Exportação de Proteínas e Lipídios do RE ao Golgi

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Exportação de Proteínas e Lipídios do RE → Golgi 
 
 
As proteínas recém-sintetizadas entram na via 
biossintética-secretora no RE, atravessando sua membrana, a 
partir do citosol. 
 
O transporte, a partir do RE para o aparelho de Golgi e a 
partir deste para a superfície celular e demais localizações é 
intermediado por vesículas de transporte, através de ciclos de 
brotamento e fusão das mesmas. 
 
Default – via a partir do RE, através do aparelho de Golgi, 
para a superfície celular; parece que as proteínas não necessitam de 
sinais específicos 
 
O aparelho de Golgi, principal sítio de síntese de 
carboidratos, é a estação de seleção e despacho dos produtos 
oriundos do RE. 
 
 
COMPLEXO DE GOLGI 
 
 
. O aparelho de Golgi está normalmente localizado próximo ao núcleo da célula e, em 
células animais, está freqüentemente próximo ao centrossomo. O Golgi é especialmente 
proeminente nas células especializadas para secreção (ex: caliciforme). 
Morfologia e Ultra.estrutura 
 
Recuperação de Proteínas Residentes no RE. 
 
. Vesículas destinadas para o aparelho de Golgi brotam a partir de uma região 
especializada do RE, denominada elementos de transição, cuja membrana não 
apresenta ribossomos a ela ligados. 
 
. Estas vesículas transportarão qualquer proteína do RE para o aparelho de Golgi, 
desde que elas estejam corretamente dobradas e montadas. 
 
. Proteínas incorretamente dobradas e montadas são retidas e degradadas no RE. 
Assim, o RE parece ser um dos principais sítios de degradação de proteínas (os outros 
são os lisossomos e o citosol). 
 
. A retenção de proteínas solúveis residentes do RE (ex: BiP) é mediada por um sinal de 
retenção no RE, identificado como KDEL (Lys-Asp-Glu-Leu) no seu C-terminal . 
 
. A retenção de algumas proteínas transmembranosas no RE é similarmente detectada 
por uma curta sequência C-terminal, contendo dois resíduos de lisina (KKXX). 
 
. Na rede cis do Golgi, uma proteína receptora específica, ligada à membrana, liga-se a 
um desses sinal de retenção e empacota a proteína em vesículas especiais de transporte 
retornando-a para o RE. 
 
 
Compartimentalização Funcional do Aparelho de GOLGI - glicosilação de proteínas 
 
 
. Uma única espécie de oligossacarídeo N-ligado é adicionado “em bloco” a muitas 
proteínas no RE, e este oligossacarídeo é também aparado ainda no lúmen do RE e, 
posteriormente, sofre modificações e adições, no aparelho de Golgi. 
 
 
. Como resultado, encontramos duas grandes classes de oligossacarídeos ligados a 
glicoproteínas de mamíferos: 
oligossacarídeos complexos (B) 
oligossacarídeos ricos em manose (C). 
 
 Glicosilação de Proteínas destinadas para Secreção ou para a Membrana Plasmática 
 
 
Processamento de oligossacarídeo N-ligado de Proteínas Lisossomais 
Proteoglicanas 
 
. Algumas proteínas-núcleo têm açúcares (GAG) adicionados a grupos OH em cadeias 
laterais de serinas ou treoninas selecionadas, formando as proteoglicanas. 
 
. Esta glicosilação O-ligada, é catalisada por uma série de glicosil-transferases que 
usam açúcares ligados a nucleotídeos, no lúmen do aparelho de Golgi, para adicionar, 
um a um, resíduos de açúcares às proteínas. 
 
. Uma N-acetilglicosamina é adicionada primeiro, seguido de um número variável de 
resíduos de açúcares. 
 
. Assim, muito das proteoglicanas formadas são retidas e se tornam componentes da 
matriz extracelular, enquanto outras permanecem ancoradas à membrana plasmática e 
outras ainda, formam o componente principal de materiais viscosos (ex: muco). 
 
