BIOa93- AULA 08 Endomembranas

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Luciana Veiga 
Universidade Federal da Bahia - UFBA 
Instituto de Biologia 
Campus Ondina 
Salvador / BA 
BIOLOGIA CELULAR E MOLECULAR 
 Curso: Medicina Veterinária 
- BIBLIOGRAFIA: 
 
• Alberts & Col. (2010). Biologia Molecular da Célula, 5.Ed., Ed. Artes 
Médicas Ed., Porto Alegre 1396p. 
 
• Cooper, G. M.(2007). A Célula. 3ª Ed. Artmed Editora,712p. 
 
• Lehninger, A.; Nelson, D.L.; Cox, M.M. (2000). Princíples of 
Biochesmistry, 3ª Ed. Worth Publishers, New York, 1232p 
 
SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS E TRANSPORTE DE PROTEÍNAS 
Célula 
pancreática MET 
1. Introdução 
• Qual o mecanismo de formação de uma vesícula transportadora? 
• Como se explica o transporte seletivo de proteínas solúveis e proteínas integrais 
através de vesículas? 
• Porque razão uma determinada vesícula se funde apenas com um determinado 
compartimento alvo? 
• Qual o mecanismo de fusão duma vesícula com o seu compartimento alvo? 
2. O Retículo Endoplasmático (RE) 
- Rede de túbulos envolvidos por membranas; 
- Estendem da membrana nuclear por todo o citoplasma; 
- Representa 10% da célula (volume); 
- Funções: 
- Síntese de proteínas e segreção para o Golgi, membrana plasmática ou 
lisossomos; 
- Glicosilação, hidroxilações, sulfatações e fosforilações; 
- Síntese de fosfolipídios; 
- Montagem de moléculas protéicas 
- Proteólise da seqüência sinal. 
 Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) = cisternas 
achatadas com ribossomos aderidos à parte externa 
(citoplasmática) de sua membrana. 
 
 
 
 
 
 Retículo Endoplasmático Liso (REL) = compartimentos 
tubulares, sem ribossomos aderidos. 
- RE é dividido morfo e fisiologicamente: 
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- Retículo Endoplasmático Rugoso 
MET de cél. de pâncreas canino 
Núcleo RER Polirribossomo 
- Retículo Endoplasmático Liso 
RER REL 
Núcleo 
REL 
MET de cél. de Leydig humana 
Reconstituição 3D de 
REL, cél. hepática 
3. O RE e a secreção de proteínas 
- 1960: George Palade e colegas; 
- Células do pâncreas: secretam enzimas para o intestino delgado. 
- Aminoácidos radioativos e determinação da localização das proteínas ao longo 
 do tempo. 
Definem a via utilizada pelas proteínas secretadas: 
VIA SECRETORA. 
RE Rugoso (proteínas de membrana ou lúmem) 
Complexo de Golgi 
Vesículas secretoras 
Exterior da 
célula 
Lisossomos 
Membrana 
plasmática 
4. Direcionando proteínas para o RE 
- Proteínas podem ser transportadas para dentro do RE: 
 
 - Transporte simultâneo à tradução: maioria das células de 
 mamíferos; 
 - Transporte posterior à tradução: leveduras. 
 
