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Origem das membranas internas - Membranas provenientes da invaginação da MP Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition (© Garland Science 2008) Origem dos compartimentos intracelulares e do núcleo. célula procariótica de origem célula eucariótica de origem ribossomos complexo do poro nuclear membrana nuclear interna membrana nuclear externa núcleo retículo endoplasmático citosol Origem simbiótica das organelas. Timmis et al., 2004, Nature Rev Genetics, 5,423. I. Retículo Endoplasmático II. Complexo de Golgi III. Tráfego Intracelular de Vesículas Morfologia e Distribuição do Re4culo Endoplasmá;co Em mamíferos… Em plantas… Figure 12-34b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Membrana do RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition (© Garland Science 2008) Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition (© Garland Science 2008) núcleo membrana nuclear interna membrana nuclear externa RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO Esquema;camente… RE rugoso RE liso Lúmen do RE Figure 12-36c Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) -‐ A função mais conhecida do RE é a síntese de proteínas; -‐ No entanto, ele também é conhecido pela síntese de lipídeos que formarão as membranas celulares. Relembrando conceitos importantes… Síntese de RNA (transcrição) Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition (© Garland Science 2008) NO NÚCLEO TRADUÇÃO: do RNA para a PROTEÍNA Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition (© Garland Science 2008) Subunidade maior Subunidade menor proteína nascente molécula de tRNA específica aminoácido (triptofano) tRNA se liga ao seu códon no mRNA pareamento de bases códon no mRNA ESTE PROCESSO TEM INÍCIO SEMPRE NO CITOSOL! No RE rugoso ocorrerá a síntese de proteínas num processo CO-‐TRADUCIONAL TRANSLOCAÇÃO CO-TRADUCIONAL Figure 12-35a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) sequência sinal Mas o transporte também pode ser PÓS-‐TRADUCIONAL… CITOSOL LÚMEN DO RE EUCARIOTOS complexo Sec61 complexo Sec62,63,71,72 Figure 12-44b,c Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) A síntese de proteínas inicia-se no citosol: CITOSOL LÚMEN DO RE proteína translocadora proteína receptora SEQUÊNCIA SINAL Figure 12-40 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) A partícula reconhecedora de sinal (SRP): (Região rica em metionina) A uma mesma fita de mRNA podem se ligar vários ribossomos: POLIRRIBOSSOMOS mRNA membrana do RE mRNA polirribossomo ligado ao RE através de múltiplas proteínas nascentes SUBUNIDADES RIBOSSOMAIS LIVRES NO CITOSOL RIBOSSOMOS ADERIDOS À MEMBRANA SEQUÊNCIA SINAL Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition (© Garland Science 2008) subunidades livres dos ribossomos Cadeia polipeptídica madura PROTEÍNA SOLÚVEL! CITOSOL LÚMEN DO RE SEQUÊNCIA SINAL clivada TRANSLOCON peptidase sinal As proteínas solúveis são completamente translocadas para dentro do RE: Sequência sinal em uma proteína nascente clivagem da sequência sinal A estrutura do complexo translocador: subunidade menor do ribossomo subunidade maior do ribossomo canal condutor da proteína proteína translocadora complexo Sec61 região de saída no ribossomo regiões de ligação ao ribossomo proteínas acessórias Proteínas unipasso se inserem na bicamada lipídica através de uma sequência sinal hidrofóbica Figure 12-46 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) proteína translocadora SEQUÊNCIA SINAL INICIAL SEQUÊNCIA HIDROFÓBICA sequência sinal peptidase sinal PROTEÍNA UNIPASSO MADURA CITOSOL LÚMEN DO RE Dependendo dos aminoácidos que flanqueiam a sequência hidrofóbica, a direção das extremidades será diferente: AAs carregados + antes da sequência de início