3 Compartimentos Intracelulares

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<p>SUMÁRIO</p><p>1. Núcleo ............................................................................ 3</p><p>2. Complexo De Poro Nuclear ................................... 4</p><p>3. Transporte Núcleo-Citoplasma ............................ 6</p><p>4. Mitocôndria ................................................................... 9</p><p>5. Transporte Núcleo – Mitocôndria ......................12</p><p>6. Retículo Endoplasmático .....................................15</p><p>7. Glicosilação Proteica ...............................................20</p><p>8. Movimentação das Proteínas</p><p>entre os Compartimentos .........................................25</p><p>9. Complexo de Golgi ..................................................26</p><p>10. Lisossomos ..............................................................39</p><p>11. Peroxissomos .........................................................43</p><p>Referências Bibliograficas .........................................46</p><p>3COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>Distintamente da célula bacteriana,</p><p>ou procariótica, que apresenta apenas</p><p>um único compartimento intracelular</p><p>envolto por membrana, a célula euca-</p><p>riótica apresenta vários compartimen-</p><p>tos funcionalmente distintos envoltos</p><p>por membrana. Cada compartimento</p><p>ou organela executa uma função es-</p><p>pecífica, através de um conjunto pró-</p><p>prio de enzimas e vias de distribuição</p><p>que conduzem o conteúdo produzido</p><p>para outro compartimento.</p><p>Toda e qualquer célula eucarióti-</p><p>ca tem o mesmo conjunto básico de</p><p>organelas circundadas por membrana</p><p>que incluem o núcleo; mitocôndrias, e</p><p>no caso da célula vegetal, cloroplas-</p><p>tos, envolvidos no metabolismo ener-</p><p>gético; lisossomos e peroxissomos,</p><p>especializados na digestão de molé-</p><p>culas e em reações oxidativas, res-</p><p>pectivamente; retículo endoplasmá-</p><p>tico e complexo de Golgi, que lidam</p><p>com a organização e o transporte de</p><p>proteínas com diferentes destinos (Fi-</p><p>gura 1). Discutiremos a seguir, mais</p><p>detalhadamente, sobre cada uma</p><p>destas estruturas.</p><p>Figura 1. Principais componentes da célula eucariótica animal. Fonte: COOPER, 2007.</p><p>1. NÚCLEO</p><p>O núcleo é o principal elemento que</p><p>distingue células eucarióticas das</p><p>procarióticas. O núcleo funciona</p><p>como depósito da informação gené-</p><p>tica e do controle regido pela célula.</p><p>Por restringir o acesso de proteínas</p><p>ao material genético, o envelope nu-</p><p>clear garante maior rigidez no contro-</p><p>le da expressão gênica. Importantes</p><p>processos como replicação do DNA,</p><p>transcrição e processamento do RNA</p><p>ocorrem dentro do núcleo.</p><p>Ribossomos</p><p>Citoesqueleto</p><p>Lisossomo</p><p>Retículo endoplasmático liso</p><p>Complexo de Golgi</p><p>Nucléolo</p><p>Núcleo</p><p>Retículo endoplasmático rugoso</p><p>Mitocôndria</p><p>PeroxissomoCentríolo</p><p>4COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>O núcleo, porém, não está isolado do</p><p>citoplasma. A membrana que o en-</p><p>volve é perfurada por complexos do</p><p>poro nuclear (Figura 2). Ainda que as</p><p>membranas internas e externas se-</p><p>jam contínuas, elas apresentam dife-</p><p>rentes elementos proteicos. A porção</p><p>interna, exibe sítios para ligação de</p><p>cromossomos e para a lâmina nu-</p><p>clear, que é constituída por proteínas</p><p>que dão suporte estrutural ao enve-</p><p>lope. Esta lâmina também pode atu-</p><p>ar como ponto de ancoragem para</p><p>cromossomos e para o citoesqueleto</p><p>citoplasmático.</p><p>Figura 2. Envoltório nuclear. Observe a membrana dupla, perfurada pelo complexo de poros. A lâmina nuclear, aderida</p><p>ao folheto interno, apresenta constituição proteica fibrosa. Observe também a continuidade entre o lúmen do RE e o</p><p>folheto externo nuclear. Fonte: ALBERTS, 2017</p><p>2. COMPLEXO DE PORO</p><p>NUCLEAR</p><p>Cada complexo do poro nucle-</p><p>ar (NPCs, do inglês, nuclear pore</p><p>complexes), é constituído por um</p><p>grupo de cerca de 30 proteínas dis-</p><p>tintas, ou nucleoporinas (Figura 3).</p><p>Algumas destas guardam semelhan-</p><p>ças com proteínas do revestimento</p><p>5COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>de vesículas, como clatrina e COPII, o</p><p>que levanta a hipótese de uma possí-</p><p>vel origem evolutiva comum.</p><p>A membrana nuclear exibe cerca de 3</p><p>mil a 4 mil NPCs, variando este núme-</p><p>ro conforme o tipo celular. Cada NPC</p><p>tem a capacidade de transportar até</p><p>1000 macromoléculas por segundo</p><p>em ambas direções, ao mesmo tem-</p><p>po. Ainda não está claro como este</p><p>fluxo é coordenado de modo que se</p><p>evite colisões ou bloqueios.</p><p>As NPCs apresentam canais aquosos</p><p>por meio dos quais pequenas molé-</p><p>culas solúveis em água podem pas-</p><p>sar de modo passivo. Moléculas de</p><p>até 5 mil dáltons conseguem difundir</p><p>rapidamente. Grandes moléculas, no</p><p>entanto, atravessam esta estrutura</p><p>mais lentamente, sendo que aquelas</p><p>maiores que 60 mil dáltons não con-</p><p>seguem ultrapassar por difusão pas-</p><p>siva. Assim, o que determina a estru-</p><p>tura que passará ou não pelos poros</p><p>passivamente é a estrutura da NPC.</p><p>É de se esperar, desta forma, que os</p><p>compartimentos nuclear e citosólico,</p><p>apresentem distintas composições</p><p>proteicas.</p><p>Com base na sua localização, as nu-</p><p>cleoporinas podem ser classificadas</p><p>em: proteínas transmembrana do</p><p>anel, que atravessam o envelope nu-</p><p>clear e ancoram o NPC ao envelope;</p><p>nucleoporinas de suporte, que for-</p><p>mam arranjos em camadas de anéis,</p><p>estabilizando a curvatura acentuada</p><p>da membrana no local em que o en-</p><p>velope nuclear é penetrado; e nucle-</p><p>oporinas do canal, que delimitam o</p><p>poro central.</p><p>Muitas nucleoporinas do canal apre-</p><p>sentam regiões não estruturadas,</p><p>onde as cadeias polipeptídicas são</p><p>intrinsecamente desordenadas. O</p><p>poro central é preenchido com uma</p><p>malha emaranhada destes domínios</p><p>desordenados, o que bloqueia a di-</p><p>fusão passiva de macromoléculas.</p><p>As regiões desordenadas contêm um</p><p>grande número de repetições feni-</p><p>lalanina-glicina (FG).</p><p>6COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>Proteínas como DNA-polimerase e</p><p>RNA-polimerase têm subunidades</p><p>de 100 mil a 200 mil dáltons. Diante</p><p>disso, um questionamento a ser fei-</p><p>to é como elas adentram o envelope</p><p>nuclear.</p><p>3. TRANSPORTE</p><p>NÚCLEO-CITOPLASMA</p><p>Sinais de localização nuclear</p><p>Sinais de endereçamento chama-</p><p>dos de sinais de localização nuclear</p><p>(NLSs, do inglês, nuclear localiza-</p><p>tion signals) são os responsáveis</p><p>pela seletividade desse processo nu-</p><p>clear de importação. Em muitas pro-</p><p>teínas nucleares, os sinais consistem</p><p>em uma ou duas sequências curtas</p><p>ricas em aminoácidos carregados</p><p>positivamente, lisina e arginina, com</p><p>a sequência exata variando para di-</p><p>ferentes proteínas. Outras proteínas</p><p>nucleares, no entanto, exibem dife-</p><p>rentes sinais, os quais ainda não fo-</p><p>ram caracterizados.</p><p>Os sinais de localização podem es-</p><p>tar presentes em qualquer região da</p><p>sequência de aminoácidos; acredita-</p><p>-se que no local da sua apresentação,</p><p>Figura 3. Arranjo de NPCS. A, Em NPC de vertebrados, as nucleoporinas são organizadas com simetria rotacional óctu-</p><p>pla. A simetria transversa duplicada e rotacional octuplicada explica como estas estruturas enormes podem se formar a</p><p>partir de apenas 30 diferentes proteínas: muitas das nucleoporinas estão presentes em 8, 16 ou 32 cópias. B, Micrografia</p><p>eletrônica de varredura do lado nuclear do envelope nuclear de um oócito. C, Micrografia eletrônica mostrando uma vista</p><p>lateral de dois NPCs (colchetes). D, Micrografia eletrônica mostrando uma vista frontal dos NPCs. Observe que alguns</p><p>NPCs contêm materiais nos seus centros, que poderiam representar macromoléculas em trânsito. Fonte: ALBERTS, 2017.</p><p>7COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>existam alças ou regiões na superfície</p><p>da proteína. Assim, é presumido que</p><p>a localização exata do sinal não é im-</p><p>portante, sendo suficiente que ape-</p><p>nas uma região do complexo proteico</p><p>exiba o sinal para que todo o comple-</p><p>xo seja translocado para o núcleo.</p><p>Experiências com partículas de ouro</p><p>tornaram visíveis a atividade de im-</p><p>portação através das NPCs. As par-</p><p>tículas ligam-se às fibrilas, que se es-</p><p>tendem das nucleoporinas de suporte</p><p>na borda do NPC para o citosol e, en-</p><p>tão, prosseguem através do centro</p><p>do NPC. O transporte macromolecu-</p><p>lar pelos NPCs é fundamentalmente</p><p>diferente do transporte de proteínas</p><p>pelas membranas das outras organe-</p><p>las, pois ocorre por um grande poro</p><p>aquoso, ao invés de usar uma prote-</p><p>ína transportadora abrangendo</p><p>as proteínas que entra-</p><p>ram no RE e que são destinadas ao</p><p>aparelho de Golgi ou além, são pri-</p><p>meiramente empacotadas em vesí-</p><p>culas de transporte revestidas por</p><p>COPII. Essas vesículas brotam de re-</p><p>giões especializadas do RE chama-</p><p>das de sítios de saída do RE, cujas</p><p>membranas não possuem ribosso-</p><p>mos ligados.</p><p>A entrada em vesículas que saem do</p><p>RE pode ser um processo seletivo</p><p>ou pode acontecer por padrão. Mui-</p><p>tas proteínas de membrana são re-</p><p>crutadas ativamente para dentro de</p><p>tais vesículas, onde elas ficam con-</p><p>centradas. Essas proteínas-carga de</p><p>membrana apresentam sinais de sa-</p><p>ída (transporte) na sua superfície ci-</p><p>tosólica, que as proteínas adaptado-</p><p>ras do revestimento interno de COPII</p><p>reconhecem.</p><p>Alguns desses componentes agem</p><p>como receptores de carga e são reci-</p><p>clados de volta para o RE depois que</p><p>entregam sua carga no aparelho de</p><p>Golgi. As proteínas-carga solúveis no</p><p>lúmen do RE, ao contrário, possuem</p><p>sinais de saída que as ligam aos re-</p><p>ceptores de carga transmembrana.</p><p>Proteínas sem sinais de saída tam-</p><p>bém podem entrar nas vesículas de</p><p>transporte, incluindo moléculas pro-</p><p>teicas que, em geral, funcionam no</p><p>RE, algumas das quais vazam lenta-</p><p>mente para fora do RE e são entre-</p><p>gues no aparelho de Golgi.</p><p>A etapa de saída do RE é o principal</p><p>ponto de verificação no qual o controle</p><p>de qualidade é exercido sobre as pro-</p><p>teínas que a célula secreta ou dispõe</p><p>na sua superfície. Os sinais de saída</p><p>que direcionam as proteínas solúveis</p><p>para fora do RE para serem transpor-</p><p>tadas para o aparelho de Golgi e para</p><p>além dele, não são bem conhecidos.</p><p>36COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>Trísceles de clatrina</p><p>Crescimento do broto</p><p>Associação com dinamina</p><p>Ajudam a curvar a membrana</p><p>Agrupam filamentos de actina</p><p>Destaca e propele a vesícula</p><p>Vesícula liberada</p><p>TRANSPORTE VESICULAR</p><p>PROTEÍNAS DE CURVATURA</p><p>DE MEMBRANA</p><p>COP ICOP IIClatrina</p><p>Fusão com membrana-alvoProteína NSF desmonta</p><p>v e t-SNARES</p><p>Proteínas Rab – guiam</p><p>vesícula para destino</p><p>v-SNARE e T-SNARE</p><p>Proteínas adaptadoras Revestimento interno</p><p>da vesícula Selecionam a carga</p><p>Selecionam proteínas</p><p>transmembranas Receptores de carga</p><p>Marcadores celulares</p><p>orientam o transporte REVESTIMENTO:</p><p>FLUXOGRAMA TRANSPORTE VESICULAR</p><p>37COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>Via de recuperação</p><p>A via de recuperação traz de volta</p><p>ao RE as proteínas que escaparam,</p><p>e depende dos sinais de recuperação</p><p>do RE. As proteínas de membrana re-</p><p>sidentes no RE, por exemplo, contêm</p><p>sinais que se ligam diretamente aos</p><p>revestimentos de COPI e são, assim,</p><p>empacotadas nas vesículas de trans-</p><p>porte revestidas por COPI para a en-</p><p>trega retrógrada ao RE. O sinal de</p><p>recuperação deste tipo mais bem ca-</p><p>racterizado consiste em duas lisinas,</p><p>seguidas por quaisquer outros dois</p><p>aminoácidos, na extremidade C-ter-</p><p>minal das proteínas de membrana do</p><p>RE.</p><p>Esse sinal é chamado de sequência</p><p>KKXX, baseado no código de amino-</p><p>ácidos de uma letra. As proteínas so-</p><p>lúveis residentes no RE, como a BiP,</p><p>também contêm um curto sinal de</p><p>recuperação do RE nas suas extremi-</p><p>dades C-terminais, mas este é dife-</p><p>rente, ele consiste em uma sequência</p><p>de Lys-Asp-Glu-Leu ou uma sequên-</p><p>cia semelhante, chamado de sequên-</p><p>cia KDEL.</p><p>Diferentemente dos sinais de recupe-</p><p>ração das proteínas de membrana do</p><p>RE, que podem interagir diretamente</p><p>com o revestimento de COPI, as pro-</p><p>teínas residentes no RE solúveis de-</p><p>vem se ligar a proteínas receptoras</p><p>especializadas, como o receptor de</p><p>KDEL, uma proteína transmembrana</p><p>que empacota qualquer proteína que</p><p>apresente tal sequência nas vesículas</p><p>de transporte retrógrado. Para execu-</p><p>tar essa tarefa, o próprio receptor de</p><p>KDEL deve alternar entre o RE e o</p><p>aparelho de Golgi, e a sua afinidade</p><p>por sequências KDEL deve ser dife-</p><p>rente nesses dois compartimentos.