Compartimentos e transporte intracelular

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Compartimentos intracelulares 
e transporte
Célula endotelial bovina corada: 
verde, membranas do RE; em laranja, mitocôndrias
Compartimentos envoltos por membranas nas 
células eucarióticas 
Síntese de ATP e fixação de CO2 pela fotossínteseCloroplastos
Sítio de fosforilação oxidativa.Mitocôndrias 
Contém enzimas utilizadas em reações oxidativas que 
degradam lipídeos e destroem moléculas tóxicas.
Peroxissomos
Compartimento de distribuição de materiais endocitadosEndossomos
Pequenos sacos com enzimas digestivas. Degradam 
organelas esgotadas e materiais endocitados.
Lisossomos
Recebe e modifica proteínas e lipídeos vindos do RE e 
“despacha” para outros sítios na célula
Aparelho de 
Golgi
Sua membrana é contínua a membrana ext. nuclear. 
Sintetiza a maior parte de lipídeos e proteínas p/ distribuição 
RE
Circundado pelo envelope nuclear com poros;
Síntese de DNA e RNA
Núcleo
Visão geral da principal via de distribuição de proteínas em células eucarióticas
Mecanismos de importação pelas organelas
O destino de uma proteína sintetizada no citosol depende
de sua seqüência de aminoácidos;
Sinal de distribuição
Se não há sinal: residem no citosol;
Sinais diferentes podem direcionar p/:
núcleo, mitocôndrias, cloroplastos, peroxissomos ou RE.
Como a proteína pode ser importada ?
1. Transporte por poros nucleares: 
importação p/ o núcleo. Os poros 
funcionam como portões seletivos.
2. Translocadores protéicos: localizados 
na membrana, utilizados por proteínas 
importadas pelas organelas. 
3. Vesículas de transporte: proteínas 
que se movem do RE adiante. 
Todos requerem energia!
Qual o compartimento destino?
Seqüência sinal (15 a 60 aminoácidos)
Sinal de distribuição típico.
Freqüentemente é removido após a síntese
As seqüências-sinal que especificam o mesmo 
destino podem variar.
Propriedades físicas mais importantes que a seqüência 
exata.
Destino: núcleo
• Envelope nuclear: 2 membranas concêntricas.
O envelope nuclear é perfurado por POROS NUCLEARES
Formam canais para o trânsito de macromoléculas
Entram: proteínas nucleares
Saem: RNAm maduro (mRNPs= complexo mRNA+proteínas) e 
subunidades ribossomais, tRNAs
Seqüência-sinal = 1 ou 2 seq. curtas contendo várias K ou R
Sinal de localização nuclear
Micrografia eletrônica (criofratuta) de uma ponta 
de raiz de cebola mostrando o núcleo e os poros 
nucleares.
Fonte:http://www.bioweb.wku.edu
Complexo poro nuclear
(~120 milhões de Daltons; 100 diferentes proteínas em vertebrados)
www.scripps.edu/~stoffler/proj/NPC/npc.html
Anel distal
Cesta nuclear
Fibrilas 
citoplasmáticas
Anel nuclear
Domínio luminal
Membrana int.
Membrana ext.
Anel citoplasmático
Membrana nuclear externa
Membrana nuclear interna
Espaço perinuclearRE 
Complexo 
poro nuclear
Membrana nuclear externa
Membrana 
nuclear interna
Lâmina 
nuclearcesta 
nuclear
Fibrilas 
citoplasmáticas
Fibrila 
nuclear
Complexo poro nuclear
Acima: microscopia-eletrônica de 
uma fina fatia do envelope nuclear 
(250 nm), não fixada e não corada 
revelando complexos poro-
nucleares individuais. 
Abaixo: mudanças estruturais 
reversíveis mediadas por cálcio 
visualizados por AFM. 
O anel distal (seta) pode agir como 
um diafragma, abrindo após a adição 
de quantidades milimolares de 
cálcio e fechando após a remoção de 
cálcio. 
Destino: núcleo
A interação de uma proteína direcionada ao núcleo 
com o poro nuclear requer auxílio de
Receptores de importação nuclear
Ligam-se ao sinal de localização nuclear
Ajudam a direcionar a proteína
por interação com as fibrilas dos poros.
A transferência utiliza energia da hidrólise do GTP
Receptor de 
importação
Espaço 
intermembrana
citosol
Matriz mitocondrial
Poro principal 
de importação
Proteína 
precurssora
Hsc 70 
citosólica
Seqüência de 
direcionamento p/ a matriz
Seqüência de 
direcionamento 
clivada
proteína 
ativa
Sítio de contato
Importação de proteínas para o 
interior da matriz mitocondrial
Protease de 
processamento 
da matriz
• As proteínas se 
desdobram para entrar;
• possuem uma seq.-sinal, 
geralmente clivada após a 
translocação;
• O transporte a um sítio 
específico na organela 
requer outra seqüência-
sinal;
Destino: 
mitocôndria e 
cloroplastos
Setas identificam locais de contato entre 
a membrana externa e interna na 
mitocôndria
Fonte: Lodish et al., 2004.
Destino: Retículo Endoplasmático (RE)
• Porta de entrada p/ : Golgi, endossomos, lisossomos e 
secreção;
• Recebe 2 tipos de proteínas do citosol:
– Hidrossolúveis, que são completamente translocadas pela 
membrana do RE e liberadas no lúmen secreção. 
– Transmembrânicas, que são parcialmente translocadas pela 
membrana do RE e tornam-se embebidas nela.
As proteínas entram enquanto são sintetizadas...
