Tema 08 - Trafego vesicular I (1)

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Biologia Celular, 1º Semestre, 2009/2010
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Via da secreção
1 - A síntese de proteínas com um sinal para o RE é completada 
no RER e as novas cadeias polipeptídicas ou são inseridas na 
membrana do RE ou atravessam a membrana dirigindo-se para o 
lúmen do RE. Algumas proteínas permanecem no RE.lúmen do RE. Algumas proteínas permanecem no RE.
3Biologia Celular
Via da secreção
2 – As proteínas que não pertencem ao RE são movidas em 
vesículas de transporte que brotam do RE e que se fundem 
para formar novas cisternas do Complexo de Golgi-cis
transporte para diante ou dianteiro (anterógrado)
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Via da secreção
3 – Proteínas do lúmen do RE que foram erradamente 
endereçadas ou proteínas das membranas das vesículas que têm 
que ser reusadas (reciclagem proteica) são devolvidas ao RE 
através de vesículas de transporte  transporte para trás ou 
(G )retrógrado (Golgi-RE).
5Biologia Celular
Via da secreção
4 – Cada cisterna do cis-
Golgi, com o seu 
conteúdo proteico, move-
se da face cis para a face 
trans do complexo detrans do complexo de 
Golgi, por um processo 
não vesicular designado 
de maturação das 
cisternas.
5 – Vesículas do 
transporte retrógrado 
(trans-Golgi medial-
Golgi cis-Golgi) 
movem as proteínasmovem as proteínas 
residentes no Complexo 
de Golgi para o 
compartimento adequado 
neste complexo.
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Via da secreção
6 – Em todas as células, 
algumas proteínas solúveis 
movem-se para a superfície 
celular em vesículas decelular em vesículas de 
transporte e são 
continuamente secretadas
 secreção constitutiva.
7 – Em certos tipos de 
células, algumas proteínas 
solúveis são armazenadas 
em vesículas secretoras e 
são só libertadas depois da 
célula receber um sinalcélula receber um sinal 
hormonal ou um sinal 
nervoso apropriado 
secreção regulada.
7Biologia Celular
Via da secreção
8 – Proteínas solúveis ou 
membranares 
endereçadas para os 
li ã idlisossomas são movidas 
em vesículas 
transportadoras que 
brotam do trans-
Complexo de Golgi. 
No entanto, primeiro 
movem-se para o 
endossoma tardio e só 
depois para o lisossomadepois para o lisossoma. 
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Via da secreção
9 – As proteínas solúveis 
ou membranares 
extracelulares são 
b id í labsorvidas por vesículas 
que brotam da membrana 
plasmática  endocitose
As vesículas de 
transporte movem-se 
depois para os 
lisossomas onde são 
degradadas, passando 
primeiro pelosprimeiro pelos 
endossomas tardios.
9Biologia Celular
Via de secreção
Transporte de VSVG (glicoproteína viral) ligada à GFP (“green
fluorescent protein”) através da via de secreção  microscopia 
de fluorescência após transfecção de cultura de células com 
um gene híbrido que codifica ambas as proteínasum gene híbrido que codifica ambas as proteínas.
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Biologia Celular, 1º Semestre, 2009/2010
Introdução
 Todas as células necessitam de se 
alimentar, comunicar e responder 
rapidamente a mudanças no seu 
ambiente.ambiente. 
 Para completar esta tarefa as células 
ajustam continuamente a composição 
da membrana plasmática 
(essencialmente as proteínas).
 As células usam um elaborado 
sistema membranar interno para 
adicionar ou remover proteínas da 
superfície celular como:superfície celular como:
 Receptores
 Canais iónicos
 Transportadores
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Introdução
 Através de um processo 
designado de exocitose, a 
via de secreção entrega 
proteínas, hidratos de p ,
carbono e lípidos na 
membrana plasmática ou no 
espaço extracelular. 