</p><p>O receptor deve ter uma alta afinida-</p><p>de pela sequência KDEL nos agrupa-</p><p>mentos tubulares de vesículas e no</p><p>aparelho de Golgi, de forma a cap-</p><p>turar proteínas solúveis residentes</p><p>no RE que escaparam e que estejam</p><p>presentes em baixas concentrações</p><p>nesses locais. Entretanto, ele deve ter</p><p>uma baixa afinidade pela sequência</p><p>KDEL no RE, para descarregar a car-</p><p>ga apesar da concentração muito alta</p><p>de proteínas solúveis residentes no</p><p>RE que contêm KDEL.</p><p>Como a afinidade do receptor de KDEL</p><p>muda dependendo do compartimen-</p><p>to onde ele reside? A resposta pro-</p><p>vavelmente está relacionada ao bai-</p><p>xo pH nos compartimentos do Golgi,</p><p>que é regulado por bombas de H+.A</p><p>maioria das proteínas de membrana</p><p>que funcionam na interface entre o</p><p>RE e o aparelho de Golgi, incluindo as</p><p>v e as t-SNAREs e alguns receptores</p><p>de carga, também entra na via de re-</p><p>cuperação para o RE.</p><p>38COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>Transporte através do aparelho</p><p>de Golgi</p><p>Ainda não se sabe como o aparelho</p><p>de Golgi alcança e mantém sua es-</p><p>trutura polarizada e como as molécu-</p><p>las se movem de uma cisterna para</p><p>a outra, e é provável que mais de um</p><p>mecanismo esteja envolvido em cada</p><p>caso.</p><p>Uma hipótese, chamada de modelo</p><p>de maturação de cisternas, considera</p><p>as cisternas de Golgi como estruturas</p><p>dinâmicas que maturam de primária</p><p>a tardia, adquirindo e depois perden-</p><p>do proteínas específicas residentes</p><p>no Golgi. De acordo com essa visão,</p><p>as cisternas cis se formam continua-</p><p>mente à medida que agrupamentos</p><p>tubulares de vesículas chegam do</p><p>RE e progressivamente amadurecem</p><p>para se tornar uma cisterna média e</p><p>depois uma cisterna trans.</p><p>O modelo de maturação de cisternas</p><p>é sustentado por estudos utilizando</p><p>enzimas de Golgi de diferentes cis-</p><p>ternas que foram marcadas com di-</p><p>ferentes colorações de fluorescência.</p><p>Também sustentando tal modelo,</p><p>observações de micrografias eletrô-</p><p>nicas revelaram que grandes estrutu-</p><p>ras como os bastões de procolágeno</p><p>em fibroblastos e escamas de certas</p><p>algas, se movem progressivamente</p><p>através da pilha de Golgi.</p><p>Uma visão alternativa descreve que</p><p>as cisternas de Golgi são estruturas</p><p>duradouras que mantêm seu conjunto</p><p>característico de proteínas residentes</p><p>de Golgi firmemente no lugar, e as</p><p>proteínas-carga são transportadas</p><p>de uma cisterna para a próxima pelo</p><p>transporte de vesículas. De acordo</p><p>com esse modelo de transporte vesi-</p><p>cular, o fluxo retrógrado de vesículas</p><p>recupera as proteínas que escaparam</p><p>do RE e do Golgi e as devolve aos</p><p>compartimentos anteriores no fluxo.</p><p>O fluxo direcional pode ser alcança-</p><p>do porque as moléculas de carga que</p><p>avançam são seletivamente empa-</p><p>cotadas em vesículas que se movem</p><p>adiante.</p><p>Ainda de maneira alternativa, o deslo-</p><p>camento das vesículas de transporte</p><p>entre as cisternas de Golgi pode não</p><p>ser de todo direcional, transportando</p><p>carga aleatoriamente para trás e para</p><p>frente; o fluxo direcional ocorreria, en-</p><p>tão, por causa da entrada contínua na</p><p>cisterna cis e saída na cisterna trans.</p><p>É provável que aspectos de ambos</p><p>modelos sejam verdadeiros. Um nú-</p><p>cleo estável de cisternas duradouras</p><p>pode existir no centro de cada cister-</p><p>na de Golgi, enquanto as regiões ao</p><p>redor podem sofrer contínua matu-</p><p>ração, talvez usando as cascatas de</p><p>Rab que mudam sua identidade.</p><p>À medida que partes de cisternas ma-</p><p>duras são formadas, elas podem se</p><p>partir e se fusionar com cisternas se-</p><p>guintes no fluxo por mecanismos de</p><p>fusão homotípica, carregando gran-</p><p>des moléculas-carga com elas. Além</p><p>39COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>disso, pequenas vesículas revestidas</p><p>por COPI poderiam transportar pe-</p><p>quenas cargas na direção para frente</p><p>e recuperar enzimas que escaparam</p><p>do Golgi, devolvendo-as à sua cister-</p><p>na retrógrada apropriada.</p><p>10. LISOSSOMOS</p><p>Os lisossomos são organelas que</p><p>contêm uma variedade de enzimas</p><p>capazes de hidrolisar todos os tipos</p><p>de polímeros biológicos – proteínas,</p><p>ácidos nucleicos, carboidratos e lipí-</p><p>dios. Funcionam como o sistema di-</p><p>gestivo da célula, servindo tanto para</p><p>degradar material do exterior quanto</p><p>da própria célula.</p><p>São encontrados em todas as células</p><p>eucarióticas. Eles foram inicialmente</p><p>descobertos pelo fracionamento bio-</p><p>químico de extratos celulares; somen-</p><p>te mais</p><p>tarde eles foram observados</p><p>de forma clara em microscópio eletrô-</p><p>nico. Embora extraordinariamente di-</p><p>versos em formato e tamanho, a sua</p><p>coloração com anticorpos específicos</p><p>mostra que são membros de uma</p><p>única família de organelas.</p><p>Eles também podem ser identificados</p><p>por técnicas histoquímicas que reve-</p><p>lam quais organelas contêm hidrola-</p><p>se ácida. A morfologia heterogênea</p><p>dos lisossomos contrasta com as es-</p><p>truturas relativamente uniformes de</p><p>muitas outras organelas celulares. A</p><p>diversidade reflete a ampla variedade</p><p>de funções digestivas mediadas pelas</p><p>hidrolases ácidas, incluindo a quebra</p><p>de restos intracelulares e extracelula-</p><p>res, a destruição de microrganismos</p><p>fagocitados e a produção de nutrien-</p><p>tes para a célula.</p><p>A sua diversidade morfológica, entre-</p><p>tanto, também reflete como os lisos-</p><p>somos se formam. Os endossomos</p><p>tardios, contendo material recebido</p><p>da membrana plasmática por endo-</p><p>citose e hidrolases lisossômicas re-</p><p>cém-sintetizadas, se fundem com li-</p><p>sossomos preexistentes para formar</p><p>estruturas que algumas vezes são</p><p>referidas como endolisossomos, que</p><p>então se fundem um com outro.</p><p>Quando a maior parte do material en-</p><p>docitado dentro de um endolisosso-</p><p>mo foi digerida de modo que somen-</p><p>te resíduos resistentes ou de digestão</p><p>lenta permanecem, essas organelas</p><p>se tornam endossomos “clássicos”.</p><p>Estes são relativamente densos, ar-</p><p>redondados e pequenos, mas podem</p><p>entrar no ciclo outra vez ao se fusionar</p><p>com endossomos tardios ou endoli-</p><p>sossomos. Assim, não há distinção</p><p>real entre endolisossomos e lisosso-</p><p>mos, eles são os mesmos, exceto pelo</p><p>fato de que eles estão em diferentes</p><p>estágios do ciclo de maturação.</p><p>40COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>Os lisossomos contêm cerca de 40</p><p>tipos de enzimas hidrolíticas, incluin-</p><p>do proteases, nucleases, glicosida-</p><p>ses, lipases, fosfolipases, fosfatases</p><p>e sulfatases. Todas as enzimas lisos-</p><p>somais são hidrolases ácidas que são</p><p>ativas no pH ácido (cerca de 5), que é</p><p>mantido dentro dos lisossomos, mas</p><p>não em pH neutro (cerca de 7,2).</p><p>Para manter seu pH ácido, os lisosso-</p><p>mos concentram ativamente íons H+</p><p>(cerca de 100x mais que a concen-</p><p>tração do citoplasma). Isto é realizado</p><p>através de uma bomba de prótons na</p><p>membrana lisossomal que transporta</p><p>SAIBA MAIS!</p><p>Os vacúolos de vegetais e de fungos são lisossomos versáteis</p><p>A maioria das células vegetais e fúngicas (incluindo leveduras) contém uma ou mais vesículas</p><p>muito grandes e preenchidas de fluido, denominadas vacúolos. Estes estão relacionados aos</p><p>lisossomos das células animais, contendo várias enzimas hidrolíticas, mas as suas funções</p><p>são nitidamente diversas.</p><p>O vacúolo vegetal pode atuar como uma organela de armazenamento tanto para os nutrien-</p><p>tes quanto para os resíduos, como um compartimento degradativo, como uma forma econô-</p><p>mica de aumentar o tamanho celular e como um controlador da pressão de turgescência.</p><p>O vacúolo é importante como um instrumento de homeostase, permitindo que as células</p><p>vegetais suportem grandes variações no seu ambiente. Quando o pH do ambiente cai, por</p><p>exemplo, o fluxo de H+ para o citosol é balanceado, pelo menos em parte, por um transporte</p><p>aumentado de H+ para o vacúolo, que tende a manter o pH do citosol constante.</p><p>Muitos produtos estocados possuem uma função metabólica. As proteínas, por exemplo, po-</p><p>dem ser preservadas por anos nos vacúolos de células de estocagem de muitas sementes,</p><p>como as de ervilhas e feijões. Quando as sementes germinam, essas proteínas são hidroli-</p><p>sadas, e os aminoácidos resultantes fornecem suprimento alimentar para o embrião em de-</p><p>senvolvimento. Os pigmentos antocianinas armazenados nos vacúolos colorem as pétalas de</p><p>muitas flores para atrair insetos polinizadores, enquanto as moléculas tóxicas liberadas dos</p><p>vacúolos, quando uma planta é consumida ou danificada, promovem uma forma de defesa</p><p>contra predadores.</p><p>Fonte: COOPER, 2007</p><p>41COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>ativamente prótons para o interior do</p><p>lisossomo, o que demanda gasto de</p><p>energia na forma de hidrólise de ATP.</p><p>Uma H+ ATPase vacuolar na mem-</p><p>brana do lisossomo usa a energia da</p><p>hidrólise de ATP para bombear H+.</p><p>Os lisossomos são locais de encon-</p><p>tro para onde várias vias de tráfego</p><p>intracelular convergem. Uma rota que</p><p>leva para fora do RE pelo aparelho de</p><p>Golgi entrega a maioria das enzimas</p><p>digestivas do lisossomo, enquanto</p><p>pelo menos quatro vias de fontes di-</p><p>ferentes alimentam os lisossomos de</p><p>substâncias para digestão. A mais</p><p>estudada dessas vias de degradação</p><p>é aquela seguida pelas macromolé-</p><p>culas captadas do líquido extracelular</p><p>pela endocitose.</p><p>Uma via semelhante, encontrada nas</p><p>células fagocíticas, como os macró-</p><p>fagos e neutrófilos em vertebrados,</p><p>é dedicada ao engolfamento, ou fa-</p><p>gocitose, de grandes partículas e mi-</p><p>crorganismos para formar os fagos-</p><p>somos. Uma terceira via, chamada de</p><p>macropinocitose, é especializada na</p><p>captação não específica de fluidos,</p><p>membrana e partículas anexadas à</p><p>membrana plasmática. Uma quarta</p><p>via chamada de autofagia, se origi-</p><p>na no citoplasma da própria célula e</p><p>é utilizada para digerir organelas do</p><p>citosol e deterioradas.</p><p>SE LIGA! Todos os tipos celulares des-</p><p>cartam partes obsoletas por um proces-</p><p>so dependente do lisossomo chamado</p><p>de autofagia. O processo de degrada-</p><p>ção é importante durante o crescimento</p><p>normal da célula e no desenvolvimento,</p><p>quando ajuda a reestruturar células em</p><p>diferenciação, mas também nas respos-</p><p>tas adaptativas a estresses como priva-</p><p>ção alimentar e infecção.</p><p>Defeitos na autofagia podem impedir</p><p>que as células se liberem de micróbios,</p><p>agregados de proteínas indesejadas e</p><p>proteínas anormais e, assim, contribuir</p><p>para doenças que variam desde distúr-</p><p>bios infecciosos a neurodegeneração e</p><p>câncer.</p><p>Consideremos, agora, a via que en-</p><p>trega hidrolases lisossômicas da rede</p><p>transGoldi (TGN) para os lisossomos.</p><p>As enzimas são primeiro entregues</p><p>nos endossomos em vesículas de</p><p>transporte que brotam da TGN, antes</p><p>que eles se movam adiante para os</p><p>endolisossomos e lisossomos.</p><p>As vesículas que deixam a TGN in-</p><p>corporam as proteínas lisossômicas</p><p>e excluem as várias outras proteínas</p><p>que são empacotadas em diferentes</p><p>vesículas de transporte para destiná-</p><p>-las a outros locais. Como as hidrola-</p><p>ses lisossômicas são reconhecidas e</p><p>selecionadas na TGN com a precisão</p><p>necessária? Em células animais, elas</p><p>carregam um marcador único na for-</p><p>ma de grupos de manose-6-fosfato</p><p>(M6P), que são exclusivamente adi-</p><p>cionados aos oligossacarídeos ligados</p><p>42COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>ao N dessas enzimas lisossômicas</p><p>solúveis, à medida que elas passam</p><p>através do lúmen da rede cis de Golgi,</p><p>conforme discutido anteriormente.</p><p>As proteínas receptoras de M6P</p><p>transmembrana, que estão presentes</p><p>na TGN, reconhecem os grupos M6P</p><p>e se ligam às hidrolases lisossômi-</p><p>cas na face luminal da membrana e</p><p>a proteínas adaptadoras para montar</p><p>os revestimentos de clatrina na face</p><p>citosólica. Dessa forma, os receptores</p><p>ajudam a empacotar as hidrolases em</p><p>vesículas revestidas por clatrina que</p><p>brotam da TGN, e entregar seu con-</p><p>teúdo aos endossomos primários.</p><p>O receptor M6P se liga ao M6P em</p><p>pH de 6,5 a 6,7 no lúmen da TGN e o</p><p>libera em pH 6, que é o pH no lúmen</p><p>dos endossomos. Assim, depois que</p><p>o receptor é liberado, as hidrolases li-</p><p>sossômicas se dissociam dos recep-</p><p>tores M6P, que são recuperados para</p><p>dentro de vesículas de transporte</p><p>que brotam dos endossomos. Essas</p><p>vesículas são revestidas por retrô-</p><p>mero, um complexo de proteínas de</p><p>revestimento especializado no trans-</p><p>porte de endossomo para TGN, que</p><p>devolvem os receptores para a TGN</p><p>para reuso.</p><p>O transporte em qualquer uma das di-</p><p>reções requer sinais na cauda citoplas-</p><p>mática do receptor de M6P que direcio-</p><p>nam essa proteína para o endossomo</p><p>ou de volta à TGN. Esses sinais são</p><p>reconhecidos pelo complexo retrômero</p><p>que recruta os receptores de M6P para</p><p>as vesículas de transporte que brotam</p><p>dos endossomos. A reciclagem do re-</p><p>ceptor de M6P se parece com a recicla-</p><p>gem do receptor</p><p>de KDEL.