Aula UFF - Síntese e secreção de macromoléculas

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SÍNTESE E SECREÇÃO DE MACROMOLÉCULAS – PARTE I 
SISTEMA DE ENDOMEMBRANAS 
RE 
Golgi 
vesículas 
lisosomo 
secreção 
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO 
cromatina 
nucléolo 
poro 
membranas 
RE 
Características gerais 
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO 
1mm 
Rede de estacas que evaginam da membrana do núcleo 
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO 
retículo endoplasmático rugoso (RER) e liso (REL). 
Os ribossomos se ligam e desligam do RE o tempo todo 
FUNÇÕES DO REL 
1. Metabolismo de lipídeos (RE possui enzimas necessárias à síntese 
de colesterol e sua modificação para formar hormômios 
esteróides) 
2. Sítio de produção de partículas lipoprotéicas (enzimas que 
sintetizam os componentes lipídicos – na membrana do RE de 
hepatócitos) 
3. Reações de detoxificação de drogas solúveis em lipídeos e 
metabólitos tóxicos (família de enzimas citocromo P450 – tornam 
os compostos mais solúveis em água que deixam a célula e são 
excretados pela urina) 
4. Estoque de Ca2+ (altas concentrações de proteínas ligantes de 
Ca2+; controle em resposta a sinais extracelulares; nas células 
musculares retículo sarcoplasmático) 
 
FUNÇÕES DO RER 
1. Síntese de proteínas 
2. Adição de açúcares a proteínas (N-ligados) 
3. Controle de enovelamento correto de proteínas 
4. Envio de glicoproteínas para os compartimentos corretos 
5. Produção de lipídeos (Biossíntese de membrana) 
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO 
Linfócito B virgem Linfócito B ativado 
(produção de anticorpos) 
O número de estacas do RE varia de acordo com o 
tipo celular e o estado de ativação da célula 
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO 
E 
PRODUÇÃO DE PROTEÍNAS 
RIBOSOMOS 
Existem ribosomos livres no citoplasma e associados 
às membranas do RE e do núcleo 
Subunidade 
menor 
Subunidade 
maior Ribosomo completo para a tradução 
Ribosomos 
livres 
Ribosomos associados ao RE 
RE 
TRADUÇÃO 
SÍNTESE DE PROTEÍNAS POR RIBOSOMOS ASSOCIADOS AO RE 
O ribosomo se liga ao m-RNA e começa a tradução no citoplasma 
a proteína SRP se liga à sequência sinal da proteína nascente (pára o elongamento) 
a SRP se liga ao seu receptor na superfície do RE 
abre o poro na superfície do RE (translocon) 
a SRP se solta e retorna o crescimento da proteína 
a tradução continua e a proteína cresce para o lúmem da orgnela 
quando acaba a tradução o ribosomo se solta do RE 
SRP 
SRP 
Sequência 
sinal 
Seqüência sinal: 
15 a 20 aminoácidos com região N-
terminal com 5 resíduos (sendo 1 ou 2 
aminoácidos básicos) seguidos por 10 a 
15 resíduos sem carga e hidrofóbicos 
(comprimento estendido de 8 nm – 
excede a espessura da bicamada 
lipídica) 
SRP 
é a própria proteína que determina se ela será 
traduzida em ribosomos livres no RE. 
 
Apenas se a proteína tiver a seqüência sinal à 
qual se liga a SRP, a tradução será no RE. 
Logo, 
Síntese de proteínas solúveis 
Proteínas integrais de membrana 
A INSERÇÃO DAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA 
É CORRETA DESDE O RE 
SRP 
Receptor de SRP 
Lumem RE 
citoplasma 
A própria proteína determina sua orientação 
na membrana 
• estrutura primária (carga dos aminoácidos) 
• tamanho dos espaçadores entre as seqüências que 
 atravessam a membrana 
• hidrofobicidade das seqüências 
• forças eletrostáticas entre interações ptn-ptn e ptn-lip. 
• glicosilações 
Proteínas com mais de uma seqüência 
transmembrana 
SÍNTESE E SECREÇÃO DE MACROMOLÉCULAS – PARTE II 
GLICOSILAÇÃO TIPO N 
‘ 
E 
 