de transferência! AAs carregados + depois da sequência de início de transferência! Proteínas mul;passo possuem várias sequências hidrofóbicas de inserção na bicamada lipídica CITOSOL LÚMEN DO RE Figure 12-49 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Figure 12-48 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) proteína translocadora SEQUÊNCIA SINAL INICIAL SEQUÊNCIA HIDROFÓBICA sequência sinal PROTEÍNA MULTIPASSO MADURA CITOSOL LÚMEN DO RE Um processo importante que acontece no RE é a GLICOSILAÇÃO do ;po N oligossacaril transferase RE rugoso Cadeia polipeptídica em crescimento Árvore glicídica ancorada em um lipídeo LÚMEN DO RE CITOSOL Figure 12-51 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) -‐ Assim são sinte;zadas as GLICOPROTEÍNAS: cadeia lateral da asparagina glicose manose N-acetilglicosamina NÚCLEO FORMADO POR 5 AÇÚCARES Figure 12-50 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) -‐ O oligossacarídeo é sinte;zado na própria membrana do RE: bicamada lipídica do RE LÚMEN DO RE CITOSOL doador de manose doador de glicose TRANSLOCAÇÃO! Figure 12-52 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Mas qual seria importância deste processo de adição de açúcares? -‐ Ele é essencial para o correto ENOVELAMENTO das proteínas; -‐ Neste processo, tem papel importante uma série de proteínas CHAPERONAS, que u;lizam a energia da hidrólise de ATP para desenovelar proteínas, presentes no lúmen do RE: Exemplos: BIP – proteína solúvel Calnexina – proteína transmembrana Calre;culina – proteína solúvel E COMO FUNCIONA ISTO? LÚMEN DO RE CITOSOL membrana do RE calnexina glicose RETIRADA DE GLICOSES UDP- glicose glicosidase oligossacarídeo N-ligado glicosil transferase SAIDA DO RE DESENOVELADA INCORRETAMENTE ENOVELADA CORRETAMENTE ENOVELADA Figure 12-53 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) -‐ As proteínas incorretamente sinte;zadas e enoveladas são encaminhadas para destruição no citosol: Figure 12-54 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) chaperona proteína mal- formada proteína translocadora do RE N-glicanase UBIQUITINAS PROTEASSOMOS LÚMEN DO RE CITOSOL PROTEASSOMOS: controle de quantidade . Baumeister et al., 1999, Trends in Cell Biology, 9, 81. -‐ O controle de qualidade também ocorre no citosol, ondeproteínas chaperonas se ligam a proteínas diversas hsp70, mantém a proteína desenovelada enquanto ela está sendo sinte;zada Aula 18. Biologia Celular 1. CEDERJ. hsp60, se liga à proteínas já sinte;zadas, com conformação terciária Aula 18. Biologia Celular 1. CEDERJ. No RE, produção de proteínas ligadas à âncoras de glicosilfosfatidilinositol (GPI). glicosilfosfatidilinositol peptídeo clivado PROTEÍNA LIGADA À MEMBRANA POR UMA ÂNCORA DE GPI LÚMEN DO RE CITOSOL Figure 12-56 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) É no REL que ocorre a maior parte da síntese de lipídeos de uma célula eucarió;ca proteína ligadora de ácido graxo bicamada lipídica do RE LÚMEN DO RE ácido fosfatídico diacilglicerol fosfatidilcolina glicerol 3-fosfato CDP-colina CoA transferase acil transferase fosfatase colina fosfotransferase Figure 12-57 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) -‐ No REL, atua uma enzima denominada SCRAMBLASE: bicamada lipídica do RE síntese de novos fosfolipídeos AÇÃO DA SCRAMBLASE LÚMEN DO RE CITOSOL MEMBRANA DO RE Figure 12-58 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) bicamada lipídica simétrica SEMPRE ATIVA! -‐ Na MP, atua uma enzima denominada FLIPASE: CITOSOL EXTERIOR DA CÉLULA MEMBRANA PLASMÁTICA bicamada lipídica assimétrica chegada de novas membranas por exocitose AÇÃO DAS FLIPASES - fosfolipídeos com grupamentos amino (PS e PE) Figure 12-58 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) ATIVADA EM MOMENTOS ESPECIAIS! VOLTANDO