</p><p>Nem todas as moléculas de hidrola-</p><p>se que carregam M6P chegam aos</p><p>lisossomos. Algumas escapam do</p><p>processo de empacotamento normal</p><p>na rede trans de Golgi e são trans-</p><p>portadas à superfície celular, onde</p><p>são secretadas no líquido extracelu-</p><p>lar. Alguns receptores de M6P, entre-</p><p>tanto, também fazem um desvio para</p><p>a membrana plasmática, onde recap-</p><p>turam as hidrolases lisossômicas que</p><p>escaparam e as devolvem por endo-</p><p>citose mediada por receptores.</p><p>SAIBA MAIS!</p><p>Os defeitos genéticos que afetam hidrolases lisossômicas causam diversas doenças de depó-</p><p>sito lisossômico. Estes resultam em um acúmulo de substratos não digeridos nos lisossomos,</p><p>com sérias consequências patológicas, mais frequentemente no sistema nervoso. Na maioria</p><p>dos casos, há uma mutação em um gene estrutural que codifica uma hidrolase lisossômica</p><p>específica. A forma mais grave das doenças de depósito lisossômico é um distúrbio meta-</p><p>bólico hereditário muito raro chamado de doença de inclusão celular. Nessa condição, quase</p><p>todas as enzimas hidrolíticas estão ausentes nos lisossomos de muitos tipos celulares, e os</p><p>seus substratos não digeridos se acumulam nesses lisossomos. A patologia consequente é</p><p>complexa, afetando todos os sistemas orgânicos, a integridade esquelética e o desenvolvi-</p><p>mento mental; os indivíduos raramente vivem além de 6 ou 7 anos.</p><p>43COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>11. PEROXISSOMOS</p><p>Os peroxissomos são envolvidos por</p><p>uma única membrana e não possuem</p><p>DNA ou ribossomos. Assim, por não</p><p>serem dotados de genoma, todas as</p><p>suas proteínas são codificadas no nú-</p><p>cleo. Os peroxissomos obtêm muitas</p><p>das suas proteínas por importação</p><p>seletiva do citosol, embora algumas</p><p>delas entrem na membrana dos pe-</p><p>roxissomos por meio do RE.</p><p>Quase todas as células eucarióticas</p><p>possuem peroxissomos. Eles contêm</p><p>enzimas oxidativas, como catalase e</p><p>urato oxidase, em concentrações tão</p><p>elevadas que, em algumas células, os</p><p>peroxissomos salientam-se em mi-</p><p>crografias eletrônicas por causa da</p><p>presença de um núcleo cristaloide.</p><p>Assim como as mitocôndrias, os pe-</p><p>roxissomos são os principais sítios de</p><p>utilização de oxigênio.</p><p>Uma hipótese é que os peroxissomos</p><p>sejam um vestígio de uma organela</p><p>ancestral que realizava todo o meta-</p><p>bolismo de oxigênio nos ancestrais</p><p>primitivos das células eucarióticas.</p><p>Quando o oxigênio produzido pelas</p><p>bactérias fotossintéticas começou a</p><p>se acumular na atmosfera, ele pode</p><p>ter sido fortemente tóxico à maioria</p><p>das células. Os peroxissomos podem</p><p>ter servido para reduzir a concentra-</p><p>ção de oxigênio intracelular, enquan-</p><p>to também usavam sua reatividade</p><p>química para fazer reações oxidativas</p><p>úteis.</p><p>De acordo com esse ponto de vista,</p><p>o desenvolvimento posterior das mi-</p><p>tocôndrias tornou os peroxissomos</p><p>bastante obsoletos, porque muitas</p><p>das mesmas reações, as quais foram</p><p>inicialmente conduzidas nos pero-</p><p>xissomos sem produção de energia,</p><p>foram acopladas com a formação de</p><p>ATP, por meio da fosforilação oxida-</p><p>tiva. As reações oxidativas realizadas</p><p>pelos peroxissomos nas células atu-</p><p>ais poderiam parcialmente ser, por-</p><p>tanto, aquelas cujas funções impor-</p><p>tantes não foram incorporadas pelas</p><p>mitocôndrias.</p><p>Os peroxissomos são assim denomi-</p><p>nados porque costumam conter uma</p><p>ou mais enzimas que empregam oxi-</p><p>gênio molecular para remover átomos</p><p>de hidrogênio de substratos orgânicos</p><p>específicos (designados aqui como R)</p><p>em uma reação oxidativa que produz</p><p>peróxido de hidrogênio. (H2O2): RH2</p><p>+ O2 > R + H2O2</p><p>A catalase utiliza o H2O2 gerado por</p><p>outras enzimas na organela para oxi-</p><p>dar uma variedade de outros substra-</p><p>tos, incluindo ácido fórmico, formalde-</p><p>ído e álcool, pela reação “peroxidativa”:</p><p>H2O2 + R´H2 → R´ + 2H2O. Esse tipo</p><p>de reação oxidativa é particularmente</p><p>importante nas células do fígado e do</p><p>rim, nas quais os peroxissomos deto-</p><p>xificam várias moléculas que entram</p><p>na corrente sanguínea.</p><p>44COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>Cerca de 25% do etanol ingerido, é oxi-</p><p>dado a acetaldeído da forma apresen-</p><p>tada acima. Além disso, quando um ex-</p><p>cesso de H2O2 acumula-se na célula, a</p><p>catalase o converte em H2O por meio</p><p>da reação: 2H2O2 → 2H2O + O2.]</p><p>A principal função das reações oxida-</p><p>tivas realizadas nos peroxissomos é a</p><p>quebra de moléculas de ácido graxo.</p><p>O processo denominado β-oxidação</p><p>encurta as cadeias alquil dos ácidos</p><p>graxos sequencialmente em blocos</p><p>de dois átomos de carbono por vez,</p><p>convertendo os ácidos graxos em</p><p>acetil-CoA (acetil-coenzima A).</p><p>Os peroxissomos exportam então</p><p>acetil-CoA ao citosol para utilizá-la</p><p>em reações biossintéticas. Nas célu-</p><p>las de mamíferos, a β-oxidação ocorre</p><p>nas mitocôndrias e nos peroxissomos.</p><p>Uma função biossintética essencial</p><p>dos peroxissomos animais é catali-</p><p>sar as primeiras reações na formação</p><p>de plasmalogênios, que são a classe</p><p>mais abundante de fosfolipídeos na</p><p>mielina. A deficiência de plasmalogê-</p><p>nios causa anomalias profundas na</p><p>mielinização dos axônios das células</p><p>nervosas, sendo essa uma das razões</p><p>por que muitos distúrbios peroxissô-</p><p>micos levam a doenças neurológicas.</p><p>Os peroxissomos são organelas de</p><p>grande diversidade e, mesmo em vá-</p><p>rios tipos celulares de um único or-</p><p>ganismo, podem conter diferentes</p><p>conjuntos enzimáticos. Eles também</p><p>podem adaptar-se de forma notável</p><p>a mudanças de condições.</p><p>Como se formam os</p><p>peroxissomos?</p><p>Acredita-se que vesículas precurso-</p><p>ras peroxissômicas brotam do RE.</p><p>Ao menos duas proteínas de mem-</p><p>brana peroxissômicas, Pex3 e Pex15,</p><p>seguem essa via. A maquinaria que</p><p>dirige a reação de brotamento e que</p><p>seleciona apenas proteínas pero-</p><p>xissômicas para o empacotamento</p><p>nessas vesículas depende de Pex19</p><p>e outras proteínas citosólicas ainda</p><p>desconhecidas. Vesículas precurso-</p><p>ras peroxissômicas podem então fu-</p><p>sionar-se com outras ou com peroxis-</p><p>sômicas preexistentes.</p><p>A membrana do peroxissomo contém</p><p>receptores de importação e proteínas</p><p>translocadoras que são necessárias</p><p>para a importação de proteínas pe-</p><p>roxissômicas produzidas nos ribos-</p><p>somos citosólicos, incluindo novas</p><p>cópias de receptores de importação</p><p>e componentes de translocação. Pro-</p><p>vavelmente, os lipídeos necessários</p><p>ao crescimento também sejam im-</p><p>portados, embora alguns possam de-</p><p>rivar-se diretamente do RE na mem-</p><p>brana de vesículas precursoras de</p><p>peroxissomos.</p><p>SAIBA MAIS!</p><p>Cerca de 25% do etanol ingerido, é oxidado a acetaldeído da forma apresentada acima. Além</p><p>disso, quando um excesso de H2O2 acumula-se na célula, a catalase o converte em H2O por</p><p>meio da reação: 2H2O2 → 2H2O + O2.</p><p>45COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>Direcionalidade: Ran</p><p>Porinas</p><p>Direcionamento RabFusão SNAREs</p><p>Clatrina</p><p>COP I</p><p>COP II</p><p>Ribossomo</p><p>ORGANELAS</p><p>Enzimas hidrolíticas Bomba de H+</p><p>Manose-6-fosfato</p><p>Complexo de poro nuclear</p><p>Importação nuclear</p><p>Material genético</p><p>Exportação nuclear</p><p>Síntese de ATP Espaço intermembrana</p><p>Tamponamento</p><p>redox no citosol</p><p>Adaptação metabólica</p><p>Membrana externa e interna</p><p>Bomba de H+</p><p>Sacos envoltos por</p><p>membranas e vesículas</p><p>Processar e separar</p><p>proteínas</p><p>Transporte vesicularGlicosilação proteica Face cis e trans</p><p>Metabolismo de lipídios</p><p>e proteínas</p><p>Liso</p><p>Membrana contínua</p><p>com a nuclear</p><p>RugosoSíntese de proteínas</p><p>Glicosilação proteica</p><p>Síntese de lipídios</p><p>Armazenamento de cálcio</p><p>Núcleo</p><p>Lisossomos</p><p>Complexo de Golgi</p><p>Peroxissomos</p><p>Mitocôndria</p><p>Retículo endoplasmástico</p><p>MAPA MENTAL COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>46COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>BIBLIOGRAFICAS</p><p>ALBERTS, B.; JOHNSON, A. & WALTER, P. Biologia Molecular da Célula. 6ª Ed., Artmed</p><p>Editora, 2017.</p><p>COOPER, G.M. A célula: Uma abordagem multidisciplinar. 3 ed., Artes Médicas, Porto Ale-</p><p>gre, 2007.</p><p>47COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>uma</p><p>ou mais bicamadas lipídicas.</p><p>Assim, as proteínas nucleares podem</p><p>ser transportadas para o núcleo por</p><p>uma NPC quando estão em confor-</p><p>mação completamente enovelada.</p><p>Ainda, pela mesma forma, uma subu-</p><p>nidade ribossômica recém-formada</p><p>é transportada para fora do núcleo</p><p>como uma partícula já montada. Ao</p><p>contrário, as proteínas devem ser ex-</p><p>tensivamente desenoveladas duran-</p><p>te seu transporte para a maioria das</p><p>outras organelas.</p><p>Para iniciar a importação nuclear,</p><p>a maioria dos sinais de localização</p><p>nuclear deve ser reconhecida pelos</p><p>receptores de importação nuclear, al-</p><p>gumas vezes chamados de importi-</p><p>nas. Cada membro dessa família codi-</p><p>fica uma proteína receptora que pode</p><p>se ligar e transportar subconjuntos de</p><p>proteínas, as quais exibem sinal de</p><p>localização nuclear apropriado.</p><p>Os receptores de importação nuclear</p><p>nem sempre se ligam diretamente a</p><p>proteínas nucleares, sendo necessá-</p><p>rias algumas proteínas adaptadoras</p><p>adicionais. Algumas proteínas adap-</p><p>tadoras são estruturalmente relacio-</p><p>nadas aos receptores de importação</p><p>nuclear, sugerindo uma origem evo-</p><p>lutiva comum. O uso de uma varieda-</p><p>de de receptores de importação e de</p><p>adaptadores permite que a célula re-</p><p>conheça o amplo repertório de sinais</p><p>de localização nuclear exibidos pelas</p><p>proteínas nucleares.</p><p>Os receptores de importação são</p><p>proteínas citosólicas solúveis que se</p><p>ligam tanto no sinal de localização</p><p>nuclear da proteína a ser transporta-</p><p>da quanto nas sequências repetidas</p><p>fenilalanina–glicina (FG) nos domínios</p><p>não estruturados do canal. Acredita-</p><p>-se que as repetições FG no ema-</p><p>ranhado não estruturado interagem</p><p>fracamente, resultando em uma pro-</p><p>teína com propriedades semelhantes</p><p>a um gel que impõe uma barreira de</p><p>permeabilidade a grandes macromo-</p><p>léculas e serve como local de ancora-</p><p>gem para os receptores nucleares de</p><p>importação.</p><p>8COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>De acordo com um modelo de trans-</p><p>porte nuclear, complexos receptor-</p><p>-carga se movimentam ao longo da</p><p>via de transporte, ligando-se, dis-</p><p>sociando-se e então religando-se,</p><p>repetidas vezes, às sequências ad-</p><p>jacentes contendo repetições FG.</p><p>Dessa forma, os complexos podem</p><p>saltar de uma nucleoporina para ou-</p><p>tra para atravessar o interior emara-</p><p>nhado do NPC de maneira aleatória.</p><p>Como os receptores de importação</p><p>se ligam às repetições FG durante o</p><p>caminho, eles poderiam interromper</p><p>as interações entre as repetições e</p><p>localmente dissolver o gel proteico do</p><p>emaranhado que preenche os poros,</p><p>permitindo a passagem do complexo</p><p>receptor-carga.</p><p>Uma vez no núcleo, os receptores</p><p>de importação dissociam-se da sua</p><p>carga e retornam ao citosol. Como</p><p>veremos, essa dissociação ocorre</p><p>apenas no lado nuclear do NPC, con-</p><p>ferindo direcionalidade ao processo</p><p>de importação.</p><p>Exportação nuclear</p><p>A exportação de grandes moléculas</p><p>do núcleo, como novas subunidades</p><p>ribossômicas e moléculas de RNA,</p><p>ocorre por meio de NPCs e depende</p><p>de um sistema seletivo de transpor-</p><p>te. O sistema de transporte se baseia</p><p>nos sinais de exportação nuclear nas</p><p>macromoléculas a serem exporta-</p><p>das, assim como nos receptores de</p><p>exportação nuclear complementares,</p><p>ou exportinas. Ou seja, o processo é o</p><p>mesmo que aquele envolvido na im-</p><p>portação, porém, ocorrendo no sen-</p><p>tindo inverso.</p><p>Muitos dos receptores de exportação</p><p>nuclear são estruturalmente relacio-</p><p>nados aos receptores de importação</p><p>nuclear e são codificados pela mes-</p><p>ma família de genes dos receptores</p><p>de transporte nuclear, ou carioferinas.</p><p>Com base apenas na sequência de</p><p>aminoácidos, em geral, não é possível</p><p>distinguir se um membro da família</p><p>atua como um receptor de importa-</p><p>ção ou de exportação nuclear. Como</p><p>poderia ser esperado, portanto, os</p><p>sistemas de transporte de importa-</p><p>ção e de exportação funcionam de</p><p>modo similar.</p><p>Direcionalidade do processo</p><p>A direcionalidade da carga, ou seja,</p><p>se será ela importada ou exportada,</p><p>dependerá da atividade da GTPase</p><p>Ran monomérica. Assim como outras</p><p>GTPases, a Ran é um interruptor mo-</p><p>lecular que pode existir em dois esta-</p><p>dos conformacionais, dependendo se</p><p>o GDP ou o GTP está ligado.