CONTROLE DE QUALIDADE DE PROTEÍNAS 
LIPÍDEO DE MEMBRANA DE RE 
DOLICOL FOSFATO – 
ÂNCORA DE OLIGOSSACRÍDEOS 
Asn 
oligosacaridil 
transferase 
Asn 
glicosidase I glicosidase II 
Asn Asn 
ribosomo 
CNX 
CRT 
ERp57 
Agora que a porção sacarídica tem apenas uma 
glicose, as proteínas calnexina, calreticulina e 
ERp57se ligam à proteína nascente e permitem 
que ela assuma a conformação correta. 
O RE TEM UM SISTEMA PRÓPRIO DE 
CONTROLE DE QUALIDADE 
A última glicose é tirada 
pela glicosidase II. Se a proteína 
enovelou corretamente, ela 
sai do RE 
glicosidase II 
A enzima glicosidase II tira a última glicose. 
Se a proteína enovelou errado, a enzima 
UGGT recoloca uma glicose e as proteínas 
CNX, CRT e ERp57 interagem de novo. 
Depois de algumas tentativas, 
a proteína erroneamente enovelada 
pode ser degradada no RE, 
sair pelo translocon e ser 
degradada no citoplasma ou 
formar precipitados. 
Asn Asn Asn Asn 
ribosomo 
CNX 
CRT 
ERp57 
UGGT 
glicosidase II 
ESTRESSE NO RE AFETA O RESTO DA CÉLULA 
Sinais de estresse 
em RE 
•Muitas proteínas com conformação 
 errada 
•falta de glicose 
•infecções virais 
•danos em DNA 
•drogas que inibem 
 glicosilação 
Resposta do RE 
Reduz a tradução 
Aumenta a transcrição 
de genes envolvidos no 
controle de qualidade 
•proteínas para enovelamento 
•proteases 
Síntese de lipídeos 
1 2 
3 4 
lumen RE 
citoplasma 
Estrangulamento das vesículas - dinamina 
Revestimento das vesículas - COPII 
TRÁFEGO E FUSÃO DE VESÍCULAS 
Camillo Golgi - 1843-1926 
TGN 
trans 
medial 
cis 
ERGIC 
RE 
A- FIBROBLASTO – MARCAÇÃO PARA GOLGI 
B- CÉLULA VEGETAL – ENZIMA MARCADA NO GOLGI E R.E. 
APARELHO DE GOLGI 
2 possíveis modelos sobre a organização do Golgi e o transporte de 
proteínas entre as cisternas. 
A- GOLGI NÃO 
CONTRASTADO 
B- CONTRASTE COM 
ÓSMIO- FACE CIS 
C- INCUBADA COM A ENZIMA 
DIFOSFATASE NUCLEOSÍDEO, 
FACE MEDIAL 
D-ENZIMA FOSFATASE ÁCIDA, 
NA REDE TRANS GOLGI 
O reconhecimento de 
uma hidrolase 
lisosomal: 
a enzima GlcNAc 
fosfotransferase 
reconhece as 
hidrolases lisosomais no 
Golgi. 
Vias de liberação na rede Trans-Golgi: 
1- para lisossomos 
2- para membrana plasmática 
3- via secretora: 
3A- via secretora constitutiva 3B- via secretora regulada 
 
Figure 17-13. The secretory pathway of protein synthesis and 
sorting. Ribosomes synthesizing proteins bearing an ER signal 
sequence become bound to the rough ER. As translation is completed 
on the ER, the polypeptide chains are inserted into the ER membrane 
or cross it into the lumen. Some proteins (e.g., rough ER enzymes or 
structural proteins) remain resident in the ER. The remainder move into 
transport vesicles that fuse together to form new cis-Golgi vesicles. 
Each cis-Golgi cisterna, with its protein content, physically moves from 
the cis to the trans face of the Golgi stack (red arrows). As this cisternal 
progression occurs, many luminal and membrane proteins undergo 
modifications, primarily to attached oligosaccharide chains. Some 
proteins remain in the trans-Golgi cisternae, while others move via 
small vesicles to the cell surface or to lysosomes. In certain cell types 
(e.g., nerve cells and pancreatic acinar cells), some soluble proteins 
are stored in secretory vesicles and are released only after the cell 
receives an appropriate neural or hormonal signal (regulated 
secretion). In all cells, certain proteins move to the cell surface in 
transport vesicles and are secreted continuously (constitutive 
secretion). Like soluble proteins, integral membrane proteins move via 
transport vesicles from the rough ER to the cis-Golgi and then on to 
their final destinations. The orientation of a membrane protein, 
established when it is inserted into the ER membrane, is retained 
during all the sorting steps: Some segments always face the cytosol; 
others always face the exoplasmic space (i.e., the lumen of the ER, 
Golgi cisternae, and vesicles or the cell exterior).Retrograde 
movement via small transport vesicles retrieves ER proteins that 
migrate to the cis-Golgi and returns them to the ER. Similarly, cis- or 
medial-Golgi proteins that migrate to a later compartment are retrieved 
by small retrograde transport vesicles. [See B. Glick and V. Malhotra, 
1988, Cell 95:883.] 
 
FIM