SISTEMA ENDOMEMBRANA

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SISTEMA ENDOMEMBRANA Gabriela Florencio T4 UFPR Toledo
	Distribuição proteica transferência seletiva de proteínas a partir do citosol (onde são produzidas) para o compartimento no qual elas são utilizadas. Depende de sinais construídos dentro da sequência de aminoácidos das proteínas.
ORGANELAS ENVOLTAS POR MEMBRANAS
Célula procariótica um único compartimento, o citosol, envolvido por MP.
Célula eucariótica subdivididas em membranas internas, que criam compartimentos fechados onde conjuntos de enzimas podem operar sem a interferência das reações que estão ocorrendo em outros compartimentos. 
	Cada organela possui um conjunto único de grandes e pequenas moléculas e desempenham uma função especializada.
 
CÉLULAS EUCARIÓTICAS CONTÊM UM CONJUNTO BÁSICO DE ORGANELAS ENVOLTAS POR MEMBRANAS
As organelas envoltas por membranas são cincundadas pelo citosol, que é envolto pela MP.
O NÚCLEO é a mais proeminente das organelas. Possui uma dupla membrana ENVELOPE NUCLEAR. Se comunica com o citosol por meio de POROS NUCLEARES que perfuram o envelope. 
A membrana nuclear externa é continua à membrana do RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO (RE), que é um sistema continuo de sacos e tubos de membrana interconectados. É o principal sitio de síntese de novas membranas na célula. Algumas áreas possuem ribossomos ligados à superfície citosólica (RE RUGOSO). Os ribossomos estão envolvidos na síntese de proteínas que são liberadas no lúmen do RE ou na membrana do RE. O RE LISO não possui ribossomos, mas é sitio de síntese de hormônios esteroides em células da glândula adrenal, é o sitio onde muitas moléculas orgânicas é detoxificada em células hepáticas, e sequestra Ca⁺⁺ do citosol.
	O CG se situa próximo ao núcleo, recebe proteínas e lipídeos do RE, modifica-os e os despacha para outros destinos na célula. 
	Os LISOSSOMOS são pequenos sacos de enzimas digestórias que degradam organelas esgotadas, macromoléculas e partículas captadas pela célula por endocitose. No caminho rumo ao lisossomo, os materiais endocitados passam primeiro pelos ENDOSSOMOS, que vão distribuir algumas das moléculas ingeridas e reciclar de volta para a MP. 
	Os PEROXISSOMOS são pequenas organelas que contem enzimas utilizadas em muitas reações oxidativas que degradam lipídeos e destroem moléculas toxicas. 
	As MITOCONDRIAS possuem uma DUPLA membrana e são sítios da fosforilação oxidativa. Contêm membranas especializadas na produção de ATP.
	Organelas como RE, CG e mitocôndrias são mantidas em seus locais na célula por meio do citoesqueleto (especialmente aos microtúbulos). Os filamentos do citoesqueleto fornecem vias para o movimento das organelas e para o direcionamento do trafego de vesículas entre elas. Movimentos dirigidos por proteínas motoras que utilizam energia do ATP.
	É possível separar um tipo de organela das outras por CENTRIFUGAÇÃO DIFERENCIAL. Quando a amostra purificada de um tipo de organela tenha sido obtida, as proteínas podem ser identificadas.
ORGANELAS ENVOLTAS POR MEMBRANAS EVOLUÍRAM DE MANEIRAS DIFERENTES
Acredita-se que os percursores das primeiras células eucarióticas tenham sido microrganismos simples, semelhantes a bactérias, com uma MP e sem endomembranas. Sua MP fornecia todas as funções dependentes de membranas, como síntese de ATP e a síntese de lipídeos.
Acredita-se que as organelas envoltas por membranas se originaram por 2 formas na evolução. As membranas nucleares e as membranas do RE e CG, dos endossomos e dos lisossomos devem ter-se originado de invaginacões da MP.
As membranas e as organelas que elas recobrem são parte do SISTEMA ENDOMEMBRANAS.