</p><p>A conversão entre os dois estados</p><p>é desencadeada por duas proteí-</p><p>nas reguladoras Ran-específicas,</p><p>uma proteína ativadora de GTPase</p><p>(GAP: GTPase-activating protein)</p><p>citosólica, que aciona a hidrólise de</p><p>GTP e, assim, converte Ran-GTP em</p><p>9COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>Ran-GDP; e um fator de troca de gua-</p><p>nina (GEF: guanine exchange factor)</p><p>nuclear, que promove a troca de GDP</p><p>para GTP e, assim, converte Ran-G-</p><p>DP em Ran-GTP.</p><p>Visto que o Ran-GAP está localizado</p><p>no citosol e o Ran-GEF está localiza-</p><p>do no núcleo ancorado à cromatina, o</p><p>citosol contém principalmente Ran-</p><p>-GDP, e o núcleo contém sobretudo</p><p>Ran-GTP. Este gradiente das duas</p><p>formas conformacionais de Ran di-</p><p>rige o transporte nuclear na direção</p><p>apropriada.</p><p>Receptores de importação, facilitados</p><p>pela ligação à repetição FG, entram</p><p>então no canal. Se atingirem o lado</p><p>nuclear do complexo do poro, Ran-G-</p><p>TP liga-se a eles, e se chegarem car-</p><p>regados com moléculas-carga, a li-</p><p>gação de Ran-GTP faz os receptores</p><p>de importação liberarem sua carga.</p><p>Como Ran-GDP no citosol não se liga</p><p>a receptores de importação (ou ex-</p><p>portação), o descarregamento ocorre</p><p>apenas no lado nuclear do NPC.</p><p>Dessa maneira, a localização nucle-</p><p>ar de Ran-GTP cria a direcionalidade</p><p>do processo de importação. Depois</p><p>de descarregar sua carga no núcleo,</p><p>o receptor de importação vazio com</p><p>Ran-GTP ligado é transportado de</p><p>volta ao citosol através do comple-</p><p>xo do poro. Lá, Ran-GAP estimula</p><p>Ran-GTP a hidrolisar seu GTP ligado,</p><p>convertendo-o, assim, a Ran-GDP,</p><p>o qual dissocia-se do receptor. O re-</p><p>ceptor está pronto, então, para outro</p><p>ciclo de importação nuclear.</p><p>A exportação nuclear ocorre por um</p><p>mecanismo similar, exceto pelo fato</p><p>de que Ran-GTP no núcleo promo-</p><p>ve a ligação da carga ao receptor de</p><p>exportação, ao invés de promover a</p><p>dissociação da carga. Uma vez que o</p><p>receptor de exportação se movimen-</p><p>ta através do poro para o citosol, ele</p><p>encontra Ran-GAP que induz o re-</p><p>ceptor a hidrolisar seu GTP a GDP.</p><p>Como resultado, o receptor de expor-</p><p>tação libera sua carga e Ran-GDP no</p><p>citosol. Os receptores de exportação</p><p>livres retornam ao núcleo para com-</p><p>pletar o ciclo.</p><p>4. MITOCÔNDRIA</p><p>Até 20% do volume citoplasmático</p><p>das células é ocupado pelas mito-</p><p>côndrias. Plásticas e dinâmicas, mo-</p><p>vem-se pela célula, mudando cons-</p><p>tantemente de forma, dividindo-se</p><p>e fusionando-se. As mitocôndrias</p><p>costumam estar associadas ao cito-</p><p>esqueleto microtubular, o que deter-</p><p>mina sua orientação e distribuição em</p><p>diferentes tipos celulares.</p><p>10COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>As mitocôndrias também interagem</p><p>com outros sistemas de membranas</p><p>na célula, principalmente com o retí-</p><p>culo endoplasmático (RE). Presume-</p><p>-se que esta interação define domí-</p><p>nios especializados que facilitam a</p><p>troca de lipídeos entre os dois siste-</p><p>mas de membranas.</p><p>A aquisição de mitocôndrias foi um</p><p>pré-requisito para a evolução de ani-</p><p>mais complexos. Sem as mitocôn-</p><p>drias, as células dos animais moder-</p><p>nos teriam de produzir todo o seu</p><p>ATP por meio da glicólise anaeróbica.</p><p>Quando a glicose é convertida em pi-</p><p>ruvato pela glicólise, apenas uma pe-</p><p>quena fração de toda a energia livre</p><p>potencialmente disponível é libera-</p><p>da. Nas mitocôndrias, o metabolismo</p><p>de açúcares é completo, o piruvato é</p><p>importado para dentro da mitocôn-</p><p>dria e, em última instância, oxidado</p><p>pelo O2 em CO2 e H2O, o que pos-</p><p>sibilita a produção de 15 vezes mais</p><p>ATP do que o produzido apenas pela</p><p>glicólise. Como explicaremos adian-</p><p>te, isso se tornou possível somente</p><p>quando foi acumulada uma quanti-</p><p>dade suficiente de oxigênio molecular</p><p>na atmosfera terrestre para permitir</p><p>que organismos pudessem aprovei-</p><p>tar completamente, por meio da res-</p><p>piração, as grandes quantidades de</p><p>energia potencialmente disponíveis</p><p>a partir da oxidação de compostos</p><p>orgânicos.</p><p>Estrutura mitocondrial</p><p>Assim como as bactérias a partir</p><p>das quais se originaram, as mito-</p><p>côndrias</p><p>possuem duas membranas,</p><p>uma externa e outra interna. As duas</p><p>membranas possuem funções e pro-</p><p>priedades distintas, e delineiam com-</p><p>partimentos separados dentro da or-</p><p>ganela. A membrana interna define o</p><p>espaço da matriz mitocondrial interna</p><p>e é altamente enovelada para formar</p><p>invaginações conhecidas como cris-</p><p>tas. Estas contêm proteínas da cadeia</p><p>transportadora de elétrons.</p><p>O espaço estreito entre a membra-</p><p>na interna e a membrana externa é</p><p>conhecido como espaço intermem-</p><p>branas. A membrana mitocondrial</p><p>externa é livremente permeável a</p><p>íons e a moléculas pequenas de até</p><p>SAIBA MAIS!</p><p>A localização da mitocôndria na célula é variável. Em células altamente polarizadas, como</p><p>os neurônios, as mitocôndrias podem se mover por longas distâncias, até mais de 1 m. Em</p><p>outras células, as mitocôndrias permanecem fixas em locais de alta demanda energética. Em</p><p>células musculares cardíacas, elas se empacotam entre miofibrilas, enquanto nos espermato-</p><p>zoides, elas envolvem o flagelo.</p><p>11COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>5 mil dáltons. Isso ocorre porque ela</p><p>contém muitas moléculas de porinas</p><p>(proteínas de membrana que criam</p><p>poros aquáticos através da membra-</p><p>na). Como consequência, o espaço</p><p>intermembranas tem o mesmo pH</p><p>e composição iônica do citoplasma,</p><p>não existindo gradiente eletroquímico</p><p>através da membrana externa.</p><p>A membrana mitocondrial interna</p><p>é altamente diferenciada. Nela, su-</p><p>põe-se que exista a maquinaria para</p><p>importar proteínas, novas inserções</p><p>de membrana e a montagem dos</p><p>complexos da cadeia respiratória. As</p><p>membranas das cristas contêm a en-</p><p>zima ATP-sintase que produz a maior</p><p>parte do ATP celular; aí também se</p><p>encontram os grandes complexos</p><p>proteicos da cadeia respiratória (nome</p><p>dado para a cadeia transportadora de</p><p>elétrons mitocondrial).</p><p>O enovelamento da membrana in-</p><p>terna formando as cristas aumenta</p><p>grandemente a área de membrana</p><p>disponível para fosforilação oxida-</p><p>tiva. Em células musculares cardía-</p><p>cas altamente ativas, por exemplo, a</p><p>área total das membranas das cristas</p><p>pode ser até 20 vezes superior à área</p><p>da membrana plasmática celular. Ao</p><p>todo, a área de superfície das mem-</p><p>branas das cristas no corpo humano</p><p>corresponde ao tamanho de cerca de</p><p>um campo de futebol americano.</p><p>Funções mitocondriais</p><p>As mitocôndrias têm muitos papéis</p><p>essenciais no metabolismo celular.</p><p>Além de gerar ATP, também forne-</p><p>cem muitos dos recursos para bios-</p><p>síntese e crescimento celular. Elas são</p><p>fundamentais para o tamponamento</p><p>do potencial redox no citosol, aceitan-</p><p>do os elétrons doados do NAD+, for-</p><p>mando NADH.</p><p>Como parte da resposta celular a si-</p><p>nais de crescimento, grandes quanti-</p><p>dades de acetil-CoA são produzidas</p><p>no citosol a partir de citrato exporta-</p><p>do pelas mitocôndrias, acelerando a</p><p>produção de ácidos graxos e esteróis</p><p>que constroem novas membranas.</p><p>Células cancerosas são frequente-</p><p>mente mutadas de forma a estimular</p><p>esta via como parte do seu programa</p><p>de crescimento anormal.</p><p>O ciclo da ureia é uma via metabóli-</p><p>ca central nos mamíferos que con-</p><p>vertem a amônia (NH4+), produzida</p><p>pela quebra de compostos contendo</p><p>nitrogênio (como aminoácidos), na</p><p>ureia excretada pela urina. Dois pas-</p><p>sos críticos do ciclo da ureia ocorrem</p><p>dentro das mitocôndrias das células</p><p>hepáticas, enquanto os passos res-</p><p>tantes ocorrem no citosol.</p><p>As mitocôndrias também desempe-</p><p>nham uma parte essencial na adap-</p><p>tação metabólica das células às di-</p><p>ferentes condições nutricionais. Por</p><p>exemplo, em condições de inani-</p><p>ção, proteínas são degradadas em</p><p>12COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>aminoácidos, e os aminoácidos são</p><p>importados para as mitocôndrias,</p><p>onde são oxidados para produzir</p><p>NADH destinado à produção de ATP.</p><p>As mitocôndrias desempenham um</p><p>papel central na biossíntese de mem-</p><p>branas. A cardiolipina é um fosfoli-</p><p>pídeo de “duas cabeças” restrito à</p><p>membrana mitocondrial interna, onde</p><p>ele também é produzido. Além dis-</p><p>so, as mitocôndrias são também uma</p><p>das principais fontes de fosfolipídeos</p><p>para a biogênese de outras membra-</p><p>nas celulares. Fosfatidiletanolamina,</p><p>fosfatidilglicerol e ácido fosfatídico</p><p>são sintetizados na mitocôndria, en-</p><p>quanto fosfatidilinositol, fosfatidilcoli-</p><p>na e fosfatidilserina são sintetizados</p><p>primariamente no retículo endoplas-</p><p>mático (RE).</p><p>Por fim, as mitocôndrias são impor-</p><p>tantes como tampões de cálcio, cap-</p><p>turando cálcio do RE e retículo sarco-</p><p>plasmático em junções de membrana</p><p>especiais. Os níveis de cálcio celula-</p><p>res controlam a contração muscular,</p><p>e alterações nesse processo estão</p><p>implicadas na neurodegeneração e</p><p>apoptose.</p><p>FUNÇÕES MITOCONDRIAISTamponamento do potencial</p><p>redox citosólico Biossíntese de membranas</p><p>Participa do ciclo da ureia</p><p>Tamponamento do cálcio</p><p>Auxilia no crescimento celular</p><p>Respiração celular</p><p>Formação de ATP</p><p>Adaptação metabólica</p><p>MAPA MENTAL FUNÇÕES MITOCONDRIAIS</p><p>5. TRANSPORTE NÚCLEO</p><p>– MITOCÔNDRIA</p><p>As proteínas importadas para as mi-</p><p>tocôndrias, em geral, são captadas do</p><p>citosol dentro de segundos ou minu-</p><p>tos após sua liberação pelos ribosso-</p><p>mos. Proteínas mitocondriais são to-</p><p>talmente sintetizadas como proteínas</p><p>precursoras mitocondriais no citosol</p><p>para, então, serem translocadas para</p><p>a mitocôndria por um mecanismo</p><p>pós-traducional.</p><p>Uma ou mais sequências-sinal diri-</p><p>gem todas as proteínas precursoras</p><p>mitocondriais para o seu subcompar-</p><p>timento mitocondrial apropriado. Mui-</p><p>tas proteínas que entram no espaço da</p><p>matriz possuem uma sequência-sinal</p><p>13COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>na sua região N-terminal, que é rapi-</p><p>damente removida por uma peptidase</p><p>após a importação. Outras proteínas</p><p>importadas, incluindo todas as pro-</p><p>teínas da membrana externa, muitas</p><p>da membrana interna e proteínas do</p><p>espaço intermembrana, possuem se-</p><p>quências-sinal internas que não são</p><p>removidas. As sequências-sinal são</p><p>necessárias para a localização correta</p><p>das proteínas.</p><p>As sequências-sinal que direcionam</p><p>proteínas precursoras para dentro do</p><p>espaço da matriz mitocondrial são bem</p><p>entendidas. Elas formam uma alfa-héli-</p><p>ce anfifílica, na qual resíduos carregados</p><p>positivamente se agrupam em um lado</p><p>da hélice, enquanto resíduos hidrofóbi-</p><p>cos não carregados se agrupam no lado</p><p>oposto. Proteínas receptoras específi-</p><p>cas, que iniciam a translocação de pro-</p><p>teínas, reconhecem essa configuração,</p><p>além da sequência precisa de aminoá-</p><p>cidos da sequência-sinal.</p><p>Complexos proteicos com várias subu-</p><p>nidades atuam como translocadores de</p><p>proteínas fazendo a mediação do movi-</p><p>mento de proteínas através das mem-</p><p>branas mitocondriais. O complexo TOM</p><p>transfere proteínas através da mem-</p><p>brana externa, e dois complexos TIM</p><p>(TIM22 e TIM23) transferem proteínas</p><p>através da membrana interna.</p><p>O complexo TOM é necessário à im-</p><p>portação de todas as proteínas mito-</p><p>condriais codificadas no núcleo. Inicial-</p><p>mente, ele transporta a sequência-sinal</p><p>dessas proteínas para o espaço inter-</p><p>membrana e ajuda a inserir proteínas</p><p>transmembrana na membrana externa.</p><p>O complexo TIM23 transporta algu-</p><p>mas dessas proteínas para o espaço</p><p>da matriz e auxilia na inserção de pro-</p><p>teínas transmembrana na membrana</p><p>interna. O complexo TIM22 medeia a</p><p>inserção de uma subclasse de proteí-</p><p>nas da membrana interna, incluindo a</p><p>proteína transportadora que transporta</p><p>ADP, ATP e fosfato para dentro e fora</p><p>da mitocôndria.</p><p>As proteínas precursoras mitocondriais</p><p>são importadas como cadeias polipeptí-</p><p>dicas desenoveladas. Elas permanecem</p><p>nesta conformação por meio de intera-</p><p>ções com outras proteínas no citosol.</p><p>Como um passo inicial no processo de</p><p>importação, os receptores de importa-</p><p>ção do complexo TOM ligam-se a se-</p><p>quências-sinal de proteínas precursoras</p><p>mitocondriais. As proteínas de interação</p><p>são, então, removidas e a cadeia poli-</p><p>peptídica desenovelada é encaminhada</p><p>para o canal de translocação. Em princí-</p><p>pio, uma proteína pode atingir o espa-</p><p>ço da matriz mitocondrial cruzando as</p><p>duas membranas, uma de cada vez, ou</p><p>ambas de uma só vez.