 Pelo processo de 
endocitose, as células 
removem componentes da 
membrana plasmática e 
entregam-nos a 
compartimentos internos
 As células também usam a 
endocitose para capturar nutrientes 
importantes (vitaminas, lípidos, compartimentos internos –
endossomas – onde podem 
ser reciclados (voltando à 
membrana plasmática) ou 
dirigidos para os lisossomas 
para degradação. 
p ( , p ,
colesterol e ferro).
 Estes nutrientes são importados 
juntamente com as macromoléculas 
às quais estão aderidos.
13Biologia Celular
Introdução
 As proteínas viajam no espaço celular sem terem que atravessar as 
membranas  transportadas de um compartimento a outro através 
de contentores de transporte envolvidos por membranas  vesículas 
de transporte.
 Numa célula eucariótica, as vesículas de transporte estão 
continuamente a brotarem de uma membrana e a fundirem-se com 
outra, transportando componentes membranares e moléculas 
solúveis carga.
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Introdução
 A via de secreção começa 
no retículo endoplasmático 
(RE), segue para o 
Complexo de Golgi e 
fchega à superfície celular.
 Existe ainda uma via 
lateral dirigida para os 
lisossomas.
 A via endocítica segue no 
sentido oposto, da 
membrana plasmática 
para o interior da célula.para o interior da célula. 
 O fluxo de membranas é 
equilibrado pelo transporte 
retrógrado, que desloca 
algumas proteínas de 
volta ao compartimento de 
origem. 
15Biologia Celular
Introdução
 Via de secreção (transporte para diante ou dianteiro) – vermelho
 Via endocítica – verde
 Via retrógrada (transporte para trás) – azul 
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Transporte vesicular – grandes questões
 Qual o mecanismo de formação de uma 
vesícula transportadora?
 De que são formadas as vesículas De que são formadas as vesículas 
transportadoras?
 Como se explica o transporte selectivo 
de proteínas solúveis e proteínas 
membranares integrais através das 
vesículas?
 Porque razão uma determinada vesícula 
se funde apenas com um determinado 
compartimento alvo?
 Que características definem cada 
compartimento? Alguma combinação 
específica de marcadores moleculares 
existentes na face citosólica das membranas?
 Qual o mecanismo de fusão duma 
vesícula com o seu compartimento alvo?
17Biologia Celular
Vesículas transportadoras
 A maior parte das vesículas 
transportadores formam-se de 
regiões especializadas dasregiões especializadas das 
membranas. 
 Libertam-se como vesículas 
franjadas (“coated vesicles”), 
uma vez que apresentam uma 
cobertura distinta de proteínas 
na superfície citosólica. 
 Antes de se fundirem com a Antes de se fundirem com a 
membrana alvo, esta cobertura 
é descartada é necessário 
que a superfície citosólica de 
ambas as membranas interaja 
directamente.
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Vesículas franjadas
 A cobertura apresenta duas 
funções principais:
 Concentrar proteínas 
membranares específicas num 
agregado especializado, que 
origina a membrana da 
vesícula  selecciona as 
moléculas que têm que ser 
transportadas.
 Indução de uma curvatura ç
numa porção da membrana, 
que molda a formação da 
vesícula  garante um 
tamanho e forma uniforme de 
cada tipo de vesícula.
19Biologia Celular
Vesículas franjadas
 Estão caracterizados três tipos de vesículas franjadas, de acordo com as 
proteínas existentes na cobertura:
 Vesículas de clatrina
 Vesículas COPI COP refere-se a proteína de revestimento (“COat Protein”) Vesículas COPI  COP refere se a proteína de revestimento ( COat Protein )
 Vesículas COPII
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Vesículas franjadas
 Cada tipo de vesículas franjadas é usado em passos 
distintos do transporte:
 Contudo existe uma grande variedade de vesículas franjadas e de 
funçõesfunções.
