resíduo de N-acetilglicosamina, remoção de 2 manoses, aumento de 1 fucose e 2 N-acetilglicosaminas e adição de 3 galactoses e 3 ácidos siáticos. Após sofrerem estas alterações, as proteínas apresentarão uma sequência de carboidratos que pode direcionar para um destino final. Desta maneira, estas alterações são importantes para que as proteínas sejam destinadas ao seu local final de maneira adequada. Caso estas alterações não ocorram, o Complexo de Golgi não saberá para qual local mandar as proteínas sintetizadas. Ressaltando: sofrem glicosilação proteínas que serão secretadas das células ou levadas para a membrana plasmática.
Dentro do Complexo de Golgi, proteínas que vão do retículo endoplasmático para o Complexo de Golgi e serão direcionadas aos lisossomos sofrem fosforilação. Este processo consiste no ganho de um grupamento fosfato que será associado a uma manose do oligossacarídeo. Quando as proteínas que possuem a sequência de oligossacarídeos saem do retículo endoplasmático e vão para o Complexo de Golgi, o resíduo de manose precisa ser fosforilado. Esta fosforilação acontece com a retirada de um fosfato da N-acetilglicosamina, ligação deste fosfato à manose e liberação do restante da N-acetilglicosamina. Como esta manose foi fosforilada, não ocorre retirada de manose da sequência de oligossacarídeos. Então, aquela proteína ficou marcada, por ganhar uma manose, e passa a ser chamada de proteína com manose-6-fosfato, porque o fosfato está ligado na posição 6 da manose. Esta manose-6-fosfato na proteína é importante para a ligação nos receptores de manose-6-fosfato localizados na face trans do Complexo de Golgi. Na face trans do Complexo de Golgi porque é ela quem possui a função de separar as proteínas, cada uma com o seu específico destino final. Portanto, na face trans do Complexo de Golgi terão receptores para a manose-6-fosfato. Como a proteína que vai para o lisossomo possui manose-6-fosfato, ela liga-se ao receptor da manose-6-fosfato e ocorre a formação das vesículas do Complexo de Golgi para a liberação e transferência final para os lisossomos. Assim, proteínas que possuem como destino final os lisossomos sofrem fosforilação.
Se um indivíduo não possui a capacidade de formar manose-6-fosfato para estas enzimas lisossomais, o paciente apresenta uma patologia chamada de Doença de “I-cell”. Esta doença é devido a ausência da enzima que catalisa ou é responsável pela fosforilação da manose de proteínas lisossomais.
Então, quando os receptores de manose-6-fosfato reconhecem a sequência de manose-6-fosfato nas proteínas, ocorre o acúmulo destas proteínas em uma determinada região da face trans do Complexo de Golgi. Como estas proteínas encontram-se acumuladas, ocorre a formação das vesículas do Complexo de Golgi que irão levar as proteínas para o interior dos lisossomos.
Após o processamento das proteínas no interior do Complexo de Golgi, elas precisam ser levadas para o seu destino final através da via secretora do Complexo de Golgi. A via secretora do Complexo de Golgi é subdividida em duas vias:
- Via secretora constitutiva: que é encontrada em todas as células eucariontes e possui a função de transportar proteínas e lipídios para a membrana plasmática ou para serem secretadas das células. A via de secreção constitutiva não tem nenhum tipo de regulação, ou seja, as proteínas são transportadas ou secretadas do Complexo de Golgi de uma maneira contínua, sempre transportada. Assim, esta via sempre funciona independentemente de alguma sinalização.
- Via secretora regular: acontece em apenas alguns tipos de célula, como nas células endócrinas para a liberação de hormônios, nas células neuronais para a liberação de neurotransmissores e células acinares pancreáticas para a liberação de enzimas digestivas. Esta via de secreção regular depende de sinais para ser ativada, por exemplo: a presença de alimentos no trato gastrointestinal sinaliza para ativação das vias de secreção regular das células acinares pancreáticas e liberação das enzimas digestivas.
Assim, após processar as proteínas, o Complexo de Golgi formará vesículas para que essas proteínas saiam do complexo e cheguem ao seu destino final. É importante saber que durante a ativação da via de secreção do Complexo de Golgi deverão acontecer 3 processos para que as proteínas sejam transportadas:
I – Proteínas precisam ser separadas na face trans do Complexo de Golgi.
II – Na face trans do Complexo de Golgi, a membrana deve sofrer um processo de constrição para formação da vesícula de transporte.
III – A vesícula de transporte deverá reconhecer a membrana da organela alvo e se fusionar com esta membrana.
Durante a formação da vesícula de transporte, várias proteínas de revestimento podem facilitar a formação das vesículas, como as clatrinas. As clatrinas são proteínas presentes na membrana doComplexo de Golgi que facilitam a formação dessas vesículas contribuindo para o transporte de proteínas do Complexo de Golgi para os lisossomos, por exemplo.
Outras proteínas de revestimento que auxiliam na formação das vesículas são as proteínas de cobertura chamadas de COP1 e COP2.