</p><p>O complexo TOM primeiramente</p><p>transporta o sinal de localização mi-</p><p>tocondrial através</p><p>da membrana ex-</p><p>terna para o espaço intermembrana,</p><p>onde se liga ao complexo TIM, abrin-</p><p>do o canal no complexo. A cadeia poli-</p><p>peptídica é translocada para o espaço</p><p>14COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>da matriz ou inserida na membrana</p><p>interna. Embora as funções dos com-</p><p>plexos TOM e TIM, em geral, sejam</p><p>acopladas para translocar proteínas</p><p>através de ambas membranas ao</p><p>mesmo tempo, os dois tipos de pro-</p><p>teínas translocadoras podem atuar</p><p>independentemente.</p><p>A importação de proteínas para a mi-</p><p>tocôndria é sustentada pela hidrólise</p><p>de ATP em dois sítios diferentes, um</p><p>fora da mitocôndria e um no espaço</p><p>da matriz. Além disso, outra fonte de</p><p>energia para importação de prote-</p><p>ínas é necessária, que é o potencial</p><p>de membrana através da membrana</p><p>mitocondrial interna.</p><p>Uma vez que a sequência-sinal tenha</p><p>passado pelo complexo TOM e se li-</p><p>gado a um dos complexos TIM, a con-</p><p>tinuidade do transporte pelos canais</p><p>de translocação TIM necessita de um</p><p>potencial de membrana, o qual é cria-</p><p>do por meio do bombeamento do H+</p><p>através da membrana interna.</p><p>As proteínas hsp70 mitocondriais</p><p>também têm um papel crucial no pro-</p><p>cesso de importação. A hsp70 mi-</p><p>tocondrial é parte de um agregado</p><p>proteico de múltiplas subunidades</p><p>que se encontra ligado ao comple-</p><p>xo TIM23 pelo lado da matriz e age</p><p>como um motor para puxar proteínas</p><p>precursoras para o espaço da matriz.</p><p>Após a interação inicial com hsp70</p><p>mitocondriais, muitas proteínas im-</p><p>portadas da matriz são transferidas</p><p>para outra proteína chaperona, a</p><p>hsp60 mitocondrial. Esta proteína, por</p><p>fim, auxilia as cadeias polipeptídicas</p><p>desenoveladas a se enovelarem pela</p><p>sua ligação e liberação por meio de ci-</p><p>clos de hidrólise de ATP (Figura 4).</p><p>Figura 4. Desenho esquemática da translocação da proteína para a matriz mitocondrial. Fonte: ALBERTS, 2017.</p><p>15COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>6. RETÍCULO</p><p>ENDOPLASMÁTICO</p><p>Todas as células eucarióticas apre-</p><p>sentam retículo endoplasmático (RE),</p><p>e sua membrana constitui mais do que</p><p>a metade da membrana total de uma</p><p>célula animal. O RE está organizado</p><p>em um labirinto de túbulos ramifica-</p><p>dos e de vesículas achatadas que se</p><p>estendem através do citosol. Os tú-</p><p>bulos e sacos são interconectados, e</p><p>suas membranas são contíguas com</p><p>a membrana nuclear externa.</p><p>Dessa forma, o RE e as membranas</p><p>nucleares formam uma folha contínua</p><p>envolvendo um espaço interno único,</p><p>o lúmen do RE ou espaço cisternal do</p><p>RE. Esta organela tem um papel cen-</p><p>tral na biossíntese de lipídeos e pro-</p><p>teínas, servindo também como um</p><p>local de armazenamento intracelular</p><p>de Ca2+.</p><p>A membrana do RE é o sítio de produ-</p><p>ção de todas as proteínas transmem-</p><p>brana e lipídeos para a maioria das</p><p>organelas celulares, incluindo o pró-</p><p>prio RE, o aparelho de Golgi, os lisos-</p><p>somos, os endossomos, as vesículas</p><p>secretoras e a membrana plasmática.</p><p>A membrana do RE é também o local</p><p>onde há produção da maioria dos li-</p><p>pídeos para as membranas mitocon-</p><p>driais e peroxissômicas. Além disso,</p><p>quase todas as proteínas que serão</p><p>secretadas para o exterior celular –</p><p>acompanhadas daquelas destinadas</p><p>ao lúmen do RE, ao aparelho de Golgi</p><p>ou aos lisossomos – são enviadas ini-</p><p>cialmente ao lúmen do RE.</p><p>Classificações do RE</p><p>Enquanto as várias funções do RE</p><p>são essenciais para cada célula, suas</p><p>importâncias relativas variam muito</p><p>entre tipos celulares individuais. Para</p><p>satisfazer demandas funcionais di-</p><p>ferentes, regiões distintas de RE tor-</p><p>nam-se altamente especializadas.</p><p>Ribossomos ligados à membrana co-</p><p>brem a superfície do RE, criando re-</p><p>giões chamadas retículo endoplas-</p><p>mático rugoso, ou RE rugoso; regiões</p><p>do RE sem ribossomos ligados são</p><p>chamadas de retículo endoplasmáti-</p><p>co liso, ou RE liso (Figura 5). A gran-</p><p>de maioria das células possui regiões</p><p>limitadas de RE liso, e o RE é, com</p><p>frequência, parcialmente liso e par-</p><p>cialmente rugoso. Áreas de RE liso a</p><p>partir das quais vesículas carregando</p><p>proteínas recém-sintetizadas e lipí-</p><p>deos se desprendem para transporte</p><p>até o aparelho de Golgi, são chama-</p><p>das de RE transicional.</p><p>16COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>As células de mamíferos começam</p><p>a importação de proteínas para o RE</p><p>antes da síntese completa da ca-</p><p>deia polipeptídica, isto é, a importa-</p><p>ção é um processo cotraducional. Ao</p><p>contrário, a importação de proteínas</p><p>nas mitocôndrias, nos cloroplastos,</p><p>no núcleo e nos peroxissomos é um</p><p>processo pós-traducional. No trans-</p><p>porte cotraducional, o ribossomo que</p><p>está sintetizando a proteína está di-</p><p>retamente aderido à membrana do</p><p>RE, permitindo que uma ponta da</p><p>proteína seja translocada para o RE</p><p>enquanto o restante da cadeia está</p><p>sendo sintetizada.</p><p>RE LISO RE RUGOSO</p><p>Não apresenta ribossomos aderidos Ribossomos aderidos à superfície</p><p>Síntese de lipídios Síntese proteica</p><p>Armazenamento de glicogênio -</p><p>Desintoxicação celular -</p><p>Tabela 1. Diferenças estruturais e funcionais entre RE liso e RE rugoso</p><p>SAIBA MAIS!</p><p>Em certas células especializadas, o RE liso é abundante e tem funções adicionais. Em células</p><p>que se especializam no metabolismo de lipídeos, como células que sintetizam hormônios</p><p>esteroides, o RE liso é expandido e acomoda as enzimas que produzem o colesterol e o mo-</p><p>dificam. O hepatócito também possui uma quantidade significativa de RE liso. Ele é o principal</p><p>sítio de produção de lipoproteína. No RE liso de hepatócitos também estão localizadas enzi-</p><p>mas que catalisam uma série de reações para detoxificar substâncias.</p><p>Figura 5. A imagem à esquerda trata-se de uma micrografia eletrônica de RE rugoso em uma célula pancreática exó-</p><p>crina. Em cima e à esquerda está mostrada uma porção do núcleo e seu envelope nuclear. A imagem à direita traz uma</p><p>reconstrução tridimensional de uma região do RE liso e RE rugoso em uma célula de fígado. O RE rugoso forma pilhas</p><p>sobre cisternas achatadas e a membrana do RE liso está conectada a estas cisternas. Fonte: ALBERTS, 2017.</p><p>17COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>Uma bomba de Ca2+ transpor-</p><p>ta Ca2+ do citosol para o lúmen do</p><p>RE. O armazenamento de Ca2+ no</p><p>lúmen do RE é facilitado pelas altas</p><p>concentrações de proteínas que se li-</p><p>gam ao Ca2+ existentes no RE. Em</p><p>alguns tipos celulares, regiões espe-</p><p>cíficas do RE são especializadas nes-</p><p>te transporte.</p><p>As células musculares possuem um</p><p>abundante RE liso modificado, de-</p><p>nominado retículo sarcoplasmático.</p><p>A liberação e a recaptação de Ca2+</p><p>pelo retículo sarcoplasmático dispa-</p><p>ram, respectivamente, a contração e</p><p>o relaxamento das miofibrilas, duran-</p><p>te cada ciclo de contração muscular.</p><p>Sequências-sinal</p><p>O RE captura proteínas selecionadas</p><p>do citosol assim que elas são sinte-</p><p>tizadas. Estas proteínas são de dois</p><p>tipos: proteínas transmembrana, que</p><p>são apenas parcialmente transloca-</p><p>das através da membrana do RE e</p><p>tornam-se “embutidas” na membra-</p><p>na; e proteínas solúveis em água, que</p><p>são totalmente translocadas através</p><p>da membrana do RE e liberadas no</p><p>lúmen do RE.</p><p>Algumas das proteínas transmem-</p><p>brana funcionam no RE, mas muitas</p><p>são destinadas à membrana plasmá-</p><p>tica ou à membrana de outra organe-</p><p>la. As proteínas solúveis em água são</p><p>destinadas tanto à secreção quanto</p><p>à residência no lúmen do RE ou de</p><p>outra organela. Todas essas proteí-</p><p>nas, apesar do seu subsequente des-</p><p>tino, são dirigidas para a membrana</p><p>do RE por uma sequência-sinal do</p><p>RE, a qual inicia a sua translocação</p><p>por um mecanismo comum.</p><p>A sequência-sinal do RE é guiada à</p><p>membrana do RE por, pelo menos,</p><p>dois componentes: uma partícula de</p><p>reconhecimento de sinal (SRP: sig-</p><p>nal-recognition particle), que circula</p><p>entre a membrana do RE e o citosol</p><p>e liga-se à sequência-sinal, e um re-</p><p>ceptor SRP na membrana do RE. A</p><p>SRP é um grande complexo de seis</p><p>diferentes cadeias polipeptídicas li-</p><p>gadas a uma única pequena molécula</p><p>de RNA.</p><p>As sequências-sinal do RE variam na</p><p>sequência de aminoácidos, mas cada</p><p>uma possui oito ou mais aminoáci-</p><p>dos apolares no seu centro. Como a</p><p>SRP pode ligar-se especificamente a</p><p>tantas sequências diferentes? A res-</p><p>posta veio da estrutura cristalina da</p><p>proteína</p><p>SRP, a qual mostra que o</p><p>sítio de ligação da sequência-sinal é</p><p>uma grande cavidade hidrofóbica co-</p><p>berta por metioninas. Devido ao fato</p><p>de as metioninas possuírem cadeias</p><p>laterais flexíveis não ramificadas, a</p><p>cavidade é suficientemente plástica</p><p>para acomodar sequências-sinal hi-</p><p>drofóbicas de diferentes sequências,</p><p>tamanhos e formas.</p><p>A SRP é uma estrutura do tipo</p><p>haste, que envolve a subunidade</p><p>18COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>ribossômica maior com uma pon-</p><p>ta ligando a sequência-sinal do RE</p><p>à medida que emerge do ribossomo</p><p>como parte da cadeia polipeptídi-</p><p>ca recém-produzida; e a outra ponta</p><p>bloqueando o sítio de ligação do fator</p><p>de elongamento na interface entre as</p><p>subunidades grande e pequena do</p><p>ribossomo. Este evento provoca uma</p><p>pausa na síntese proteica tão logo o</p><p>peptídeo-sinal tenha emergido do</p><p>ribossomo.</p><p>A pausa transitória provavelmente dá</p><p>tempo suficiente ao ribossomo para</p><p>ligar-se à membrana do RE antes de</p><p>completar a síntese da cadeia poli-</p><p>peptídica, garantindo, desse modo,</p><p>que a proteína não seja liberada no</p><p>citosol. Esse dispositivo de seguran-</p><p>ça pode ter importância especial para</p><p>hidrolases secretadas e lisossômicas</p><p>que poderiam causar danos ao citosol.</p><p>A pausa também assegura que</p><p>grandes porções de proteína, que</p><p>poderiam enovelar-se em uma estru-</p><p>tura compacta, não sejam originadas</p><p>antes de chegarem ao translocador</p><p>na membrana do RE. Então, ao con-</p><p>trário da importação pós-traducional</p><p>de proteínas em mitocôndrias e clo-</p><p>roplastos, proteínas chaperonas não</p><p>são necessárias para capturar proteí-</p><p>nas não enoveladas.</p><p>Quando uma sequência-sinal se liga,</p><p>a SRP expõe um sítio de ligação para</p><p>o receptor SRP, que é um complexo</p><p>proteico transmembrana localizado</p><p>na membrana do RE rugoso. A ligação</p><p>da SRP ao seu receptor, traz o com-</p><p>plexo ribossomo-SRP a um transloca-</p><p>dor proteico não ocupado na mesma</p><p>membrana. A SRP e o receptor SRP</p><p>são liberados, e o translocador trans-</p><p>fere a cadeia polipeptídica crescente</p><p>através da membrana (Figura 6). O</p><p>translocador, então, insere a cadeia</p><p>polipeptídica na membrana e a trans-</p><p>fere através da bicamada lipídica.</p><p>19COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>Esse processo de transferência cotra-</p><p>ducional cria duas populações espa-</p><p>cialmente separadas de ribossomos</p><p>no citosol. Os ribossomos ligados à</p><p>membrana, empenhados na síntese</p><p>de proteínas que estão sendo simul-</p><p>taneamente translocadas para o RE;</p><p>e os ribossomos livres, não ligados a</p><p>membranas, que sintetizam todas as</p><p>outras proteínas codificadas pelo ge-</p><p>noma nuclear. Os ribossomos ligados</p><p>à membrana e os livres são estrutural</p><p>e funcionalmente idênticos, diferindo</p><p>apenas quanto às proteínas que es-</p><p>tão sendo produzidas por eles em um</p><p>dado momento.</p><p>Uma vez que muitos ribossomos po-</p><p>dem se ligar a uma única molécula</p><p>de mRNA, um polirribossomo costu-</p><p>ma ser formado. Se o mRNA codifica</p><p>uma proteína com uma sequência-si-</p><p>nal, o polirribossomo torna-se ane-</p><p>xado à membrana do RE, dirigindo-a</p><p>pelas sequências-sinal em múltiplas</p><p>cadeias polipeptídicas crescentes. Ri-</p><p>bossomos individuais associados a</p><p>tais moléculas de mRNA podem re-</p><p>tornar ao citosol quando acabam a</p><p>tradução e misturam-se com a popu-</p><p>lação de ribossomos livres.</p><p>Por muito tempo se debateu se as</p><p>cadeias polipeptídicas são transfe-</p><p>ridas através da membrana do RE</p><p>em contato direto com a bicamada</p><p>lipídica, ou através de um canal em</p><p>uma proteína translocadora. O de-</p><p>bate se encerrou com a identificação</p><p>do complexo Sec61, que consiste em</p><p>três subunidades que são altamente</p><p>conservadas.</p><p>Figura 5. Observe o processo descrito acima de direcionamento dos ribossomos para a membrana do RE, a partir da</p><p>sequência-sinal do RE e a SRP. Fonte: ALBERTS, 2017.</p><p>20COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>A estrutura do complexo Sec61 suge-</p><p>re que alfa-hélices cercam um canal</p><p>central através do qual uma cadeia</p><p>polipeptídica atravessa a membrana.</p><p>O canal é bloqueado por uma alfa-</p><p>-hélice pequena que parece manter</p><p>o translocador fechado quando está</p><p>inerte, e se move para o lado quando</p><p>o canal está ocupado passando uma</p><p>cadeia polipeptídica. Por essa razão,</p><p>o poro é um canal dinâmico que se</p><p>abre apenas brevemente quando</p><p>uma cadeia polipeptídica atravessa a</p><p>membrana.