○ Exemplo: Diversos tipos de vesículas de clatrina cada uma 
especializada num passo específico do transporte vesicular.
21Biologia Celular
Vesículas franjadas Em geral:
 As vesículas COPII transportam proteínas secretoras do RE para o 
compartimento intermediário RE-Golgi, e entre as várias cisternas do Complexo 
de Golgi.
 As vesículas COPI surgem do compartimento intermediário RE-Golgi e são 
responsáveis pelo transporte retrógrado.
 As vesículas de clatrina são responsáveis pelo transporte em ambas as 
direcções entre o trans-Complexo de Golgi, endossomas, lisossomas e 
membrana plasmática. 
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Vesículas de clatrina
 O componente proteico principal 
destas vesículas é a própria 
clatrina. 
 Cada subunidade de clatrina Cada subunidade de clatrina
consiste de três cadeias 
polipeptídicas grandes (pesadas) 
e três pequenas (leves)  formam 
uma estrutura com três “pernas” 
designada de “triskelion” 
trímeros individuais.
 Os vários “triskelion” juntam-se 
numa estrutura hexagonal e 
pentagonal em forma de cestopentagonal em forma de cesto 
convexo originam os “poços 
revestidos” (“coated pits”) na 
superfície celular das membranas.
 Os trímeros individuais 
determinam a geometria da 
cobertura de clatrina.
23Biologia Celular
Estrutura da cobertura de clatrina
 Exemplo: Cobertura de clatrina composta por 36 trímeros individuais organizados 
numa rede de 12 pentágonos e 6 hexágonos, com as respectivas cadeias pesadas (C) 
e leves (D).
 Os domínios do terminal-N dos trímeros individuais estão expostos, formando um 
camada interna, visível em cada poço/abertura e onde se ligam outras proteínas.
 Esta cobertura é demasiado pequena para albergar uma vesícula membranar, mas 
todas as vesículas de clatrina são construídas de forma similar, com 12 pentágonos e 
um número muito maior de hexágonos (similar a uma bola de futebol). 
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Estrutura da cobertura de clatrina
 As proteínas adaptadoras são o outro componente 
principal das vesículas de clatrina.
 Estas proteínas formam um segunda camada 
discreta da cobertura, posicionada entre a camada 
de clatrina e a membrana.
 A função das proteínas adaptadoras é:
 Ligar a cobertura de clatrina à membrana da vesícula 
Polimerização da cobertura das vesículas.Polimerização da cobertura das vesículas. 
 Capturar várias proteínas transmembranares, incluindo receptores 
transmembranares (receptores cargo) que por sua vez capturam 
moléculas cargo solúveis no interior da vesícula  Recrutamento 
selectivo de moléculas cargo.
25Biologia Celular
Estrutura da cobertura de clatrina
 Desta forma, um conjunto 
específico de proteínas 
transmembranares, juntamente 
com proteínas solúveis que 
interagem com elas sãointeragem com elas, são 
empacotadas em cada nova 
vesícula de clatrina. 
 Existem vários tipos de 
proteínas adaptadoras. As que 
até agora foram melhor 
caracterizadas apresentam 
quatro subunidades proteicas 
distintas; outras são proteínas 
com uma única cadeiacom uma única cadeia. 
 Cada tipo de proteína 
adaptadora é específico para 
um conjunto específico de 
proteínas receptoras 
formação de vesículas de 
clatrina distintas.
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Estrutura da cobertura de clatrina
27Biologia Celular
Estrutura das vesículas COPII
 A estrutura das vesículas COP é 
similar às vesículas de clatrina
mas com uma cobertura commas com uma cobertura com 
composição proteica distinta.
 No caso das vesículas COPII a 
parte externa da cobertura é 
composta por proteínas 
Sec13/31 que se organizam 
numa estrutura simétrica 
esféricaesférica.
 A parte interna apresenta as 
proteínas Sec23/24. A proteína 
Sec24 apresenta alguns locais 
de ligação a receptores cargo.