Síntese de Esfingomielina e Glicolipídios 
 
. O Ceramide, que é sintetizado no RE, é convertido para esfingomielina (o único tipo 
de fosfolipídio não glicerol), quando um grupo fosforilcolina é transferido da 
fosfatidilcolina para o Ceramide. 
 
. Alternativamente, a adição de carboidratos ao Ceramide produz uma variedade de 
diferentes Glicolipídios. 
Célula Vegetal - a parede celular das plantas é composta por 3 principais tipos de 
polissacarídeos: 
Celulose - constituinte predominante, é um simples polímero linear de glicose, 
sintetizado na superfície celular, pelas enzimas presentes na membrana plasmática; 
 
Hemicelulose e Pectina - são complexas cadeias moleculares ramificadas, sintetizadas 
no aparelho de Golgi e transportadas, em vesículas, para a superfície celular. 
 
. Nas células vegetais, a síntese desses polissacarídeos representa 80% da atividade 
metabólica do aparelho de Golgi. 
 
 
 
 
 
 
Exportação de Proteínas do aparelho de Golgi 
 
 
 
. As Proteínas que passam pelo aparelho de Golgi, exceto aquelas que ali permanecem 
como residentes, são selecionadas na rede Golgi Trans e, através de transporte 
vesicular, atingem seu destino final, pelas seguintes rotas: 
 
 
1. Secreção Contínua de Proteínas (Bulk flow) - na ausência de sinais específicos, as 
proteínas não seletivas são transportas via RE – aparelho de Golgi – membrana 
plasmática e/ou superfície celular. Opera em todas as células, principalmente 
incorporando proteínas e lipídios na MP; 
 
2. Secreção regulada - proteínas específicas são produzidas e estocadas em vesículas 
especializadas e secretadas em resposta a sinais do meio ambiente. Exemplos: 
liberação de hormônios pelas células endócrinas, neurotransmissores pelos neurônios, 
enzimas digestivas das células acinares do pâncreas, etc; 
 
3. Transporte de enzimas para os lisossomos 
 
Introdução à Morfologia e Funções dos LISOSSOMOS 
 
Morfologia 
 
. Os lisossomos (significa “corpo litico”) são organelas em forma de sacos 
membranosos contendo enzimas hidrolíticas usadas para a digestão intracelular 
controlada, de macromoléculas, sendo muito variáveis em forma e tamanho. 
. Os Lisossomos foram primeiramente, postulados pelos estudos bioquímicos de 
Christian De Duve e col. (1955), que observaram uma marcante atividade da fosfatase 
ácida, na fração mitocondrial de homogenato de hepatócitos de rato. 
 
 
. Recentrifugando a fração mitocondrial, mostraram que a maioria da atividade da 
fosfatase ácida residia na fração “light”, e não na “heavy” (a mitocondrial). Em 
seguida, outras hidrolases ácidas foram detectadas na primeira fração. 
 
 
. No ano seguinte, utilizando o material de De Duve e col., Novikoff identificou 
morfologicamente, ao MET, uma fração rica em lisossomos. 
 
 
 . Os lisossomos são encontrados em todas as células eucarióticas. 
 
 
. Contêm cerca de 50 ou mais tipos de enzimas hidrolases, incluindo proteases, 
nucleases, glicosidases, lipases, fosfolipases, fosfatases e sulfatases, sendo todas 
hidrolases ácidas. 
 
 
 
.O lisossomo contém uma única membrana limitante e a maioria de suas proteínas são 
caracteristicamente muito glicosiladas, auxiliando a protegê-la das proteases do 
lúmen. 
 
 
 
. Para sua atividade ótima, as enzimas necessitam de um pH ácido, e o lisossomo 
através de uma bomba de
 
H 
+ 
 presente em sua membrana, mantém o pH em torno de 
5.0 em seu interior. 
 