PARA AS PROTEÍNAS… • As proteínas que atravessam a membrana do RE, entram na VIA BIOSSINTÉTICA-‐ SECRETÓRIA; • São proteínas que serão endereçadas para a MP, para serem secretadas ou para a via endocí;ca; • São vesículas de transporte que selecionam as proteínas e as encaminham para os diferentes compar;mentos. TRANSPORTE VESICULAR: Figure 13-2 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) MAPA DO TRÁFEGO INTRACELULAR DE VESÍCULAS: Figure 13-3 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) As proteínas deixam o RE através de vesículas reves;das por proteínas COPII -‐ Somente proteínas corretamente enoveladas serão reconhecidas por receptores de saída, que as conduzirão para a região de brotamento da vesícula (região de saída do RE). PROTEÍNAS SOLÚVEIS; -‐ Para PROTEÍNAS TRANSMEMBRANAS, acredita-‐se que estas possuem sequências citosólicas que são reconhecidas pelas proteínas COPII. chaperonas Sinal de saída em uma proteína-carga solúvel receptor com sequência de saída proteína transmembrana com sequência de saída SUBUNIDADES DE COPII vesícula de transporte em formação Sar1-GTP receptor com sequência de saída Figure 13-20 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Assim, elas são ENDEREÇADAS para o complexo de Golgi: microtúbulo revestimento COPII revestimento COPI Proteína motora TRANSPORTE RETRÓGRADO RE rede cis-Golgi Figure 13-23b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) TRANSPORTE ANTERÓGRADO Molecular Biology of the Cell, Fifth Edition (© Garland Science 2008) envelope nuclear RE rugoso rede túbulo- vesicular rede cis- Golgi -‐ A visão por microscopia eletrônica de transmissão: A ultraestrutura do complexo de Golgi: rede cis- Golgi Figure 13-25c Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) -‐ Esquema;camente… rede cis- Golgi cisterna cis cisterna medial cisterna trans rede trans- Golgi vesícula do Golgi vesícula secretória FACE cis FACE trans Lúmen do RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO MEIO EXTRACELULAR Figure 13-25a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Figure 13-26a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) fibroblasto RE lisossomo plasma membrana vesículas secretórias COMPLEXO DE GOLGI rede cis- Golgi cisterna cis cisterna medial cisterna trans rede trans- Golgi lamelas do Golgi A GLICOSILAÇÃO continua no complexo de Golgi: fosforilação de oligossacarídeos em proteína lisossomais remoção de manose remoção de manose adição de N-acetilglicosamina adição de galactose adição de ácido siálico (NANA) sulfatação de tirosinas e carboidratos DISTRIBUIÇÃO Figure 13-28 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) -‐ A compar;mentalização do complexo de Golgi por MET: Figure 13-27 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) marcação com ósmio nucleosideo difosfatase cisterna cis cisterna trans rede trans fosfatase ácida OLIGOSSACARÍDEO COMPLEXO OLIGOSSACARÍDEO RICO EM MANOSE Ambos possuem um núcleo comum: Figure 13-30 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) N-acetilglicosamina (GlcNAc) manose (Man) galactose (Gal) ácido N-acetilneuramínico (ác. siálico ou NANA) -‐ Existem duas classes de oligossacarídeos N-‐ligados: -‐ Durante a glicosilação, açúcares são removidos e adicionados: PRIMEIRO NO RE: glicosidase I glicosidase II manosidase do RE N-acetilglicosamina (GlcNAc) manose (Man) galactose (Gal) ácido N-acetilneuramínico (ác. siálico ou NANA) LÚMEN DO RE Figure 13-31 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) E CONTINUA NO CG: manosidase I do CG N-acetilglicosamina transferase I manosidase II do CG oligossacarídeo rico em manose oligossacarídeo complexo endoglicosidases GLICOSIL TRANSFERASES N-acetilglicosamina (GlcNAc) manose (Man) galactose (Gal) ácido N-acetilneuramínico (ác. siálico