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Retrómeros - estrutura
 Nem todas as estruturas 
de revestimento são do 
tipo cesto.p
 Algumas coberturas –
retrómeros – são 
conjuntos de proteínas 
bem mais complexos. 
 Os retrómeros são 
montados nos 
endossomas e formam 
vesículas que devolvem 
receptores específicos 
do ácido hidrolase ao 
Complexo de Golgi. 
29Biologia Celular
Montagem e desmontagem da cobertura de clatrina
 O primeiro passo é a montagem da cobertura e consequente selecção das 
moléculas cargo a transportar na vesícula
 A montagem da cobertura introduz uma curvatura na membrana, que leva à 
formação de vesículas revestidas e com um tamanho uniforme.
 Após a formação da vesícula revestida a cobertura de clatrina é desmontada  Após a formação da vesícula revestida a cobertura de clatrina é desmontada 
vesícula de transporte nua
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Montagem e desmontagem da cobertura de clatrina
Microfotografias TEM da formação
de vesículas franjadas (vesículas 
revestidas)
31Biologia Celular
Controlo da montagem das vesículas 
franjadas
 Para equilibrar o tráfego vesicular de um 
compartimento para outro as proteínas dacompartimento para outro, as proteínas da 
cobertura têm que ser montadas apenas quando 
é necessário efectuar o transporte. 
 Muita deste controlo é efectuado por GTPases
de recrutamento da cobertura:
 Exemplos:
○ Controlo da montagem da cobertura de clatrina nos○ Controlo da montagem da cobertura de clatrina nos 
endossomas
○ Controlo da montagem das coberturas COPI e COPII nas 
membranas do complexo de Golgi e RE.
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Controlo da montagem das vesículas 
franjadas
 Muitos passos do transporte vesicular dependem de uma 
variedade de proteínas de ligação ao GTP.
 Estas proteínas funcionam como interruptores moleculares 
activas quando ligadas ao GTP e inactivas quando ligadas ao 
GDP.
33Biologia Celular
Controlo da montagem das vesículas 
franjadas
 Existem duas classes 
principais de proteínas que 
regulam esta mudança:regulam esta mudança:
 GEF – factores de troca 
da guanina (“guanine
nucleotide exchange
factors”) que catalisam a 
troca de GDP por GTP
 GAP – proteínas 
activadoras da GTPase
(“GTPase-activating
proteins”) que inactivam 
as proteínas por hidrólise 
do GTP em GDP.
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Controlo da montagem das vesículas 
franjadas
 As GTPases de recrutamento da cobertura são membros da 
família de GTPases monoméricas e incluem:
 Proteínas ARF – responsáveis pela montagem das coberturas COPIProteínas ARF responsáveis pela montagem das coberturas COPI 
e clatrina nas membranas do complexo de Golgi
 Proteínas Sar1 – responsáveis pela montagem da cobertura COPII 
na membrana do RE. 
35Biologia Celular
Formação de vesículas de clatrina
 A formação de vesículas de 
clatrina requere clatrina, 
proteínas de ligação ao GTP –
ARF1 l d i tiARF1, e pelo menos dois tipos 
de proteínas adaptadoras.
 A formação efectua-se do 
seguinte modo:
 A ARF/GDP liga-se a proteínas 
da membrana de Golgi. 
 Um GEF-ARF da membrana 
ti l t d GDPestimula a troca de GDP por 
GTP.
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Formação de vesículas de clatrina
 A ARF/GTP inicia o processo, 
recrutando proteínas adaptadoras, 
que servem de locais de ligação 
dos receptores transmembranaresdos receptores transmembranares
(GGA e AP1) e da clatrina.
 Após o destacamento da vesícula e 
durante o transporte, o GTP ligado 
à ARF é hidrolisado em GDP e o 
ARF1/GDP é libertado da 
membrana da vesícula. 