- Estudos da importação de proteínas no RER: Identificação da seq. sinal 
1. SABATINI & BLOBEL (1971): isolamento do RER. 
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- Peptídio Sinal: pequena sequência de aminoácidos na porção N-
terminal ou C-terminal da proteína; 
- 15 a 60 aminoácidos de comprimento 
- Hidrofobicidade e carga auxiliam no direcionamento. 
- Endereçamento de proteínas a diferentes locais das células. 
Proteina Sequencia de aminoácidos 
Preoalbumina Met-Lys-Trp-Val-Thr-Phe-Leu-Leu-Leu-Leu-Phe-
Ile-Ser-Gly-Ser-Ala-Phe-Ser ↓ Arg . . . 
Pre-IgG light chain Met-Asp-Met-Arg-Ala-Pro-Ala-Gln-Ile-Phe-Gly-
Phe-Leu-Leu-Leu-Leu-Phe-Pro-Gly- Thr-Arg-Cys ↓ 
Asp . . . 
Pre-lisozima Met-Arg-Ser-Leu-Leu-Ile-Leu-Val-Leu-Cys-Phe-
Leu-Pro-Leu-Ala-Ala-Leu-Gly ↓ Lys . . . 
Sequência de aminoácidos de peptídeos sinalizadores de três proteínas eucarióticas 
5. Mecanismos de transportes 
- Transporte simultâneo à tradução: maioria das células de mamíferos 
Partícula de Reconhecimento de Sinal (PRS) 
RNA 7S 
- Transporte posterior à tradução: leveduras e algumas células de mamíferos. 
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6. Inserção de proteínas na membrana do RE 
-Proteínas de secreção: liberadas no lúmem do RE e encaminhadas para CG etc. 
-Proteínas de membranas plasmática ou do RE, GC ou lisossomos: inseridas na 
 membrana do RE. 
- Inserção: interação de regiões hidrofóbicas da 
proteína com a bicamada lipídica; 
- Alfa-Hélice: mazimiza as interações; 
- Inserção: diferentes maneiras. 
- Inserção de uma proteína de membrana com uma sequência sinal 
 clivável e uma única sequência de parada de transferência. 
Inserção de proteínas 
de membrana com 
sequências sinal internas 
não cliváveis. 
- Inserção de uma proteína que cruza a membrana várias vezes: 
 série alternada de SS internas e sequências de parada. 
7. Dobramento de proteínas e processamento no RE 
- Chaperonas moleculares: facilitam o dobramento das proteínas; 
- Hsp 70: Bip; 
- Bip: Liga-se à cadeia polipeptídica não-dobrada quando ela 
 cruza a membrana; 
- Medeia do dobramento de proteínas e da montagem de proteínas 
 com múltiplas subunidades. 
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- Formação de ligações de pontes dissulfeto: cadeias laterais de 
 cisteínas (dobramento de proteínas); 
- Dissulfeto isomerase. 
- Ligação (1 – 2 e 3 – 4): incorretas; 
- Ligações (1 – 3 e 2 – 4): corretas. 
Degradação associada ao RE 
 Proteínas incorretamente dobradas podem: 
• Dobrar-se novamente até assumirem sua 
conformação correta. 
• Serem degradadas. 
Degradação associada ao RE - Glicosilação de proteínas no RE. 
Oligossacaril 
transferase 
Asp – X – Ser/The 
8. O RE liso e a síntese de lipídeos 
- Escasso na maioria das células 
- Desenvolvido em células que produzem hormônios esteróides 
- Detoxificação de moléculas orgânicas (álcool: fígado) 
- Síntese de lipídeos: MP 
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Síntese de Lipídios 
 
Fosfolipídios, colesterol e ceramidas 
 Fosfolipídios formadores de membranas celulares 
 
 Duas etapas: 
 1. Dois ácidos graxos são ligados a um glicerol-
fosfato produzindo um acido fosfatídico; 
 
 2. Ocorre a diferenciação da cabeça polar dos 
fosfolipídios pela inserção de colina, inositol, serina ou 
etanolamina. 
 
Síntese de lipídeos: 
glicerol fosfolipídeos são 
sintetizados na membrana do 
REL (são muito hidrofóbicos) e 
a partir de precursores 
citosólicos: 
 
- Fosfatidilinositol; 
- Fosfatidiletanoalamina; 
- Fosfatidilserina. 
- Transporte de fosfolipídeos 
através da membrana do RE: 
 
Como os fosfolipídeos são 
sintetizados no lado citosólico 
da membrana do RE, eles são 
adicionados somente à metade 
citosólica da bicamada. Eles 
são então transportados 
através da membrana por 
flipases fosfolípidicas, 
resultando no crescimento 
uniforme de ambas as 
metades da bicamada 
fosfolipídica. 
Reservatório de Cálcio 
 REL = principal reservatório de células musculares ou não; 
 proteínas ligadoras (calsequestrina e chaperonas). 
 