A COP1 é responsável por formar vesículas para transportarem proteínas que deverão estar residentes no Complexo de Golgi ou no retículo endoplasmático. As proteínas que deverão permanecer no interior do Complexo de Golgi ou do retículo endoplasmático, ou seja, proteínas pertencentes ao lúmen do Complexo de Golgi ou ao retículo endoplasmático podem formar vesículas através das formações das COPs. Estas COPs formam vesículas apenas de proteínas pertencentes ao Complexo de Golgi e estas vesículas irão se fundir novamente ao Complexo de Golgi, levando as proteínas para esta estrutura, ou estas proteínas podem voltar para o retículo endoplasmático. Estas proteínas possuem uma sequência sinal que indica se elas devem permanecer no Complexo de Golgi ou voltar para o retículo endoplasmático. Proteínas que devem ficar inseridas no retículo endoplasmático possuem uma sequência sinal chamada de KDEL. Esta KDEL é uma sequência de aminoácidos que sinaliza para a localização das proteínas no interior do retículo. Logo, todas as proteínas que possuem esta sequência sinal denominada KDEL são proteínas de interior de retículo endoplasmático. Existem proteínas que possuem como sequência sinal a KKXX, sequência de sinalização para o interior de Complexo de Golgi. 
A COP2 pode facilitar a formação de vesículas aumentando a passagem de proteínas do retículo endoplasmático para o Complexo de Golgi.
Para a fusão das vesículas com a membrana da célula alvo, é necessário primeiramente o reconhecimento da membrana da célula alvo e depois esta vesícula precisa se fusionar à membrana. Existe uma hipótese chamada de Hipótese de SNARE que é muito consolidada e explica como funciona a fusão da vesícula com a membrana alvo.
Esta hipótese explica que na membrana da vesícula que saiu do Complexo de Golgi existe uma proteína chamada de V-SNARE e na membrana alvo existe um outro tipo denominado T-SNARE. Estas V-SNARE e T-SNARE se entrelaçam entre si devido à conformação das duas em espiral, ligam-se e formam uma conformação do tipo “zíper fechado”. Todavia, para a união entre a V-SNARE e a T-SNARE é preciso a presença de outra proteína chamada de proteína RAB. A proteína RAB é ligada ao GTP e está presente tanto na membrana da vesícula quanto na membrana alvo. Estas proteínas RAB-GTP se ligam a proteínas efetoras (A RAB-GTP da membrana da vesícula se liga a uma proteína efetora e a RAB-GTP da membrana alvo se liga a outra proteína efetora) e estas proteínas efetoras irão se aproximar entre si. Quando ocorre a aproximação das proteínas efetoras, a V-SNARE e a T-SNARE se associam e ocorre a ligação em forma de “zíper fechado”. As V-SNARE e T-SNARE se juntaram porque a RAB-GTP ligada a proteína efetora da membrana da vesícula tem afinidade pela RAB-GTP ligada a outra proteína efetora da célula alvo. Como a aproximação das duas RAB-GTPs, as V-SNARE e T-SNARE se associaram. Esta associação aproxima a vesícula e a membrana alvo, promovendo uma desestabilização membranar e, consequentemente, a fusão das membranas. Com a fusão das duas membranas, ocorre a liberação do conteúdo da vesícula para o interior da célula alvo.
A RAB-GTP é responsável por doar energia para a ocorrência deste processo. Estas RAB existem em vários tipos.
Lisossomos
Lisossomos possuem como principal função servirem como um sistema digestivo nas nossas células, pois eles possuem várias enzimas proteolíticas que vieram do Complexo de Golgi.
O paciente pode apresentar algumas patologias relacionadas às funções dos lisossomos:
I – Doença de “I-cell”: a proteína que deveria ir para o lisossomo não vai porque a manose não teve a capacidade de sofrer a fosforilação. Isto ocorre devido a alteração na enzima responsável por marcar a manose com fosfato. 
II – Doença de Gaucher.
As RABs não ficam ligadas às membranas das células ou de outras organelas, mas estão livres no citosol. Quando as RABs estão no citosol, elas se apresentam na forma de RAB-GDP, só se transformando em RAB-GTP quando são ligadas à membrana da organela. Isto porque a membrana possui um trocador de nucleotídeo, transformando a RAB-GDP em RAB-GTP. Portanto, quando a vesícula se aproxima, a RAB-GDP migra para a membrana e o trocador de nucleotídeo presente nesta membrana transforma a RAB-GDP em RAB-GTP.
As enzimas presentes no interior dos lisossomos só são ativas em pH ácida (abaixo ou igual de 5). Assim, todas as vezes que a célula faz um processo de endocitose, como ocorre nos fagócitos, as enzimas estão ativas apenas no interior do lisossomo. Isto é importante porque se houver uma lesão do lisossomo e as enzimas forem liberadas para o citoplasma da célula, estas enzimas estarão inativas. Se não estivessem, estas causariam danos graves para as células atingidas.
Os lisossomos são importantes não só para o processo de fagocitose como também para o processo de autofagia. Existem situações em que as células aumentam o processo de autofagia, ou seja, a própria célula engloba uma determinada macromolécula que se fusiona com os lisossomos para renovar os componentes celulares.