 A perda do ARF1 e a acção de 
determinadas enzimas enfraquece 
a ligação do complexo de clatrina
 permite que chaperonas
citosólicas dissociem a cobertura.
37Biologia Celular
Formação de vesículas COPII
 As GTPases de recrutamento da 
cobertura são usualmente 
encontradas em elevadas 
concentrações no citosol num estado 
inactivo (ligado ao GDP).
 Quando é necessário formar uma 
vesícula COPII, uma Sar1-GEF (ou 
Sec12) embebida na membrana do 
RE liga-seao Sar1 citosólico
libertação do GDP e ligação do GTP.
 No estado ligado ao GTP, a Sar1 
expõe uma hélice anfifílica (mudança 
de conformação), que se insere no 
folheto citoplasmático da bicamada 
lipídica da membrana do RE.
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Formação de vesículas COPII
 A Sar1 ligada à membrana 
recruta subunidades das 
proteínas da cobertura e iniciaproteínas da cobertura e inicia 
o processo de curvatura:
 A GTP-Sar1 liga-se a um 
complexo de duas proteínas da 
cobertura de COPII, Sec24/23. 
 A Sec24 apresenta alguns locais 
distintos de ligação das caudas 
dos receptores de cargo.
 Outras GEFs e GTPases de 
recrutamento da cobertura 
funcionam de forma similar 
noutras membranas. 
39Biologia Celular
Formação de vesículas COPII
 A GTP-Sar1 também recruta 
as subunidades da cobertura 
da COPII propriamente ditada COPII propriamente dita 
(Sec13/31) para a membrana. 
 Este recrutamento leva à 
formação de um “gomo” que 
incluem proteínas 
transmembranares
específicas que entretanto se 
ligaramligaram. 
 Um evento de destacamento 
liberta a vesícula franjada. 
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Fosfoinositídeos (PIP)
 O fosfoinositol (fosfolípido 
membranar) apresenta 
importantes funçõesimportantes funções 
reguladoras:
 Pode sofrer rápidos ciclos de 
fosforilação e desfosforilação em 
posições específicas do inositol
(cabeça polar) produzindo vários 
tipos de fosfoinositídeos
(“phosphoinositides”, PIPs). 
E t i t ã é lt t Esta interconversão é altamente 
compartimentalizada:
○ Organelos diferentes 
apresentam cinases PI e PIP e 
fosfatases PIP específicas.
41Biologia Celular
Fosfoinositídeos (PIP)
 Muitas proteínas envolvidas em 
passos distintos do transporte 
vesicular contêm domínios que sevesicular contêm domínios que se 
ligam com elevada especificidade 
à cabeça polar de PIPs
particulares.
 A produção de um tipo particular 
de PIP recruta proteínas contendo 
o domínio de encaixe 
correspondente.
 As proteínas que se ligam ao PIP As proteínas que se ligam ao PIP 
de seguida regulam a formação 
de vesículas assim como outros 
passos do transporte membranar. 
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Regulação do destacamento das vesículas 
franjadas
 À medida que a cobertura de 
clatrina (igual para COPI e 
COPII) cresce proteínasCOPII) cresce, proteínas 
citoplasmáticas solúveis, 
incluindo a dinamina, juntam-se 
numa estrutura tipo anel à volta 
do “pescoço” da vesícula.
 A dinamina contém um domínio 
de ligação a fosfoinositídeos
que amarra a proteína à 
membrana, e um domínio 
GTPase que regula a taxa de 
destacamento das vesículas 
franjadas.
43Biologia Celular
Regulação do destacamento das vesículas 
franjadas
 O processo de destacamento 
junta os dois folhetos não 
citosólicos, levando à sua 
fusãofusão. 
 Para a execução desta tarefa 
a dinamina recruta outras 
proteínas que conjuntamente 
com a dinamina, ajudam a 
dobrar a membrana:
 Por distorção directa da 
bicamada lipídica
 Por mudanças na composição Por mudanças na composição 
lipídica através do 
recrutamento de enzimas 
modificadoras de lípidos.