A seqüência-sinal é guiada
1. Por uma partícula 
reconhecedora de sinal
(PRS ou SRP)
presente no citosol, liga-se à
seqüência-sinal de RE exposta
2. Pelo receptor de SRP, 
embebido na membrana do RE.
Há sítios moleculares de 
posicionamento conectando os 
ribossomos que estão 
sintetizando proteínas aos 
canais de translocação
disponíveis.
Síntese de proteínas solúveis e seu transporte co-traducional
através da membrana do RE
(Partícula reconhecedora de sinal)
Seqüência 
sinal 
citosol
Síntese de proteínas transmembranas
na bicamada lipídica do RE
Nem todas as proteínas que entram no RE são liberadas no lúmen...
Algumas permanecem na membrana do RE (ou outras organelas)
unipasso multipasso
Síntese e inserção na membrana do RE das proteínas 
unipasso do tipo I
citosol
Lúmen 
do ER
Translocon
aberto
Peptidase 
sinal 
Seqüência 
sinal 
clivada 
Seqüência de 
finalização de 
transferência 
Síntese e inserção na membrana do RE das proteínas 
unipasso do tipo II
citosol
Sequência
sinal-
âncora
interna 
Lúmen 
do ER
Arranjo das sequências topogênicas nas proteínas de
membrana unipasso e multipasso inseridas na membrana do RE 
Algumas proteínas são presas à membrana 
por uma âncora fosfolipídica
Glicosilfosfatidilinositol
(GPI)
Transporte vesicular: 
visão geral das vias 
secretora e endocítica
de distribuição de 
proteínas
Qual o caminho das 
proteínas a partir do 
RE? 
Como são carregadas?
O tráfego vesicular é organizado
• só a proteína a ser 
transportada deve estar na 
vesícula 
• A fusão de membranas deve 
ocorrer só na membrana alvo;
• Cada organela participante 
deve manter sua identidade 
(composição) distinta. 
Todos esses eventos 
de reconhecimento 
dependem de 
proteínas associadas
com as membranas 
das vesículas de 
transporte
Brotamento de vesículas
Vesículas que brotam das membranas têm uma capa protéica
VESÍCULAS REVESTIDAS
Depois de formada, a vesícula perde seu revestimento, permitindo sua 
interação com a membrana destino
Funções da capa: 
- dar forma à membrana no brotamento
- ajudar na captura de moléculas p/ o transporte
Ex. vesículas com capas de clatrina; COPIs.
Micrografia eletrônica da estrutura de clatrina que envolve 
as vesículas transportadoras revestidas
A clatrina em si não toma parte na 
captura das moléculas para o 
transporte.
Isto é feito pelas adaptatinas, 
proteínas que seguram a capa de 
clatrina à membrana vesicular e 
ajudam na seleção das moléculas 
para o transporte;
As moléculas a serem 
transportadas têm sinais 
reconhecidos por receptores de 
carga, localizados na membrana
vesícula
dinamina
Como a vesícula encontra seu destino?
• A vesícula é transportada ativamente ao longodo 
citoesqueleto;
• Atingida a organela alvo a vesícula tem que reconhecê-
la e ancorar nela;
• A especificidade de ancoramento depende das SNAREs
Proteínas transmembrana que certificam a 
seleção e auxiliam no ancoramento.
Modelo de fusão mediado por SNAREs. v-SNARE em verde, t-
SNARE em rosa. Adaptado de Cell 92 (6).
O modelo postula que a fusão se dá pela interação das SNAREs forçando 
as membranas a um contato próximo. 
As SNAREs formam um extenso coiled coil ancorado por regiões 
transmembranas de v- e t-SNAREs. A interação deve induzir um estresse 
local na membrana, resultando na fusão. 
Figura adaptada de: Littleton, J. T. et al. Synaptotagmin mutants reveal essential functions
for the C2B domain in Ca2+-triggered fusion and recycling of synaptic vesicles in vivo. J. 
Neurosci. 21, 1421–1433 (2001). 
Rotas secretoras
Modificações nas proteínas e controle de 
qualidade no RE 
As proteínas que passam pelo RE sofrem 4 
modificações principais antes de alcançarem seu 
destino final:
1. Adição e processamento de carboidratos no RE e 
Golgi (S e T, O-ligados e N, N-ligados);
2. Formação de pontes dissulfeto no RE
3. Dobramento apropriado e montagem de subunidades 
no RE;
4. Clivagens proteolíticas específicas no RE, Golgi e 
vesículas secretoras.
Destino : Golgi
RE ou Golgi
O que determina se a proteína fica no RE ou
segue a rota de exocitose?
• Só proteínas enoveladas saem do RE
aquelas não ou parcialmente enoveladas são retidas
Proteínas mal enoveladas são direcionadas para o 
citosol para degradação proteassômica.
• Proteínas que devem funcionar no RE: têm sinal de 
retenção no RE, reconhecido por uma proteína 
receptora ligada à membrana do RE.
Rota endocítica
• Captura fluidos, moléculas grandes e pequenas.
• O material a ser ingerido é progressivamente capturado 
numa vesícula de membrana plasmática (endocítica)
• Pode ser mediada por receptor ou não;
• O pH ácido dos endossomos pode levar a dissociação 
do receptor da carga:
→ a carga é entregue aos lisossomos e
o receptor é reciclado.
→ se houver a dissociação a carga seguirá
outro destino.
Endocitose
• Endocitose mediada por receptor (ex. LDL = lipoproteína de baixa densidade)
Modelo de 
entrada para 
ricina