ou NANA) Figure 13-31 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) LÚMEN DO GOLGI -‐ Mas no CG também ocorre a GLICOSILAÇÃO do ;po O: GLICOSILAÇÃO DO TIPO O Treonina N-acetilgalactosamina cadeia proteica PROTEOGLICANAS – proteínas O-‐glicosiladas. Muito nega;vas por serem altamente sulfatadas na cisterna trans. Figure 13-32 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) cadeia proteica Asparagina N-acetilglicosamina GLICOSILAÇÃO DO TIPO N As proteínas residentes no RE precisam retornar do CG: -‐ Sequência KKXX (2 Lis + 2 AA): proteínas transmembrana; -‐ Sequência KDEL (Lis-‐Asp-‐Glu-‐Leu): proteínas solúveis como a chaperona BiP Figure 13-24a Molecular Biology of the Cell (©Garland Science 2008) rede túbulo-vesicular do CG proteína solúvel residente no RE receptor KDEL vazio revestimento de COPI TRANSPORTE RETRÓGRADO! -‐ Olhando para o tráfego entre o RE e o CG: RE rede cis- Golgi cisternas do Golgi rede trans- Golgi proteína secretória receptor KDEL proteína residente do RE revestimento COPII revestimento COPI rede túbulo- vesicular do CG TRANSPORTE RETRÓGRADO TRANSPORTE ANTERÓGRADO Figure 13-24b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Existem duas teorias para o transporte através do CG e também para sua organização: rede túbulo- vesicular cisternas RE MODELO DO TRANSPORTE VESICULAR MODELO DA MATURAÇÃO DAS CISTERNAS Figure 13-35 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Do CG também brotam vesículas em direção aos lisossomos: precursor de uma hidrolase lisossomal manose do RE ADIÇÃO DE UMA P-GlcNAc SINAL DA M6P DESCOBERTO LIGAÇÃO AO RECEPTOR DE M6P TRANSPORTE DEPENDENTE DE RECEPTOR RECICLAGEM DO RECEPTOR DISSOCIAÇÃO EM pH ÁCIDO REMOÇÃO DO FOSFATO endossomo tardio complexo de Golgi revestimento de clatrina vesícula de transporte receptor de M6P precursor da hidrolase lisossomal Figure 13-44 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) O mapa do TRÁFEGO INTRACELULAR DE VESÍCULAS: envelope nuclear retículo endoplasmático complexo de Golgi cisternas lisossomo endossomo tardio endossomo inicial CITOSOL vesícula secretória membrana plasmática Figure 13-3b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) clatrina RE cisternas complexo de Golgi endossomo tardio endossomo inicial membrana plasmática rede trans-Golgi Figure 13-5 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) E também olhando para os revestimentos: essenciais para a especificidade CITOSOL Cade vesícula e compartimento tem seus marcadores moleculares: as proteínas Rab e os FOSFOINOSITÍDEOS fagocitose endocitose exocitose regulada exocitose constitutiva FOSFOINOSITÍDEOS: Figure 13-10a, b, c Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) PIP quinases PIP fosfatases -‐ E também as proteínas Rab: GTPases monoméricas Cada compar;mento tem seu conjunto de Rab Table 13-1 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) As proteínas Rab atuam em conjunto com proteínas da família das SNAREs que auxiliam no processo de fusão: proteína Rab efetora RECONHECIMENTO ANCORAMENTO FUSÃO membrana alvo carga Figure 13-14 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) O complexo trans-SNARE: CITOSOL membrana plasmática da célula nervosa Figure 13-16 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) 4 α-hélices altamente retorcidas v - vesicle t - target -‐ Etapas do processo de fusão: ainda é hipoté;co; um processo muito rápido ANCORAMENTO CONTATO ESTREITO APROXIMAÇÃO HEMIFUSÃO FUSÃO “Poro de fusão” Figure 13-17 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) -‐ Depois da fusão ocorre a dissociação: ancoramento fusão dissociação das SNAREs proteínas acessórias (chaperona) Figure 13-18 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)
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