 A fusão resulta no 
destacamento das vesículas 
franjadas.
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Libertação da cobertura de clatrina
 Depois da libertação da membrana, a 
vesícula perde rapidamente a cobertura 
de clatrina.
 Após o destacamento da vesícula e 
durante o transporte, o GTP ligado à 
ARF é hidrolisado em GDP e o 
ARF1/GDP é libertado da membrana da 
vesícula. 
 Também, uma fosfatase do PIP remove 
o PIP da membrana, enfraquecendo a 
ligação às proteínas adaptadoras.
 Adicionalmente uma chaperona Hsp70 Adicionalmente, uma chaperona Hsp70 
citosólica funciona como uma ATPase
(activada por uma auxilina), usando a 
energia da hidrólise do ATP para 
remover a cobertura de clatrina.
45Biologia Celular
Libertação da cobertura COPII
 Após a libertação das 
vesículas COPII, a 
GTPase Sar1 com aGTPase Sar1 com a 
ajuda de uma das 
subunidades da 
cobertura hidrolisa a 
Sar1 GTP em Sar1 GDP. 
 Esta hidrólise modifica a 
conformação da Sar1 
a cauda hidrofóbica saia cauda hidrofóbica sai 
da membrana e 
consequentemente 
inicia-se a desmontagem 
da cobertura COPII.
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Formação e destacamento das vesículas 
COPI
Papel da ARF na montagem e desmontagem da cobertura COPI
47Biologia Celular
Vesículas franjadas - resumo
Biologia Celular 48
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Endereçamento das vesículas e dos 
seus componentes
 De forma a que as vesículas 
de transporte movam 
proteínas específicas de um p p
compartimento para outro, as 
vesículas têm que discriminar
entre as proteínas 
membranares e entre as 
solúveis, aceitando apenas 
as proteínas cargo que 
devem avançar para o 
próximo compartimento
 No processo de c r at ra da No processo de curvatura da 
membrana dadora, a 
cobertura da vesícula 
também selecciona as 
proteínas a serem 
transportadas.
49Biologia Celular
Endereçamento das vesículas e dos 
seus componentes
 O primeiro mecanismo de 
selecção é pela ligação 
directa de sequênciasdirecta de sequências 
específica – sinais de 
seriação – na porção 
citosólica de proteínas 
cargo membranares.
 Proteínas solúveis no 
lúmen dos organelos são 
seleccionadas por ligaçãoseleccionadas por ligação 
aos domínios luminais de 
certas proteínas cargo 
membranares. 
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Endereçamento das vesículas e dos 
seus componentes
51Biologia Celular
Endereçamento das vesículas e dos 
seus componentes
 Um segundo conjunto de proteínas (pequenas proteínas que ligam 
GTP), proteínas Rab, participam no endereçamento das vesículas 
para a membrana alvo apropriada. 
A t í R b t à f íli d GTP (t l As proteínas Rab pertencem à mesma superfamília de GTPases (tal 
como a Sar1 e a ARF) e apresentam cerca de 60 membros, em que 
cada proteína Rab está associada com uma ou mais membranas da 
via de secreção ou endocítica e em que cada organelo apresenta 
pelo menos uma proteína Rab na superfície citosólica.
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Endereçamento das vesículas e dos 
seus componentes
 No estado inactivo (Rab-GDP) a 
proteína encontra-se ligada a outra 
proteína (inibidor de dissociação da p ( ç
Rab-GDP, GDI) que a mantém 
solúvel no citosol.
 No estado activo (Rab-GTP) a 
proteína encontra-se associada com 
a membrana de um organelo ou de 
uma vesícula de transporte. 