 Cálcio = mensageiro citoplasmático para varias respostas 
nas células eucarióticas, como secreção e proliferação. 
 
 Em células musculares o cálcio está envolvido 
diretamente na contração muscular. 
 
 Nestas células, o REL tem a denominação de Retículo 
Sarcoplasmático. 
Funções do RE 
 Síntese protéica; 
 Modificações de lipídios e proteínas; 
 Síntese de lipídios; 
 Síntese de hormônios esteróides; 
 Destoxificação; 
 Reservatório de Cálcio (contração muscular); 
 Comunicação entre organelas; 
 Suporte mecânico; 
 Segregação no seu lúmen. 
RER 
REL 
RER e L 
9. Exportação de proteínas e lipídeos do RE 
- Transporte vesicular do RE para o Golgi 
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Topologia da via secretora: os 
lúmens do RE e do 
complexo de golgi são 
topologicamente 
equivalentes ao exterior da 
célula. 
- Recuperação de proteínas 
 residentes no RE: 
 
- Destinadas a serem 
 transportadas para o golgi; 
- Destinadas a serem retidas 
 no RE (Bip, peptidase sinal, 
 dissulfeto isomerase). 
 
 
 Sinais de retenção: 
 
- Lúmen: KDEL (Lys-Asp-Glu-Leu) 
-Trnasmembrana: KKXX (lisina) 
 
- Mutações na sequência KDEL 
 interferem no destino da 
 proteína. 
- Função: completar as modificações pós-tradução; 
- O CG é polarizado: faces cis e trans; 
- Apresentam enzimas: 
 -Glicosilação, sulfatação, fosforilação e hidrólise parcial de proteínas 
 sintetizadas no RER; 
- Empacotamento dos produtos de secreção (armazenados em grânulos ou 
vesículas de secreção). 
10. Complexo de Golgi (CG) 
Complexo de Golgi 
Face de entrada Próximo ao RE 
Face de saída Próximo a MP 
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- Modificação dos oligossacarídeos N-ligados que são adicionados às 
proteínas no RE – sequência ordenada; 
- Modificações: dependem da estruturas da proteína e quantidade de 
enzimas processadoras no golgi. 
11. Glicosilação de proteínas dentro do CG 
Direcionamento para 
MP e secreção 
- Modificações de proteínas 
- Glicosilação N-ligados: 
 Início no RER e continua no CG; 
 Açúcares se ligam ao –NH2 de asparagina; 
 Modificação desse no CG 
 Oligossacarídeos grandes 
 
- Oligossacarídeos complexos: retirada de alguns açúcares e adição 
de outros como galactose e ác. Siálico 
- Oligossacarídeos ricos em manose: retiradas de manoses 
 
Glicosilação final, Sulfatação e Fosfatação. 
- Direcionamento de proteínas lisossomais pela fosforilação de 
resíduos de manose. 
Direcionamento para 
lisossomos 
- Regiões sinal da proteína indicam que a proteína é lisossomal. 
12. Distribuição de proteínas e exportação do CG. 
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Sinal Transporte 
KDEL 
KKXX 
Do RER para o complexo de Golgi e retorno ao RE 
GPI 
Do complexo de Golgi para a membrana plasmática 
(secreção) 
Manose-6-
fosfato 
 
