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Tráfego de Vesículas

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Processamento de proteínas no RE e 
tráfego intracelular de vesículas 
Profa. Ana Paula 
Biologia Molecular e Celular II 
_______________________________ 
IFSC, 2014 
Retículo Endoplasmático 
•  Muitas proteínas transportadas 
enovelam-se e são montadas no 
 lúmen do RE; 
•  Muitas estão em rota para outros 
 destinos; 
 
•  Outras são residentes… 
 
–  Proteínas importantes residentes no RE: 
•  PDI: catalisa oxidação de grupos SH livres para formar S-S 
•  Chaperona BiP: transporte pós-traducional de prot. p/ RE. 
Modificações nas proteínas e controle de 
qualidade no RE 
As proteínas que passam pelo RE podem sofrer 
 4 modificações principais antes de alcançarem 
seu destino final: 
 
1.  Adição e processamento de carboidratos no RE (N-
glicosilação); 
2.  Formação de ligações dissulfeto no RE; 
3.  Dobramento apropriado e montagem de subunidades 
no RE; 
4.  Clivagens proteolíticas específicas no RE, Golgi e 
vesículas secretoras. 
A maioria das proteínas sintetizadas no RE 
rugoso é glicosilada. 
Oligossacarídeo precussor N-ligado 
Adição e processamento inicial dos oligossacarídeos N-ligados ao RE 
rugoso das células de vertebrados. 
Os oligossacarídeos marcam o estado de 
enovelamento 
Degradação de proteínas mal enoveladas no RE 
(ERAD = ER associated protein degradation) 
“Misfolded soluble proteins in the ER lumen are translocated back into the 
cytosol, where they are deglycosylated, ubiquitylated, and degraded in 
proteasomes. Misfolded membrane proteins follow a similar pathway. Misfolded 
proteins are exported through the same type of translocator that mediated their 
import; accessory proteins that are associated with the translocator allow it to 
operate in the export direction”. 
Review in: Protein dislocation from the ER. 
Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – 
Biomembranes, Vol. 1808, March 2011, 
Pages 925–936 
Ubiquitina 
Controle de qualidade do enovelamento no RE 
Proteassomo degrada proteínas indesejadas no citosol. (A) ME de proteassomos 
(B) Imagem ampliada digitalmente (C) Esquema do funcionamento: as bolas 
vermelhas representam peptídeos de ubiquitina na proteína (verde). 
Endereçamento de Proteínas 
1.  Transporte mediado : importação p/ o 
núcleo por poros nucleares: funcionam 
como portões seletivos. 
2.  Translocadores proteicos: realizam o 
transporte de proteínas através das 
membranas das organelas. 
3.  Transporte Vesicular: vesículas 
carregam proteínas a partir do RE. 
 
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 
A maioria das 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; 
-  Concentrar proteínas numa região 
específica, ajudando na captura de 
moléculas p/ o transporte 
Ex. vesículas com capas de clatrina; COPs. 
A estrutura de uma capa de clatrina 
(A) Micrografia eletrônica de trisquélions de clatrina sombreados por platina. (B) Um 
desenho esquemático do provável arranjo dos trisquélions na superfície citosólica da 
vesícula com capa de clatrina. (C) Reconstrução da estrutura tridimensional de uma 
capa de clatrina (36 trisquélions arranjados em 12 pentágonos e 6 hexágonos) 
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 proteínas adaptadoras 
(diferentes para cada membrana), as 
quais “seguram" a capa de clatrina à 
membrana vesicular e ajudam na seleção 
das moléculas para o transporte; 
 
Pequenas GTPases recrutadoras (Arf, 
Sars) de revestimento participam na 
montagem e desmontagem do 
revestimento 
As moléculas a serem transportadas têm 
sinais reconhecidos por receptores de 
carga, localizados na membrana 
Vesículas revestidas de clatrina, vistas por ME 
Modelo proposto para recrutamento de clatrina e AP2 (proteína adaptadora 2 – 
em azul) durante os primeiros 5 segundos da formação da vesícula. 
Fonte: 
The first five seconds in the life of a clathrin-coated pit. Cell. 2012 August 3; 
150(3): 495–507. doi: 10.1016/j.cell.2012.05.047 
Broto de 
vesícula 
Dinamina (GTPase e possui 
domínio de ligação a PIP2) 
A hidrólise de GTP pela dinamina é nessária para 
o desprendimento das vesículas de clatrina 
Preparação de terminações nervosas que foram incubadas com GTP não 
hidrolisável, tratada com anticorpos anti-dinamina marcados com ouro e 
analisados por MET. 
Broto com longo pescoço que não pode se desprender uma vez 
que a hidrólise de GTP não ocorre. 
Veja a animação: 
http://www.youtube.com/watch?v=o_EUHu4OJus 
 
Como a vesícula encontra seu destino? 
•  A vesícula é transportada ativamente ao longo do 
citoesqueleto; 
•  Marcadores de superfície identificam a origem da 
vesícula e o tipo de carga; 
•  Atingida a organela alvo a vesícula tem que reconhecer 
os marcadores e ancorar nela; 
 
•  A especificidade de ancoramento depende das 
 - SNAREs Rabs 
Proteínas transmembrana 
que certificam a seleção e 
auxiliam no ancoramento. 
GTPases de direcionamento 
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. 
Modelo para fixação e fusão das vesículas 
de transporte nas membranas alvo 
A fusão da bicamada é proposta ocorrer em múltiplas etapas 
Table 13-1Subcellular Locations of Some Rab Proteins 
 
PROTEIN ORGANELLE 
Rab1 ER and Golgi complex 
Rab2 cis Golgi network 
Rab3A synaptic vesicles, secretory granules 
Rab4 early endosomes 
Rab5A plasma membrane, clathrin-coated vesicles 
Rab5C early endosomes 
Rab6 medial and trans Golgi cisternae 
Rab7 late endosomes 
Rab8 secretory vesicles (basolateral) 
Rab9 late endosomes, trans Golgi network 
 
(Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. Molecular Biology of the Cell. 4th edition) 
Rotas secretoras 
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 parcialmente ou não enoveladas são retidas 
 - proteínas mal enoveladas são direcionadas para o 
citosol para degradação. 
 
•  Proteínas que devem funcionar no RE: muitas têm 
sinal de retenção no C-terminal. Se saírem, voltam... 
 - Solúveis- KDEL: reconhecido por uma proteína receptora 
ligada à membrana do RE. 
 - De membrana: KKXX 
O Aparelho de Golgi 
A) Reconstrução tridimensional a partir de micrografia eletrônica do aparelho de Golgi de uma 
célula animal secretora. A face cis do Golgi e a mais próxima do ER. (B) Detalhe da zona de 
transição entre RE e Golgi de uma cél. animal. (C) Uma micrografia eletrônica do aparelho de 
Golgi