 Na membrana a GDI é libertada da 
Rab-GDPs por factores deRab GDPs por factores de 
deslocação da GPI. De seguida por 
acção das Rab-GEFs a Rab-GDP é 
transformada em Rab-GTP. 
53Biologia Celular
Endereçamento das vesículas e dos 
seus componentes
 Como as GEFs estão localizadas em membranas 
específicas e actuam em membros específicos da família 
Rab são em parte responsáveis pela formação deRab, são em parte responsáveis pela formação de 
complexos Rab-GTP nos locais correctos da membrana. 
 A inserção na membrana resulta de uma mudança de 
conformação que permite a interacção com a superfície 
proteica de uma vesícula transportadora particular e a 
inserção da âncora isoprenoide (lipídica) hidrofílica na 
membrana da vesícula. 
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Endereçamento das vesículas e dos 
seus componentes
 Na membrana as proteínas Rab ligam-se a outras proteínas  efectores 
Rab, que facilitam o transporte vesicular, a acostagem ao compartimento 
alvo e a fusão, e ainda a v-SNAREs essenciais na fusão.
 A estrutura dos efectores Rab varia grandemente devido às diferentes 
funções que desempenham.
 Uma proteína Rab diferente organiza outras proteínas efectoras e t-SNAREs
na membranaalvo.
55Biologia Celular
Endereçamento das vesículas e dos 
seus componentes
56Biologia Celular
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Endereçamento das vesículas e dos 
seus componentes
 A mesma proteína Rab pode ligar efectores múltiplos.
 A montagem das proteínas Rab e seus efectores numa membrana é 
cooperativa e resulta na formação de porções membranares especializadas. 
 Exemplo: Rab5, que se encontra na membrana endossomal e que medeia a captura de 
vesículas de clatrina que chegam da membrana plasmática.
 A Rab5 
recruta
proteínas de 
acostagem 
filamentosas 
para 
apanharem 
ías vesículas.
57Biologia Celular
Fusão membranar
 Após a ancoragem na membrana alvo, a vesícula 
descarrega a sua carga através de fusão 
membranar. 
 A fusão membranar requer um aproximar das duas 
membranas (até 1,5 nm de distância) que resulta 
num fluxo de lípidos de uma camada lipídica para 
outra. 
 Proteínas SNARE (ou SNAREs) catalisam as 
reacções de fusão membranar no transporte 
vesicular.
 Estas proteínas fornecem igualmente um local adicional 
de especificidade no transporte, ajudando a assegurar 
que apenas as vesículas correctamente endereçadas é 
que se fundem.
58Biologia Celular
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Fusão membranar
 Existem pelo menos 35 SNAREs diferentes numa célula 
animal, cada uma associada a um organelo particular das 
vias de secreção e endocíticas.
E t t í t b i t j t Estas proteínas transmembranares existem em conjuntos 
complementares  v-SNAREs encontrados nas 
membranas vesiculares e t-SNAREs nas membranas 
alvo.
59Biologia Celular
Fusão membranar
 Uma v-SNARE é uma única cadeia polipeptídica, enquanto 
uma t-SNARE é composta por 2 ou 3 proteínas. 
 As v-SNAREs e t-SNAREs apresentam domínios helicais
característicos e quando uma v-SNARE interage com uma t-característicos, e quando uma v-SNARE interage com uma t-
SNARE, os domínios helicais de uma proteína enrolam-se nos 
das outra proteína, formando um feixe estável com4 hélices 
complexo trans-SNARE que aproxima as duas membranas.
 As SNAREs foram
bem caracterizadas 
em neurónios, onde 
medeiam a 
ancoragem e fusão 
das vesículas 
sinápticas na p
membrana 
plasmática dos 
nervos terminais 
durante o processo 
de libertação de 
neurotransmissores.
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Fusão membranar
 Julga-se que os 
complexos trans-SNARE
catalisam a fusão 
membranar usando amembranar usando a 
energia libertada 
aquando do entrelaçar 
das cadeias em hélice.