</p><p>No caso mais simples, uma sequên-</p><p>cia-sinal N-terminal inicia a transloca-</p><p>ção, como para uma proteína solúvel,</p><p>mas um segmento hidrofóbico adicio-</p><p>nal na cadeia polipeptídica interrom-</p><p>pe o processo de transferência antes</p><p>que a cadeia inteira seja transporta-</p><p>da. Este sinal de parada da transfe-</p><p>rência ancora a proteína na membra-</p><p>na depois que a sequência-sinal do</p><p>RE tenha sido clivada e liberada do</p><p>translocador. A sequência de parada</p><p>da transferência é transferida para a</p><p>bicamada pelo mecanismo de contro-</p><p>le lateral.</p><p>Em outros casos, a sequência-sinal é</p><p>interna, e não na extremidade N-ter-</p><p>minal da proteína. Como uma sequ-</p><p>ência-sinal N-terminal do RE, a SRP</p><p>liga-se a uma sequência-sinal interna</p><p>mediante reconhecimento hidrofóbi-</p><p>co de características da alfa-hélice. A</p><p>SRP leva o ribossomo que está sinte-</p><p>tizando a proteína para a membrana</p><p>do RE, e a sequência-sinal do RE ser-</p><p>ve como um sinal de início da trans-</p><p>ferência que inicia a translocação da</p><p>proteína. Após a liberação do trans-</p><p>locador, a sequência interna de início</p><p>da transferência permanece na bica-</p><p>mada lipídica como uma alfa-hélice</p><p>que atravessa a membrana uma úni-</p><p>ca vez.</p><p>As combinações de sinais de início e</p><p>de parada da transferência determi-</p><p>nam a topologia das proteínas trans-</p><p>membrana de passagem múltipla.</p><p>Nas proteínas transmembrana de</p><p>passagem múltipla, a cadeia polipep-</p><p>tídica passa para frente e para trás</p><p>repetidamente ao longo da bicamada</p><p>lipídica, como uma alfa-hélice hidro-</p><p>fóbica. Acredita-se que uma sequên-</p><p>cia-sinal interna sirva como um sinal</p><p>de início de transferência nessas pro-</p><p>teínas para iniciar a translocação.</p><p>7. GLICOSILAÇÃO</p><p>PROTEICA</p><p>A adição covalente de oligossacaríde-</p><p>os às proteínas é uma das principais</p><p>funções biossintéticas do RE. Muitas</p><p>proteínas no citosol e núcleo são gli-</p><p>cosiladas, mas não com oligossacarí-</p><p>deos; elas carregam uma modificação</p><p>com açúcar muito mais simples, na</p><p>qual um único grupo N-acetilglico-</p><p>samina é adicionado a uma serina ou</p><p>treonina da proteína.</p><p>Durante a forma mais comum de</p><p>glicosilação da proteína no RE, um</p><p>21COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>oligossacarídeo precursor pré-forma-</p><p>do (composto de N-acetilglicosamina,</p><p>manose e glicose, contendo um total</p><p>de 14 açúcares) é transferido em blo-</p><p>co para proteínas. Esse oligossaca-</p><p>rídeo é transferido ao grupo NH2 da</p><p>cadeia lateral de um aminoácido as-</p><p>paragina na proteína, sendo, por isso,</p><p>considerado ligado ao N ou ligado a</p><p>asparagina.</p><p>A transferência é catalisada por uma</p><p>enzima ligada à membrana, uma oli-</p><p>gossacaril transferase, que tem seu</p><p>sítio ativo exposto no lado do lúmen</p><p>da membrana do RE; este fato explica</p><p>por que as proteínas citosólicas não</p><p>são glicosiladas dessa forma. Uma</p><p>molécula lipídica especial denomina-</p><p>da dolicol abriga o oligossacarídeo</p><p>precursor na membrana do RE. O oli-</p><p>gossacarídeo precursor é transferido</p><p>para a asparagina-alvo em um único</p><p>passo enzimático imediatamente de-</p><p>pois de o aminoácido ter alcançado</p><p>o lúmen durante a translocação da</p><p>proteína.</p><p>O oligossacarídeo precursor é liga-</p><p>do ao lipídeo dolicol por uma ligação</p><p>pirofosfato de alta energia, que pro-</p><p>videncia a energia de ativação para</p><p>conduzir a reação de glicosilação.</p><p>Uma cópia da oligossacaril transfera-</p><p>se é associada a cada proteína trans-</p><p>locadora, permitindo a ela procurar</p><p>e glicosilar as cadeias polipeptídicas</p><p>que entram de maneira eficiente.</p><p>Os açúcares são primeiro ativados no</p><p>citosol pela formação de um interme-</p><p>diário açúcar-nucleotídeo (UDP ou</p><p>GDP), que, então, doa seu açúcar, di-</p><p>reta ou indiretamente, ao lipídeo, em</p><p>uma sequência ordenada. Ao longo</p><p>desse processo, o oligossacarídeo li-</p><p>gado ao lipídeo é movido do lado cito-</p><p>sólico para o lado do lúmen da mem-</p><p>brana do RE. Toda a diversidade de</p><p>estruturas de oligossacarídeos</p><p>liga-</p><p>dos ao N em glicoproteínas maduras</p><p>resulta da modificação tardia do oli-</p><p>gossacarídeo precursor original.</p><p>Enquanto ainda no RE, três glicoses e</p><p>uma manose são rapidamente remo-</p><p>vidas dos oligossacarídeos da maio-</p><p>ria das glicoproteínas. Essa “poda”</p><p>ou “processamento” do oligossaca-</p><p>rídeo continua no aparelho de Golgi.</p><p>Os oligossacarídeos ligados ao N são</p><p>os mais comumente encontrados,</p><p>estando presentes em 90% das gli-</p><p>coproteínas. Com menos frequência,</p><p>os oligossacarídeos são ligados ao</p><p>grupo hidroxila na cadeia lateral dos</p><p>aminoácidos serina, treonina ou hi-</p><p>droxilisina. Um primeiro açúcar des-</p><p>ses oligossacarídeos O-ligados é adi-</p><p>cionado no RE e o oligossacarídeo é,</p><p>então, mais estendido no aparelho de</p><p>Golgi.</p><p>Tem sido longamente debatido por-</p><p>que a glicosilação é uma modificação</p><p>comum das proteínas que entram no</p><p>RE. Uma observação particularmen-</p><p>te intrigante reside no fato de que</p><p>algumas proteínas necessitam de</p><p>22COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>glicosilação ligada ao N para o enove-</p><p>lamento adequado no RE, ainda que</p><p>a localização precisa dos oligossaca-</p><p>rídeos aderidos na superfície da pro-</p><p>teína não pareça ser importante.</p><p>Um indício para o papel da glicosi-</p><p>lação no enovelamento da proteína</p><p>deriva de estudos de duas proteínas</p><p>chaperonas do RE denominadas cal-</p><p>nexina e calreticulina, que necessitam</p><p>de Ca2+ para suas atividades. Essas</p><p>chaperonas são proteínas de ligação</p><p>de carboidratos, ou lectinas, que se li-</p><p>gam a oligossacarídeos nas proteínas</p><p>que não estão completamente eno-</p><p>veladas e as retêm no RE.</p><p>Como outras chaperonas, elas im-</p><p>pedem que as proteínas enoveladas</p><p>incompletamente sofram agregação</p><p>irreversível. Tanto a calnexina quan-</p><p>to a calreticulina também promovem</p><p>a associação de proteínas incomple-</p><p>tamente enoveladas com outra cha-</p><p>perona do RE, que se liga a cisteínas</p><p>que ainda não formaram ligações dis-</p><p>sulfeto. Calnexina e calreticulina re-</p><p>conhecem oligossacarídeos ligados</p><p>ao N que contêm uma única glicose</p><p>terminal e, portanto, elas se ligam a</p><p>proteínas apenas depois que duas</p><p>das três glicoses do oligossacarídeo</p><p>precursor tenham sido removidas du-</p><p>rante a remoção de glicose por glico-</p><p>sidases do RE.</p><p>Quando a terceira glicose é removi-</p><p>da, a glicoproteína dissocia-se da sua</p><p>chaperona e pode deixar o RE. Como,</p><p>então, a calnexina e a calreticulina</p><p>distinguem proteínas enoveladas das</p><p>incompletamente enoveladas? A res-</p><p>posta está, ainda, em outra enzima do</p><p>RE, a glicosil transferase, que conti-</p><p>nua adicionando uma glicose àqueles</p><p>oligossacarídeos que perderam sua</p><p>última glicose. Ela adiciona a glicose,</p><p>entretanto, somente a oligossacarí-</p><p>deos que estão associados a proteí-</p><p>nas desenoveladas.</p><p>Proteínas enoveladas</p><p>inadequadamente</p><p>Apesar de todo o auxílio das chape-</p><p>ronas, muitas moléculas proteicas</p><p>transportadas para o RE falham na</p><p>tentativa de alcançar seu enovela-</p><p>mento adequado ou seu estado oligo-</p><p>mérico. Tais proteínas são exportadas</p><p>de volta do RE para o citosol, onde</p><p>são degradadas em proteassomos.</p><p>Em muitas vias, o mecanismo de re-</p><p>trotranslocação é similar a outros mo-</p><p>dos de translocação pós-traducional.</p><p>Por exemplo, assim como a translo-</p><p>cação para mitocôndrias ou cloro-</p><p>plastos, proteínas chaperonas são</p><p>necessárias para manter a cadeia po-</p><p>lipeptídica em um estado desenove-</p><p>lado antes e durante a translocação.</p><p>De maneira semelhante, a fonte de</p><p>energia é necessária para dar direcio-</p><p>nalidade ao transporte e para puxar</p><p>a proteína para o citosol. Enfim, um</p><p>translocador é necessário.</p><p>23COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>A seleção de proteínas do RE para</p><p>degradação é um processo desafia-</p><p>dor. Proteínas mal enoveladas ou su-</p><p>bunidades proteicas não montadas</p><p>devem ser degradadas, mas interme-</p><p>diários de dobramento de proteínas</p><p>recém-formadas não. Os oligossa-</p><p>carídeos ligados ao N ajudam a fazer</p><p>essa distinção, o que serve como cro-</p><p>nômetro da medida de quanto tem-</p><p>po uma proteína deve permanecer no</p><p>RE.</p><p>As células monitoram cuidadosa-</p><p>mente a quantidade de proteínas mal</p><p>enoveladas contidas em vários com-</p><p>partimentos. Um acúmulo dessas</p><p>proteínas no citosol, por exemplo, de-</p><p>sencadeia uma resposta ao choque</p><p>térmico, que estimula a transcrição</p><p>de genes que codificam chaperonas</p><p>citosólicas que auxiliam no reenove-</p><p>lamento das proteínas.</p><p>De maneira similar, um acúmulo de</p><p>proteínas mal enoveladas no RE dis-</p><p>para uma resposta à proteína dese-</p><p>novelada, o que inclui um aumento</p><p>na transcrição de genes que codifi-</p><p>cam proteínas envolvidas na retro-</p><p>translocação e degradação de pro-</p><p>teínas no citosol, chaperonas do RE</p><p>e muitas outras proteínas que aju-</p><p>dam a aumentar a capacidade de</p><p>dobramento de proteínas no RE.</p><p>SE LIGA! Como as proteínas mal eno-</p><p>veladas no RE sinalizam ao núcleo?</p><p>As proteínas mal enoveladas no RE si-</p><p>nalizam a necessidade de mais chape-</p><p>ronas ao núcleo. No RE elas se ligam e</p><p>ativam uma cinase transmembrana; a</p><p>cinase ativada revela uma atividade en-</p><p>dorribonuclease; a endorribonuclease</p><p>corta moléculas específicas de RNA em</p><p>duas posições, removendo um íntron.</p><p>Dois éxons são ligados para formar um</p><p>mRNA ativo. O mRNA é traduzido para</p><p>produzir um regulador da transcrição. O</p><p>regulador da transcrição entra no núcleo</p><p>e ativa genes codificando chaperonas</p><p>do RE. Chaperonas são produzidas no</p><p>RE, onde ajudam no enovelamento de</p><p>proteínas.</p><p>O RE na montagem de bicamadas</p><p>lipídicas</p><p>A membrana do RE é o local de sínte-</p><p>se de quase todas as principais clas-</p><p>ses de lipídeos da célula, incluindo</p><p>fosfolipídeos e colesterol necessários</p><p>à produção de novas membranas ce-</p><p>lulares. O principal fosfolipídeo sin-</p><p>tetizado é a fosfatidilcolina, também</p><p>chamada de lecitina, que pode ser</p><p>formada em três etapas a partir de</p><p>colina, de dois ácidos graxos e de gli-</p><p>cerol fosfato.</p><p>Cada etapa é catalisada por enzimas</p><p>na membrana do RE que têm seus</p><p>sítios ativos voltados para o citosol,</p><p>onde são encontrados todos os meta-</p><p>bólitos necessários. Assim, a síntese</p><p>de fosfolipídeos ocorre exclusivamen-</p><p>te no folheto citosólico da membrana</p><p>24COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>do RE. Devido ao fato de os ácidos</p><p>graxos não serem solúveis em água,</p><p>eles são conduzidos dos seus sítios</p><p>de síntese ao RE por proteínas de li-</p><p>gação a ácidos graxos no citosol. De-</p><p>pois de chegarem na membrana do</p><p>RE e serem ativados com coenzima</p><p>A (CoA), aciltransferases adicionam</p><p>dois ácidos graxos sucessivamente</p><p>ao glicerol fosfato para produzir ácido</p><p>fosfatídico.</p><p>O ácido fosfatídico é suficientemente</p><p>insolúvel em água para permanecer</p><p>na bicamada lipídica, e não pode ser</p><p>extraído dela por proteínas de liga-</p><p>ção a ácidos graxos. Este é, então, o</p><p>primeiro passo para que a bicamada</p><p>lipídica seja aumentada. As etapas</p><p>posteriores determinam o grupo da</p><p>cabeça de uma molécula de lipídeo</p><p>recém-formada e, portanto, a natu-</p><p>reza química da bicamada, mas não</p><p>resultam em crescimento líquido da</p><p>membrana.</p><p>Os outros dois principais fosfolipíde-</p><p>os – fosfatidilserina e fosfatidiletano-</p><p>lamina, assim como o menor fosfolipí-</p><p>deo – fosfatidilinositol (PI), são todos</p><p>sintetizados nessa via. Como a sín-</p><p>tese de fosfolipídeo ocorre no folheto</p><p>citosólico da bicamada lipídica do RE,</p><p>é necessário que exista um mecanis-</p><p>mo que transfira algumas das molé-</p><p>culas de fosfolipídeos recém-forma-</p><p>dos para o folheto do lado do lúmen</p><p>da bicamada.</p><p>No RE, os fosfolipídeos equilibram-se</p><p>através da membrana em minutos, o</p><p>que é quase cem mil vezes mais rá-</p><p>pido do que o flip-flop espontâneo.</p><p>Esse movimento transbicamada rá-</p><p>pido é mediado por um translocador</p><p>de fosfolipídeos pobremente carac-</p><p>terizado, denominado embaralhador</p><p>(scramblase) que, de maneira não se-</p><p>letiva, equilibra fosfolipídeos entre os</p><p>dois folhetos da bicamada lipídica.</p><p>A membrana plasmática contém um</p><p>tipo diferente de translocador fos-</p><p>folipídico que pertence à família de</p><p>transportadores de absorção do tipo</p><p>P. Essas flipases reconhecem espe-</p><p>cificamente fosfolipídeos que contêm</p><p>grupos amino livres nos seus grupos</p><p>da cabeça (fosfatidilserina e fosfatidi-</p><p>letanolamina)</p><p>e os transfere a partir</p><p>do meio extracelular para o folheto ci-</p><p>tosólico, utilizando a energia da hidró-</p><p>lise do ATP. A membrana plasmática,</p><p>portanto, apresenta uma composi-</p><p>ção fosfolipídica altamente assimé-</p><p>trica, que é ativamente mantida por</p><p>flipases.