Com exceção do núcleo, os interiores dessas organelas se comunicam uns com os outros e com o exterior da célula por meio de pequenas vesículas que brotam de uma das organelas e se fundem com as outras. 
Acredita-se que as mitocôndrias e os cloroplastos tenham se originado de forma diferente. Eles são diferentes das outras organelas pois possuem seus próprios genomas e sintetizam parte de suas proteínas. A semelhança desses genomas com os das bactérias e a perfeita semelhança de algumas proteínas com as de bactérias sugere que essas organelas evoluíram a partir de bactérias que foram engolfadas por células eucarióticas primitivas, onde inicialmente viveram em simbiose. Assim, permanecem isoladas do intenso trafego vesicular.
DISTRIBUIÇÃO DE PROTEÍNAS
A maior parte das organelas é formada a partir de organelas preexistentes que crescem e então se dividem. A medida que as células crescem, as organelas envoltas por membranas são alargadas pela incorporação de novas moléculas, as organelas então se dividem e se distribuem entre as células filhas. O crescimento das organelas requer suprimento de novos lipídeos e proteínas. Mesmo em células que não estão em divisão, as proteínas são produzidas continuamente, e são entregues às organelas de forma precisa.
 Para algumas organelas como as mitocôndrias e o núcleo, as proteínas são entregues diretamente a partir do citosol. Para outras, como o CG, lisossomos, endossomos e membranas nucleares, as proteínas e lipídeos são entregues indiretamente pelo RE. As proteínas entram no RE diretamente a partir do citosol e a maioria é transportada por vesículas para o CG e então adiante para outras organelas ou para a MP.
AS PROTEÍNAS SÃO IMPORTADAS PELAS ORGANELAS POR 3 MECANISMOS
A síntese de praticamente todas as proteínas da célula se inicia nos ribossomos no citosol, com exceção de algumas proteínas de mitocôndrias que são sintetizadas por ribossomos delas (a maior parte das proteínas mitocondriais é feita no citosol e importada). O destino de uma proteína sintetizada no citosol depende de sua sequência de aminoácidos, que pode conter um SINAL DE DISTRIBUIÇAO, que direciona a proteína para tal organela. As proteínas que não possuem esses sinais permanecem no citosol.
Como a membrana da organela pode fazer a proteína atravessar a membrana que é normalmente impermeável a macromoléculas hidrofílicas? 
Proteínas que se movem do citosol para o núcleo são transportadas pelos POROS NUCLEARES, que funcionam como portões seletivos que transportam ativamente macromoléculas especificas, e permitem a difusão livre de moléculas menores.
Proteínas que se movem do citosol para o RE ou mitocôndrias são transportadas pelas membranas das organelas por TRANSLOCADORES PROTEICOS das membranas. 
Proteínas que se movem do RE adiante ou de um compartimento do sistema endomembranas para outro são transportadas por meio de VESÍCULAS DE TRANSPORTE, que ficam cheias de proteína no seu lúmen. As vesículas descarregam sua carga em um segundo compartimento ao se fusionar com a membrana.
AS SEQUENCIAS-SINAL DIRECIONAM AS PROTEINAS PARA OS COMPARTIMENTOS CORRETOS
O sinal de distribuição típico em proteínas é uma porção da sequência de aminoácidos chamada SEQUENCIA-SINAL. É removida da proteína acabada. A remoção de uma sequência-sinal de uma proteína do RE a converte em uma proteína citosólica, e a introdução de uma sequência-sinal de RE no início da proteína citosólica redireciona a proteína para o RE. 	As sequencias-sinal que especificam um mesmo destino podem variar, ainda que possuam a mesma função. Propriedades físicas são mais importantes para a função dos sinais do que a sequência exata dos aminoácidos.
PROTEÍNAS ENTRAM NO NÚCLEO PELOS POROS NUCLEARES
O envelope nuclear encerra o DNA nuclear e define o compartimento nuclear. É formado por duas membranas concêntricas. A membrana nuclear interna contém proteínas que atuam como sítios de ligação para os cromossomos e fornecem sustentação para a lamina nuclear (fornece suporte estrutural para o envelope nuclear. A composição da membrana nuclear externa é muito parecida à membrana do RE.