 O complexo trans-
SNARE aproxima as 
duas membranas, ao 
mesmo tempo que expelemesmo tempo que expele 
moléculas de água da 
interface entre as duas 
membranas.
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Fusão membranar
 As moléculas lipídicas nos 
dois folhetos fluem entre as 
membranas para formar 
uma haste conectorauma haste conectora. 
 Os lípidos dos outros dois 
folhetos contactam uns com 
os outros e formam uma 
nova bicamada lipídica, que 
alarga a zona de fusão 
(hemifusão, ou meia fusão).
 A ruptura da nova bicamada 
lipídica completa a reacção 
de fusão.
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Exocistos
 Alguns tipos específicos de fusão 
podem envolver locais especializados 
na membrana plasmática – exocitose.
 Muitos tipos de exocitose ocorrem em Muitos tipos de exocitose ocorrem em 
complexos proteicos específicos –
exocistos.
 A estrutura dos exocistos ainda não é 
bem conhecida, mas a sua montagem 
necessita a interacção sequencial 
entre oito proteínas localizadas quer 
na vesícula transportadora quer na 
membrana alvo. 
 Algumas proteínas de ligação ao GTP 
(e.g. Rab) também estão associadas 
aos exocistos. 
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Controlo da fusão membranar
 As proteínas Rab regulam a disponibilidade das 
proteínas SNARE e por isso exercem mais um 
nível de controlo. 
 As t-SNAREs das membranas alvo estão muitas vezes 
associadas a proteínas inibidoras que têm que ser 
libertadas para que as t-SNARE funcionem.
 As proteínas Rab e os seus efectores accionam a 
libertação das proteínas inibidoras  SNARE estão 
concentradas e são activadas na localização correcta 
da membranada membrana.
 Para o transporte vesicular funcionar correctamente, 
as vesículas têm que incorporar as proteínas SNARE 
e Rab apropriadas.
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Reciclagem das SNARE
 Para que as proteínas SNARE possam voltar a funcionar, os 
complexos que formam têm que ser desmontados, antes que se 
inicie uma nova ronda de transporte. 
 Uma proteína designada NSF mais duas proteínas acessórias (-U a p ote a des g ada S a s duas p ote as acessó as (
SNAP é uma delas) catalisam o processo de desmontagem.
 A NSF é uma ATPase que usa a energia da hidrólise do ATP para 
desenlaçar os domínios helicais entre as proteínas SNARE emparelhadas. 
 Esta necessidade de reactivação mediada pelo NSF ajuda a prevenir que 
as membranas de se fundirem indiscriminadamente.
 Ainda não se sabe como é que é controlada a actividade das NSF, mas é 
provável que os efectores Rab estejam envolvidos no processo.
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Vesículas transportadoras
Constituição de uma vesícula transportadora durante o seu processo de 
formação no compartimento dador (a) e fusão com o compartimento alvo (b)
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Fusão membranar
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Fusão das vesículas transportadoras
1 - Uma proteína Rab
ligada por uma âncora 
lipídica a uma vesícula p
secretora liga-se a um 
efector Rab na 
membrana plasmática 
 atraca a vesícula 
transportadora no 
membrana alvo 
apropriada
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Fusão das vesículas transportadoras
2 – Uma proteína v-SNARE (neste 
caso VAMP) interage com os 
domínios citosólicos da t-
SNARE (neste caso sintaxina
SNAP 25)  fe SNAP-25)  forma-se um 
complexo trans-SNARE muito 
estável, que aproxima ambas 
as membranas;
3 – As duas membranas fundem-
se.
4 – A NSF conjuntamente com a 
proteína -SNAP liga-se ao 
complexo trans-SNARE,complexo trans SNARE, 
levando à sua dissociação. 
Nesta altura a Rab-GTP é 
hidrolisada em Rab-GDP e 
dissocia-se do efector Rab. 
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