</p><p>A membrana plasmática também</p><p>contém um misturador, mas, ao con-</p><p>trário do misturador do RE, que é</p><p>sempre ativo, a enzima da membrana</p><p>plasmática é regulada e ativada ape-</p><p>nas em algumas situações, como em</p><p>apoptose e em plaquetas ativadas,</p><p>onde age para cancelar a assimetria</p><p>da bicamada lipídica. A exposição de</p><p>fosfatidilserina na superfície de célu-</p><p>las apoptóticas serve como um sinal</p><p>25COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>para células fagocíticas ingerirem e</p><p>degradarem a célula morta.</p><p>O RE também produz colesterol e ce-</p><p>ramida. A ceramida é sintetizada pela</p><p>condensação do aminoácido serina</p><p>com um ácido graxo para formar o</p><p>aminoálcool esfingosina; um segundo</p><p>ácido graxo é então adicionado cova-</p><p>lentemente para formar a ceramida. A</p><p>ceramida é exportada ao aparelho de</p><p>Golgi, onde serve como um precursor</p><p>para a síntese de dois tipos de lipíde-</p><p>os. As cadeias oligossacarídicas são</p><p>adicionadas para formar glicoesfin-</p><p>golipídeos, e os grupos da cabeça de</p><p>fosfocolina são transferidos da fosfa-</p><p>tidilcolina a outras moléculas de cera-</p><p>mida para formar esfingomielina.</p><p>8. MOVIMENTAÇÃO DAS</p><p>PROTEÍNAS ENTRE OS</p><p>COMPARTIMENTOS</p><p>A síntese de todas as proteínas co-</p><p>meça em ribossomos no citosol, ex-</p><p>ceto as poucas proteínas que são</p><p>sintetizadas nos ribossomos das mi-</p><p>tocôndrias e dos plastídeos. Seu des-</p><p>tino subsequente depende da sua</p><p>sequência de aminoácidos, a qual</p><p>pode conter sinais de endereçamento</p><p>que direcionam seu envio a locais fora</p><p>do citosol ou a superfícies de organe-</p><p>las. Algumas proteínas não possuem</p><p>um sinal de endereçamento e, conse-</p><p>quentemente, permanecem no cito-</p><p>sol como residentes permanentes.</p><p>Para entender os princípios gerais</p><p>pelos quais os sinais de endereça-</p><p>mento operam, é importante distin-</p><p>guir três caminhos fundamentalmen-</p><p>te diferentes pelos quais as proteínas</p><p>se movem de um compartimento a</p><p>outro. Esses três mecanismos são o</p><p>transporte controlado por comportas,</p><p>a translocação proteica e o transporte</p><p>vesicular.</p><p>No transporte controlado por com-</p><p>portas, proteínas e moléculas de RNA</p><p>se movimentam entre o citosol e o</p><p>núcleo através de complexos do poro</p><p>nuclear no envelope nuclear. Os com-</p><p>plexos do poro nuclear funcionam</p><p>como canais seletivos que auxiliam o</p><p>transporte ativo de macromoléculas</p><p>específicas e conjuntos macromole-</p><p>culares entre os dois espaços equi-</p><p>valentes topologicamente, embora</p><p>também permitam a difusão livre de</p><p>pequenas moléculas.</p><p>Na translocação de proteínas, translo-</p><p>cadores de proteínas transmembrana</p><p>transportam diretamente proteínas</p><p>específicas através da membrana do</p><p>citosol para um espaço que é topolo-</p><p>gicamente diferente. A molécula de</p><p>proteína transportada, em geral, pre-</p><p>cisa desdobrar-se para passar pelo</p><p>translocador. O transporte inicial das</p><p>proteínas selecionadas do citosol para</p><p>o lúmen do RE ou para a mitocôndria,</p><p>por exemplo, ocorre dessa forma.</p><p>No transporte vesicular, interme-</p><p>diários de transporte envoltos por</p><p>26COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>membrana levam proteínas de um</p><p>compartimento topologicamente</p><p>equivalente a outro. As vesículas e</p><p>os fragmentos de transporte são car-</p><p>regados com uma leva de moléculas</p><p>derivadas do lúmen de um comparti-</p><p>mento à medida que se desprendem</p><p>da sua membrana; o conteúdo é des-</p><p>carregado em um segundo compar-</p><p>timento por fusão com a membrana</p><p>que o envolve. A transferência de</p><p>proteínas solúveis do RE ao aparelho</p><p>de Golgi, por exemplo, ocorre dessa</p><p>maneira. Detalharemos adiante acer-</p><p>ca deste.</p><p>Devido ao fato de as proteínas trans-</p><p>portadas não cruzarem uma mem-</p><p>brana, o transporte vesicular pode</p><p>mover proteínas somente entre com-</p><p>partimentos topologicamente equi-</p><p>valentes. Cada uma das formas de</p><p>transferência de proteínas normal-</p><p>mente é guiada por sinais de ende-</p><p>reçamento na proteína transportada</p><p>que são reconhecidos pelos recepto-</p><p>res de endereçamento.</p><p>As sequências-sinal e os receptores</p><p>de endereçamento direcionam prote-</p><p>ínas aos destinos celulares corretos A</p><p>maioria dos sinais de endereçamento</p><p>de proteínas envolvidos no transporte</p><p>transmembrana encontra-se em uma</p><p>sequência de aminoácidos, em geral</p><p>um trecho de 15 a 60 resíduos.</p><p>Como dito anteriormente, tais sequ-</p><p>ências-sinal são frequentemente en-</p><p>contradas na porção N-terminal da</p><p>cadeia polipeptídica, e em muitos ca-</p><p>sos peptidases-sinal especializadas</p><p>removem a sequência-sinal da prote-</p><p>ína finalizada, uma vez que o proces-</p><p>so de endereçamento está completo.</p><p>Sequências-sinal também podem ser</p><p>extensões internas de aminoácidos,</p><p>as quais permanecem como parte da</p><p>proteína.</p><p>9. COMPLEXO DE GOLGI</p><p>O complexo ou aparelho de Golgi</p><p>apresenta a função de processar e</p><p>separar proteínas recebidas do RE,</p><p>direcionando-as para endossomos,</p><p>lisossomos, membrana plasmática</p><p>ou secreção. Desempenham ainda</p><p>a função de produzir glicolipídeos</p><p>esfingomielina.</p><p>Estruturalmente, é composto por cis-</p><p>ternas (sacos) envolvidos por mem-</p><p>branas achatadas e vesículas asso-</p><p>ciadas. Apresenta polaridade, com</p><p>regiões funcional e morfologicamente</p><p>distintas. Proteínas oriundas do RE</p><p>entram pela face cis, convexa e orien-</p><p>tada para o núcleo, são então trans-</p><p>portadas através de Golgi e saem</p><p>pela face trans, côncava. Enquanto</p><p>atravessam Golgi, as proteínas so-</p><p>frem alterações para que sejam guia-</p><p>das aos destinos.</p><p>Funcionalmente, divide-se o comple-</p><p>xo de Golgi em 4 regiões: a rede Golgi</p><p>cis; a pilha de Golgi, subdividida em</p><p>medial e trans; e a rede de Golgi trans.</p><p>Proteínas oriundas do RE entram no</p><p>27COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>complexo pela rede Golgi cis, avan-</p><p>çam para os compartimentos medial</p><p>e trans, dentro dos quais acontecem</p><p>as maiores atividades metabólicas</p><p>na organela e, por fim, direcionam-se</p><p>para região trans, de onde serão en-</p><p>tão distribuídas (Figura 6).</p><p>Glicosilação de proteínas</p><p>Como visto anteriormente, as proteí-</p><p>nas são modificadas no RE pela adi-</p><p>ção de oligossacarídeo que apresente</p><p>14 resíduos de açúcar; 3 de glicose e</p><p>1 manose são removidos enquanto</p><p>peptídeos ainda estão no RE. Em Gol-</p><p>gi, os resíduos são novamente modi-</p><p>ficados. Mais 3 oligossacarídeos, de</p><p>proteínas destinadas à secreção ou à</p><p>membrana, são removidos. Adiciona-</p><p>-se então sequência N-acetilglicosa-</p><p>mina. Por fim, são colocados mais 3</p><p>resíduos de ácido siálico. Vale desta-</p><p>car que diferentes glicoproteínas so-</p><p>frem distintas alterações. Estas modi-</p><p>ficações variam conforme a estrutura</p><p>proteica e a quantidade de enzimas</p><p>processadoras presentes em Golgi.</p><p>Assim, as proteínas podem sair de</p><p>Golgi com uma grande variedade de</p><p>oligossacarídeos N-ligados.</p><p>Face cis</p><p>Face trans</p><p>Compartimento</p><p>intermediário do</p><p>RE-Golgi</p><p>Rede de Golgi cis</p><p>Cisternas</p><p>de Golgi</p><p>Medial</p><p>Rede de Golgi</p><p>trans</p><p>Membrana plasmática, secreção, endossomos,</p><p>lisossomos</p><p>Figura 6. A, Micrografia eletrônica do Complexo de Golgi evidenciando suas cisternas, e suas faces cis e trans. B,</p><p>Regiões do complexo de Golgi e direcionamento proteico. Fonte: COOPER, 2007.</p><p>28COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>O processamento de oligassacarí-</p><p>deos de proteínas que apresentam</p><p>como destino os lisossomos, é dife-</p><p>rente do apresentado acima. Inicial-</p><p>mente, há fosforilação da manose,</p><p>seguida por remoção do grupo N-a-</p><p>cetilglicosamina, deixando resíduos</p><p>de manose-6-fosfato no N-ligado.</p><p>Estas alterações fazem com que a</p><p>porção glicosilada seja reconhecida</p><p>por um receptor de manose-6-fosfa-</p><p>to na rede de Golgi trans, direcionan-</p><p>do o transporte para os lisossomos</p><p>(rota das hidrolases ácidas).</p><p>Uma enzima específica é a chave</p><p>deste processo, visto que esta reco-</p><p>nhece proteínas que irão para lisosso-</p><p>mos, mas não àquelas da membrana</p><p>ou que serão secretadas. Esta enzima</p><p>reconhece regiões-sinal nas proteí-</p><p>nas. As modificações podem ocorrer</p><p>ainda pela adição de carboidratos às</p><p>cadeias laterais dos resíduos</p><p>serina e</p><p>treonina (glicosilação O-ligada).</p><p>Metabolismo de lipídeos e</p><p>polissacarídeos</p><p>O complexo de Golgi metaboliza lipí-</p><p>deos, principalmente a esfingomieli-</p><p>na e os glicolipídeos. A esfingomieli-</p><p>na, único fosfolipídio não-glicerol nas</p><p>membranas, obtida a partir da cera-</p><p>mida (sintetizada no RE), é sintetizada</p><p>a partir da transferência de fosforilco-</p><p>lina da fosfatidilcolina para ceramida.</p><p>A esfingomielina é obtida no lúmen</p><p>de Golgi, mas a glicose é adicionada</p><p>no lado citosólico de Golgi. Nem a es-</p><p>fingomielina, nem outros glicolipídios</p><p>são capazes de atravessar a mem-</p><p>brana de Golgi. Depois do transporte,</p><p>serão encontrados apenas na mem-</p><p>brana plasmática.</p><p>Transporte vesicular</p><p>O transporte vesicular medeia uma</p><p>troca contínua de componentes entre</p><p>os dez ou mais compartimentos en-</p><p>voltos por membranas quimicamente</p><p>distintos que, coletivamente, consti-</p><p>tuem as vias secretora e endocítica.</p><p>Com essa troca massiva, como cada</p><p>compartimento pode manter o seu</p><p>caráter especializado?</p><p>Para responder a essa questão, de-</p><p>vemos considerar primeiro o que de-</p><p>fine o caráter de um compartimento.</p><p>Acima de tudo, é a composição da</p><p>membrana circundante, ou seja, mar-</p><p>cadores moleculares dispostos na su-</p><p>perfície citosólica da membrana ser-</p><p>vem como sinais de orientação para</p><p>o tráfego de entrada para garantir</p><p>que as vesículas transportadoras se</p><p>fundam somente ao compartimento</p><p>correto.</p><p>Muitos desses marcadores de mem-</p><p>brana, entretanto, são encontrados</p><p>em mais de um compartimento, e é a</p><p>combinação específica de moléculas</p><p>marcadoras que atribui a cada com-</p><p>partimento o seu endereço molecular.</p><p>29COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>Vesículas transportadoras</p><p>A maioria das vesículas transpor-</p><p>tadoras se forma a partir de regiões</p><p>revestidas especializadas das mem-</p><p>branas. Elas brotam como vesículas</p><p>revestidas que possuem grades dis-</p><p>tintas de proteínas cobrindo as suas</p><p>superfícies citosólicas. Antes de se</p><p>fusionarem com uma membrana-al-</p><p>vo, elas descartam seu revestimento.</p><p>O revestimento desempenha duas</p><p>funções principais: primeiro, selecio-</p><p>nar as moléculas de membrana apro-</p><p>priadas para o transporte; segundo,</p><p>uma camada externa do revestimen-</p><p>to se arranja como uma treliça curva,</p><p>com formato de cesta, que deforma</p><p>a porção da membrana e dá forma à</p><p>vesícula.</p><p>Há três tipos bem caracterizados de</p><p>vesículas revestidas, distinguidos pe-</p><p>las suas principais proteínas de re-</p><p>vestimento: vesículas revestidas por</p><p>clatrina, revestidas por COPI e reves-</p><p>tidas por COPII. Cada tipo é utilizado</p><p>para diferentes etapas de transporte.</p><p>As vesículas revestidas por clatrina,</p><p>por exemplo, medeiam o transpor-</p><p>te a partir do aparelho de Golgi e da</p><p>membrana plasmática, ao passo que</p><p>as vesículas revestidas por COPI e</p><p>COPII medeiam, com mais frequên-</p><p>cia, o transporte a partir do RE e das</p><p>cisternas de Golgi.</p><p>As vesículas revestidas por clatri-</p><p>na, as primeiras vesículas revestidas</p><p>a serem descobertas, transportam</p><p>material originado na membrana</p><p>plasmática e entre os compartimen-</p><p>tos endossômicos e de Golgi. As ve-</p><p>sículas revestidas por COPI e COPII</p><p>transportam material no início da via</p><p>secretora: as vesículas revestidas por</p><p>COPI brotam dos compartimentos de</p><p>Golgi, e as vesículas revestidas por</p><p>COPII brotam do RE.</p><p>O principal componente proteico das</p><p>vesículas revestidas por clatrina é a</p><p>própria clatrina, que forma a cama-</p><p>da externa do revestimento. Cada</p><p>subunidade de clatrina consiste em</p><p>três cadeias polipeptídicas grandes</p><p>e três pequenas que, juntas, formam</p><p>uma estrutura de três pernas chama-</p><p>da de tríscele. Os trísceles de clatrina</p><p>determinam a geometria da grade de</p><p>clatrina.</p><p>As proteínas adaptadoras, outro com-</p><p>ponente principal do revestimento</p><p>das vesículas revestidas por clatrina,</p><p>formam uma discreta camada inter-</p><p>na no revestimento, posicionada en-</p><p>tre a grade de clatrina e a membrana.</p><p>Elas ligam o revestimento de clatrina</p><p>à membrana e aprisionam várias pro-</p><p>teínas transmembrana, incluindo os</p><p>receptores transmembrana que cap-</p><p>turam moléculas-carga solúveis para</p><p>dentro das vesículas, os chamados</p><p>receptores de carga.