O envelope nuclear é perfurado por POROS NUCLEARES, que formam canais por onde todas as moléculas entram ou saem do núcleo. Trafego ocorre pelos poros em ambas direções: proteínas sintetizadas no citosol entram e moléculas de RNA sintetizadas no núcleosaem. Moléculas de RNA mensageiro processadas incompletamente não são exportadas (transporte nuclear serve como uma etapa final de controle de qualidade da síntese e processamento de m RNA).
Um poro nuclear é grande e composto por +/- 30 proteínas diferentes. Cada poro contem canais cheios de agua por meio dos quais pequenas moléculas solúveis em agua podem passar livremente. Muitas proteínas que revestem o poro contem regiões sem estrutura, formando uma trança desordenada, que preenche o centro do canal, prevenindo a passagem de moléculas grandes.
Moléculas grandes como RNA, proteínas e complexos macromoleculares devem carregar um sinal de distribuição apropriado para passar pelo poro. O SINAL DE LOCALIZAÇÃO NUCLEAR (que direciona uma proteína do citosol para o núcleo) consiste em 1 ou 2 sequencias curtas contendo lisinas ou argininas (+).
As proteínas citosólicas RECEPTORES DE TRANSPORTE NUCLEAR, se ligam ao sinal de localização nuclear nas proteínas novas destinadas ao núcleo. Os receptores ajudam a direcionar a proteína ao poro. Durante o transporte, esses receptores se prendem sobre sequencias repetidas de aminoácidos dentro do emaranhado de proteínas do poro, puxando para transportar sua carga de proteína para dentro do núcleo. Quando a proteína foi transportada, o receptor de transporte nuclear retorna ao citosol pelo poro nuclear para ser reutilizado. A ENERGIA UTILIZADA PARA A IMPORTAÇAO DE PROTEINAS PARA DENTRO DO NUCLEO PROVEM DA HIDROLISE DE GTP.
 
O que diferencia o mecanismo de transporte nuclear dos demais mecanismos de transporte para outras organelas é que os poros nucleares transportam proteínas nas suas conformações nativas, enoveladas, e transferem componentes ribossomais como partículas montadas. (As proteínas devem se desenovelar durante os seus transportes pelas membranas de outras organelas).
AS PROTEÍNAS SE DESENOVELAM PARA ENTRAR NAS MITOCÔNDRIAS
As mitocôndrias são circundadas por membranas internas e externas, e são especializadas na síntese de ATP. A maior parte das proteínas mitocondriais é codificada por genes do núcleo e são importadas a partir do citosol. Essas proteínas possuem uma sequência-sinal na região N-terminal que as permite entrar na organela específica. Cada proteína é desenovelada à medida que é transportada, e sua sequência-sinal é removida após a translocação completa. As proteínas chaperonas ajudam a puxar as proteínas pelas suas membranas e a restituir suas conformações, quando estão dentro da organela.
 
A maior parte dos fosfolipídios da membrana das mitocôndrias são importados do RE. Os fosfolipídios são transportados individualmente para essa organela por proteínas hidrossolúveis carreadoras de lipídeos que extraem uma molécula de fosfolipídio de uma membrana e a entregam à outra. 
PROTEÍNAS ENTRAM NO RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO ENQUANTO SÃO SINTETIZADAS
As proteínas destinadas ao aparelho de golgi, aos endossomos e lisossomos, além das proteínas destinadas à superfície celular, entram primeiro no RE provenientes do citosol. Uma vez no RE, as proteínas serão carregadas de uma organela para outra por vesículas de transporte.
Dois tipos de proteínas são transferidas do citosol para o RE:
Proteínas hidrossolúveis são completamente translocadas pela membrana do RE e liberadas no lúmen do RE. Se destinam à secreção ou para o lúmen de uma organela.