Do complexo de Golgi para os lisossomos (enzimas 
hidrolíticas) 
- Resumo das seqüências sinais de retenção no RE, CG e lisossomo 
13. O mecanismo de transporte vesicular 
- Tráfego de moléculas (ex. proteínas) depende do tráfego de 
vesículas; 
- Tráfego: importante para comunicação entre compartimentos 
celulares; 
- A especificidade do transporte é baseada no empacotamento 
seletivo da carga de interesse para dentro de vesículas; 
- Como as vesículas são formadas e reconhecem seus compartimentos 
alvos? 
- Revestimentos protéicos: 
-Atuam como dispositivos 
mecânicos que induzem a 
membrana a curvar-se e 
formar um brotamento 
vesicular 
-Proporcionam um mecanismo 
para a seleção dos 
componentes a serem 
carregados pela vesícula. 
- Seleção dos componentes: 
-Carga a ser transportada 
-Maquinaria para marcar e 
ancorar a vesícula a uma 
membrana receptora. 
14. Proteínas de revestimento e brotamento vesicular 
- Vesículas revestidas por COP: 
 
 - COP II: brota do RE e transporta sua carga pela via secretora 
 para o Golgi; 
 - COP I: brotam do compartimento intermediário RE-GC ou do 
 Golgi e funcionam nas vias de recuperação que servem para reter 
 proteínas residentes no golgi e RE. 
 
 -EX. vesículas recobertas por COP I transportam proteínas 
 residentes do RE, marcadas pelos sinais de recuperação 
 KDEL ou KKXX, de volta para o RE a partir do 
 compartimento intermediário RE-Golgi ou da rede Cis golgi. 
 
- Vesículas recobertas por CLATRINA: 
 
 - Captação de moléculas extracelulares da MP por endocitose; 
 - Transporte da rede Trans do Golgi para os lisossomos. 
 
10 
-Vesículas revestidas por COPII: 
- Transportam cargas do RE para o complexo de golgi 
- Sar GTP: regula a montagem e desmontagem do revestimento 
vesicular. 
- Exemplos: 
- Glicosiltransferases do CG 
- Proteínas de ancoragem e 
fusão de vesículas 
- Proteínas de secreção 
14.1. Vesículas recobertas por COP II e COP I 
- Vesículas revestidas por COPI: 
- Transportam proteínas fugitivas de volta para o RE. 
- ARF1 GTP: regula a montagem e desmontagem do revestimento 
vesicular. 
- Exemplo: 
- Receptor SRP: 
residentes do RE (KDEL 
ou KKXX) de volta para 
o RE a partir do ERGIC 
ou do Cis golgi. 
14.2. Vesículas recobertas por clatrinas 
- Separam proteínas lisossomais no TGN (Trans Golgi) 
- Adaptinas: ligam as clatrinas às caudas citosólicas de proteínas integrais 
de membranas 
- Resumo 
11 
Sequência 
sinal 
Tipo de 
Proteina 
Transporte Tipo de 
vesícula 
Receptor de sinal 
Lys-Asp-Glu-
Leu (KDEL) 
Secretada Golgi para RE COP I Receptor KDEL 
(ERD2 proteina) 
na membrana do 
golgi 
Lys-Lys-X-X 
(KKXX) 
Membrana Golgi para RE COP I Subunidades COP 
a e b 
Di-acidic 
(Asp-X-Glu) 
Membrana RE para Golgi COP II Não conhecidos 
Manose 6-
fosfato (M6P) 
Secretada Trans-Golgi e 
membrana 
plasmática para 
endossomo tardio. 
Clatrina Receptor M6P no 
golgi 
AP1e AP2 
15. Direcionando as vesículas aos compartimento particular 
- Fusão vesicular: Hipótese SNARE 
- É dependente das proteínas Rabs 
- Proteínas RAB: 
 - Ligadoras de GTP 
 - 30 identificadas 
Transporte para a 
membrana 
plasmática de células 
polarizadas. 
- Uma única membrana: esféricos de estrutura e dimensões muito variáveis 
- Pequenos sacos de enzimas digestivas: enzimas hidrofílicas 
 *degradam organelas e moléculas endocitadas; 
 *os materiais passam antes pelos endossomos que distribuem partículas. 
16. Lisossomos 
Enzimas hidrolíticas 
secretadas pelo GC 
17. Endocitose e formação dos lisossomos 
12 
18. Fagocitose e autofagia