</p><p>Desse modo, as proteínas adapta-</p><p>doras selecionam um conjunto espe-</p><p>cífico de proteínas transmembrana,</p><p>junto com as proteínas solúveis que</p><p>30COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>interagem com elas, e as empacotam</p><p>dentro de cada vesícula de trans-</p><p>porte revestida por clatrina recém-</p><p>-formada. Existem vários tipos de</p><p>proteínas adaptadoras. Cada tipo de</p><p>proteína adaptadora é específico para</p><p>um diferente conjunto de receptores</p><p>de carga. As vesículas revestidas</p><p>por clatrina que brotam de diferen-</p><p>tes membranas utilizam diferentes</p><p>proteínas adaptadoras e, portanto,</p><p>empacotam diferentes receptores e</p><p>moléculas-carga.</p><p>Figura 7. Montagem e desmontagem do revestimento de clatrina. A montagem do revestimento introduz uma curva-</p><p>tura para dentro da membrana, que leva, por sua vez, à formação de um broto revestido. As proteínas adaptadoras se</p><p>ligam nos trísceles de clatrina e nos receptores de carga ligados à membrana, mediando, assim, o recrutamento sele-</p><p>tivo tanto de moléculas-carga de membrana quanto de moléculas solúveis para dentro da vesícula. Outras proteínas</p><p>de curvatura e de fissão da membrana são recrutadas para o pescoço da vesícula em brotamento, onde a curvatura</p><p>acentuada da membrana é introduzida. Fonte: ALBERTS, 2017.</p><p>As forças geradas somente pela</p><p>montagem do revestimento de cla-</p><p>trina não são suficientes para formar</p><p>e destacar a vesícula da membra-</p><p>na. Outras proteínas de curvatura</p><p>da membrana e geradoras de força</p><p>participam de cada estágio do pro-</p><p>cesso. As proteínas de curvatura da</p><p>membrana que contêm os domínios</p><p>na forma de crescente, chamados do-</p><p>mínios BAR, ligam-se e impõem sua</p><p>forma sobre a membrana subjacente</p><p>via interações eletrostáticas com os</p><p>grupos de cabeça lipídica.</p><p>Algumas dessas proteínas também</p><p>contêm hélices anfifílicas que indu-</p><p>zem a curvatura da membrana de-</p><p>pois de serem inseridas como cunhas</p><p>no folheto citoplasmático da mem-</p><p>brana. Outras proteínas com domínio</p><p>BAR são importantes para formar o</p><p>pescoço de uma vesícula em brota-</p><p>mento, onde a estabilização de cur-</p><p>vaturas acentuadas na membrana é</p><p>31COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>essencial. Por fim, a maquinaria de</p><p>clatrina agrupa o arranjo local de fi-</p><p>lamentos de actina que introduzem</p><p>tensão para ajudar a destacar e pro-</p><p>pelir a vesícula em formação.</p><p>À medida que um broto revestido por</p><p>clatrina cresce, proteínas citoplasmá-</p><p>ticas solúveis, incluindo a dinamina,</p><p>arranjam-se no pescoço de cada bro-</p><p>to. A dinamina contém um domínio de</p><p>GTPase que regula a frequência na</p><p>qual as vesículas se liberam da mem-</p><p>brana. O processo de liberação apro-</p><p>xima os dois folhetos não citoplas-</p><p>máticos da membrana intimamente</p><p>e os fusiona, isolando a vesícula em</p><p>formação para fora.</p><p>Para realizar essa tarefa, a dinamina</p><p>recruta outras proteínas para o pes-</p><p>coço do broto. Junto com a dinami-</p><p>na, elas ajudam a curvar a porção da</p><p>membrana pela distorção direta da</p><p>estrutura da bicamada, ou pela mu-</p><p>dança da sua composição lipídica me-</p><p>diante recrutamento de enzimas mo-</p><p>dificadoras de lipídeos, ou ainda por</p><p>meio de ambos mecanismos. Uma</p><p>vez liberada da membrana, a vesícula</p><p>rapidamente perde seu revestimento</p><p>de clatrina.</p><p>Para assegurar um fluxo ordenado</p><p>no tráfego de vesículas, as vesículas</p><p>de transporte devem ser altamen-</p><p>te precisas no reconhecimento da</p><p>membrana-alvo correta com a qual se</p><p>fundirão. Devido à diversidade e à po-</p><p>pulação de sistemas de membranas</p><p>no citoplasma, uma vesícula irá, pro-</p><p>vavelmente, encontrar muitas mem-</p><p>branas-alvo potenciais antes de en-</p><p>contrar a correta.</p><p>A especificidade para o alvo é asse-</p><p>gurada porque todas as vesículas de</p><p>transporte exibem marcadores de su-</p><p>perfície que as identificam de acordo</p><p>com sua origem e o seu tipo de carga,</p><p>e as membranas-alvo exibem recep-</p><p>tores complementares que reconhe-</p><p>cem os marcadores apropriados. Esse</p><p>processo crucial ocorre em duas eta-</p><p>pas. Primeiro, as proteínas Rab e efe-</p><p>toras</p><p>de Rab direcionam a vesícula a</p><p>locais específicos na membrana-alvo</p><p>correta. Segundo, proteínas SNARE</p><p>e reguladores SNARE intercedem na</p><p>fusão das bicamadas lipídicas.</p><p>As proteínas Rab desempenham um</p><p>papel central na especificidade do</p><p>transporte vesicular. Como as GTPa-</p><p>ses de recrutamento de revestimento</p><p>discutidas anteriormente, as proteínas</p><p>Rab também são GTPases monomé-</p><p>ricas. A subfamília Rab é a maior das</p><p>subfamílias de GTPases monoméri-</p><p>cas. Cada proteína Rab está associa-</p><p>da a uma ou mais organelas envoltas</p><p>por membrana das vias secretora ou</p><p>endocítica, e cada uma dessas orga-</p><p>nelas possui, pelo menos, uma prote-</p><p>ína Rab em sua superfície citosólica.</p><p>Sua distribuição altamente seletiva</p><p>nesses sistemas de membrana tor-</p><p>na as proteínas Rab marcadores mo-</p><p>leculares ideais para identificar cada</p><p>32COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>tipo de membrana e guiar o tráfego</p><p>de vesículas entre elas. As proteínas</p><p>Rab podem atuar nas vesículas de</p><p>transporte, nas membranas-alvo ou</p><p>em ambas.</p><p>À semelhança das GTPases de re-</p><p>crutamento de revestimento, as pro-</p><p>teínas Rab alternam entre a membra-</p><p>na e o citosol e regulam a montagem</p><p>reversível dos complexos proteicos</p><p>da membrana. Em seu estado ligado</p><p>a GDP, elas são inativas e ligadas a</p><p>outra proteína (inibidor de dissocia-</p><p>ção Rab-GDP, ou GDI) que as man-</p><p>têm solúveis no citosol; em seu es-</p><p>tado ligado a GTP, elas são ativas e</p><p>intimamente associadas à membra-</p><p>na de uma organela ou vesícula de</p><p>transporte.</p><p>Uma vez no estado ligado a GTP e</p><p>ligado a membrana por uma âncora</p><p>lipídica agora exposta, as proteínas</p><p>Rab se ligam a outras proteínas, cha-</p><p>madas de efetoras de Rab, que são</p><p>mediadores a jusante do transporte</p><p>vesicular, entrelaçamento da mem-</p><p>brana e fusão da membrana. A taxa</p><p>de hidrólise de GTP determina a con-</p><p>centração de Rab ativa e, como con-</p><p>sequência, a concentração de suas</p><p>efetoras na membrana. Ao contrário</p><p>da estrutura altamente conservada</p><p>das proteínas Rab, as estruturas e</p><p>funções das efetoras de Rab variam</p><p>bastante, e as mesmas proteínas Rab</p><p>muitas vezes podem se ligar a vários</p><p>efetores diferentes.</p><p>Algumas efetoras de Rab são pro-</p><p>teínas motoras que propulsionam as</p><p>vesículas ao longo de filamentos de</p><p>actina ou de microtúbulos para as</p><p>suas membranas-alvo. Outras são</p><p>proteínas de aprisionamento, algu-</p><p>mas das quais têm longos domínios</p><p>filamentosos que servem como “li-</p><p>nhas de pesca” que podem se esten-</p><p>der para ligar duas membranas que</p><p>estão separadas por mais de 200 nm.</p><p>Outras proteínas de aprisionamen-</p><p>to são complexos proteicos grandes</p><p>que unem duas membranas que es-</p><p>tão mais próximas e interagem com</p><p>uma ampla variedade de outras pro-</p><p>teínas que facilitam a etapa de fusão</p><p>da membrana.</p><p>As efetoras de Rab também podem</p><p>interagir com SNAREs para acoplar</p><p>o aprisionamento da membrana à fu-</p><p>são. A montagem das proteínas Rab</p><p>e de suas efetoras sobre uma mem-</p><p>brana é cooperativa e resulta na for-</p><p>mação de fragmentos de membrana</p><p>grandes e especializados.</p><p>33COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>Uma vez que uma vesícula de trans-</p><p>porte tenha sido amarrada à sua</p><p>membrana-alvo, ela descarrega a</p><p>sua carga pela fusão de membra-</p><p>nas. A fusão de membranas requer a</p><p>aproximação das bicamadas lipídicas</p><p>de duas membranas a 1,5 nm uma</p><p>da outra para que possam se juntar.</p><p>Quando as membranas estão com tal</p><p>proximidade, os lipídeos podem fluir</p><p>de uma bicamada para a outra.</p><p>Para tal aproximação estreita, a água</p><p>deve ser deslocada da superfície hi-</p><p>drofílica da membrana, um processo</p><p>que é energeticamente muito desfa-</p><p>vorável e requer proteínas de fusão</p><p>especializadas que superam essa</p><p>barreira energética. As proteínas</p><p>SNARE catalisam as reações de fu-</p><p>são das membranas no transporte</p><p>vesicular.</p><p>Existem, pelo menos, 35 SNAREs</p><p>diferentes em uma célula animal,</p><p>cada uma associada a uma organe-</p><p>la particular nas vias secretora ou</p><p>endocítica. Essas proteínas trans-</p><p>membrana existem como conjuntos</p><p>complementares, sendo que as v-S-</p><p>NAREs, em geral, são encontradas</p><p>nas membranas das vesículas, e as</p><p>t-SNAREs costumam ser encontra-</p><p>das nas membranas-alvo.</p><p>Uma v-SNARE é uma cadeia polipep-</p><p>tídica única, enquanto uma t-SNARE</p><p>geralmente é composta por três pro-</p><p>teínas. As v-SNAREs e as t-SNAREs</p><p>possuem domínios helicoidais carac-</p><p>terísticos e quando uma v-SNARE</p><p>interage com uma t-SNARE, os do-</p><p>mínios helicoidais de uma envolvem</p><p>os domínios da outra para formar um</p><p>feixe estável de quatro hélices.</p><p>Os complexos trans-SNARE resul-</p><p>tantes mantém as duas membranas</p><p>juntas. Ensaios bioquímicos de fusão</p><p>de membranas com todas as diferen-</p><p>tes combinações de SNARE mostram</p><p>que o pareamento das v e t-SNAREs é</p><p>altamente específico. Assim, as SNA-</p><p>REs proporcionam uma etapa adicio-</p><p>nal de especificidade no processo de</p><p>transporte, ajudando a garantir que</p><p>as vesículas se fusionem somente</p><p>com a membrana-alvo correta.</p><p>Os complexos trans-SNARE catali-</p><p>sam a fusão de membranas ao utili-</p><p>zar a energia que é liberada quando</p><p>as hélices participantes se enrolam</p><p>SAIBA MAIS!</p><p>Cascatas de Rab podem alterar a identidade de uma organela</p><p>Um domínio Rab pode ser desmontado e substituído por um domínio Rab diferente, mudan-</p><p>do a identidade de uma organela. Tal recrutamento ordenado de proteínas Rab atuando de</p><p>forma sequencial é chamado de cascata de Rab.</p><p>34COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>uma na outra para juntar as faces</p><p>das membranas, enquanto expelem</p><p>as moléculas de água para fora da</p><p>interface. Na célula, outras proteínas</p><p>recrutadas para o sítio de fusão, pre-</p><p>sumivelmente efetoras de Rab, coo-</p><p>peram com as SNAREs para acelerar</p><p>a fusão.</p><p>Para que o transporte vesicular fun-</p><p>cione normalmente, as vesículas de</p><p>transporte devem incorporar as pro-</p><p>teínas SNARE e Rab apropriadas.</p><p>Não é surpresa, portanto, que muitas</p><p>vesículas de transporte serão forma-</p><p>das somente se incorporarem o com-</p><p>plemento apropriado de proteínas</p><p>SNARE e Rab em suas membranas.</p><p>Este processo de controle crucial ope-</p><p>ra durante o brotamento da vesícula e</p><p>ainda permanece um mistério.</p><p>A maioria das proteínas SNARE nas</p><p>células já participou de turnos múlti-</p><p>plos de transporte vesicular e, algu-</p><p>mas vezes, estão presentes em uma</p><p>membrana como complexos estáveis</p><p>com SNAREs parceiras. Os comple-</p><p>xos devem ser desmontados antes</p><p>que as SNAREs possam mediar novos</p><p>turnos de transporte. Uma proteína</p><p>crucial, chamada de NSF, alterna-se</p><p>entre as membranas e o citosol e ca-</p><p>talisa o processo de desmontagem.</p><p>A NSF é uma ATPase hexamérica</p><p>que usa a energia da hidrólise do ATP</p><p>para resolver as interações estrei-</p><p>tas entre os domínios helicoidais das</p><p>proteínas SNAREs. A necessidade da</p><p>reativação das SNAREs, mediada por</p><p>NSF pela desmontagem dos comple-</p><p>xos, ajuda a evitar que as membra-</p><p>nas se fundam indiscriminadamente,</p><p>uma vez que se as t-SNAREs de uma</p><p>membrana-alvo estivessem sempre</p><p>ativas, qualquer membrana conten-</p><p>do uma v-SNAREs apropriada pode-</p><p>ria se fusionar sempre que as duas</p><p>membranas fizessem contato.</p><p>Não se sabe como a atividade da</p><p>NSF é controlada de forma que a</p><p>maquinaria da SNARE seja ativada</p><p>no momento e local corretos. Tam-</p><p>bém não se sabe como as v-SNA-</p><p>REs são seletivamente recuperadas</p><p>e devolvidas ao seu compartimento</p><p>de origem para que possam ser reuti-</p><p>lizadas em vesículas transportadoras</p><p>recém-formadas.</p><p>SAIBA MAIS!</p><p>As membranas plasmáticas de um espermatozoide e de um óvulo se fusionam durante a fertili-</p><p>zação, e os mioblastos se fusionam um com o outro durante o desenvolvimento de fibras muscu-</p><p>lares multinucleadas. Todas as fusões de membranas celulares demandam proteínas especiais e</p><p>são reguladas rigidamente para garantir que somente as membranas apropriadas se fusionem.</p><p>As fusões de membranas catalisadas por proteínas de fusão virais são bem conhecidas. Tais</p><p>proteínas têm papel crucial ao permitirem a entrada de vírus envelopados (que possuem um</p><p>revestimento de membrana baseado em bicamada lipídica) nas células que eles infectam.</p><p>35COMPARTIMENTOS INTRACELULARES</p><p>Para iniciar a sua jornada ao longo da</p><p>via secretora,</p>