Proteínas transmembrana são parcialmente translocadas pela membrana do RE e se tornam embebidas nela. Destino é residir na membrana do RE, na membrana de outra organela ou na MP.
Todas essas proteínas são inicialmente direcionadas ao RE por uma sequência-sinal de RE, um segmento de 8 ou + aminoácidos hidrofóbicos.
	A maior parte das proteínas que entram no RE iniciam sua rota por meio da membrana do RE antes que a cadeia polipeptídica esteja completamente sintetizada. Para isso, os ribossomos que estejam sintetizando as proteínas devem ficar presos à membrana do RE, a cobrindo, criando o RETÍCULO ENDOPLASMATICO RUGOSO.
	Há 2 populações separadas de ribossomos no citosol:
RIBOSSOMOS LIGADOS À MEMBRANA: estão presos à face citosólica da membrana do RE e estão produzindo proteínas que serão translocadas ao RE.
RIBOSSOMOS LIVRES: não estão presos e sintetizam todas as demais proteínas codificadas pelo DNA nuclear. 
As 2 populações de ribossomos são estrutural e funcionalmente idênticos. Diferem unicamente pelas proteínas que estão sintetizando em um determinado momento.
À medida que uma molécula de mRNA é traduzida, muitos ribossomos se ligam a ela, formando um POLIRRIBOSSOMO.
AS PROTEÍNAS SOLÚVEIS SÃO LIBERADAS NO LÚMEN DO RE
A sequência-sinal para RE é guiada para a membrana do RE por: *uma PARTÍCULA DE RECONHECIMENTO DE SINAL (SRP), que está no citosol e se liga à sequência-sinal de RE quando exposta pelo ribossomo, e um RECEPTOR DE SRP, que está na membrana do RE e reconhece SRP. 
Ligação SRP à sequência-sinal determina um atraso da síntese proteica pelo ribossomo até que ele e sua SRP se liguem ao receptor de SRP. Após se ligar ao receptor, a SRP é liberada e a síntese proteica recomeça, com a cadeia polipeptídica sendo dirigida para o lúmen do RE por um CANAL DE TRANSLOCAÇAO da membrana do RE. 
SRP e o RECEPTOR DA SRP sítios moleculares de posicionamento, conectando os ribossomos que estão sintetizando proteínas que contém uma sequência-sinal de RE para os canais de translocação do RE disponíveis.
 
Sequencia-sinal direciona proteínas ao RE e tem a função de abrir o canal de translocação.
O peptídeo-sinal permanece ligado ao canal enquanto o restante da cadeia é introduzido pela membrana como uma alça. Em um momento, a sequência-sinal é clivada por uma peptidase de sinal na face luminal da membrana do RE. O peptídeo-sinal é liberado do canal de translocação e degradado. Quando o C-terminal da proteína passa pela membrana, a proteína é liberada dentro do lúmen do RE.
SINAIS DE INÍCIO E DE PARADA DETERMINAM O ARRANJO DE UMA PROTEINA TRANSMEMBRANA NA BICAMADA TÍPICA.
Algumas proteínas que entram no RE não são liberadas no lúmen, mas fica embebidas na membrana (proteínas transmembrana). 
No caso da proteína transmembrana com um único segmento distribuído na membrana, a sequência-sinal N-terminal inicia a translocação. Porém, o processo é interrompido por uma sequência adicional de aminoácidos hidrofóbicos, a SEQUENCIA DE PARADA DE TRANSFERENCIA. Essa sequência é liberada do canal de translocação e se direciona para o plano da bicamada, onde forma um segmento alfa-helicoidal de distribuição na membrana, que ancora a proteína na membrana. No mesmo tempo, a sequência N-terminal também é liberada do canal na bicamada e clivada. Assim, a proteína translocada termina como proteína transmembrana inserida na membrana com a orientação: N-terminal na face lumial e o C-terminal na face citosólica.
Em algumas proteínas uma sequência interna inicia a transferência da proteína (ao invés da N-terminal). Essa sequência é a SEQUENCIA DE INÍCIO DE TRANSFERENCIA e nunca é removida do polipeptídio.