 
 
. A identificação da atividade da fosfatase ácida, a nível ultra-estrutural, é atualmente, 
aceita como marcadora para a identificação dos Lisossomos (Novikoff, 1961). 
 
 
. A heterogeneidade morfológica dos lisossomos reflete sua grande variedade de 
funções digestivas , incluindo a quebra de restos intra e extracelulares, destruição de 
microrganismos fagocitados e a produção de nutrientes para a célula. 
 
Lisossomos - Vacúolos de Células Vegetais e de Fungos 
 
. Muitas células vegetais e de fungos contêm umaou mais vesículas muito grandes, 
cheias de líquido, denominadas vacúolos, ocupando de 30 a 90% do volume celular. 
 
. Os vacúolos contêm uma variedade de enzimas hidrolíticas, mas com funções 
diferentes: 
1. Atuam como organelas de armazenamento para nutrientes ou dejetos; 
2. compartimentos de degradação; 
3. como controladores da pressão de turgor (pressão osmótica que preciona a parede 
celular de dentro para fora e evita que a célula sofra colapso); 
4. funcionam como um aparelho homeostático, permitindo à célula vegetal suportar 
grandes variações no seu ambiente. 
 
 
. Vacúolos diferentes com funções distintas (ex: digestão e armazenamento) estão 
frequentemente presentes na mesma célula. 
 
 
 Vias do Tráfego Intracelular 
 
 
. Em geral, os lisossomos são os locais de convergência de vias do tráfego intracelular. 
Enzimas digestivas são levadas até eles através de uma via, com fluxo no sentido saída 
do RE , através do Golgi. 
 
 
. As substâncias a serem digeridas chegam aos lisossomos através de pelo menos três 
vias, de acordo com sua origem: 
 
 
1. Endocitose – as moléculas endocitadas são, inicialmente, levadas até as vesículas 
intracelulares, pequenas, formato irregular, denominadas endossomos prematuros; 
 
. algumas moléculas ingeridas são seletivamente recuperadas e recicladas na 
membrana plasmática, enquanto outras passam para os endossomos tardios; 
 
. nesta organela, através da fusão de duas correntes do transporte por vesículas, as 
substâncias chegando para a digestão encontram, as hidrolases dos lisossomos que 
estão saindo do aparelho de Golgi. 
 
. o endossomo tardio possui um pH em seu interior levemente ácido (pH = 6,0) e 
acredita-se que seja o local onde a digestão das moléculas endocitadas inicie. 
 
. o lisossomo maduro se forma a partir dos endossomos tardios (não se sabe ainda 
como este processo ocorre), que perde algumas proteínas da membrana e ocorre um 
decréscimo do pH interno. 
 
 
 
2.Autofagia – via utilizadas em todos os tipos de células para descartar partes 
obsoletas da própria célula. 
 
. o processo parece iniciar-se com a organela a ser descartada, sendo envolvida por 
membranas derivadas do RE, formando o autofagossomo, que a seguir se funde com 
um lisossomo (ou endossomo tardio). 
 
3.Fagocitose – ocorre principalmente em células especializadas (macrófagos, 
neutrófilos) que capturam e degradam grandes partículas, bactérias, células mortas 
ou microrganismos outros, que necessitam ser eliminados do corpo. 
 
. estas partículas são capturadas em vacúolos fagocíticos (fagossomos) os quais 
fundem-se com os lisossomos, resultando na digestão de seu conteúdo. 
 
. esses lisossomos formados (fagolisossomos) são muito heterogêneos em forma e 
tamanho, determinados pelo conteúdo do material que está sendo digerido. 
 
 
 
 
 
4. Sinal de Superfície – existe, provavelmente, uma Quarta via através da qual 
proteínas citosólicas são transportadas diretamente para o lisossomo onde são 
degradadas. 
 
. são proteínas que contêm sinais em sua superfície (KFERQ, onde (K) = lisina, (F) = 
fenilalanina, (E) = glutamato, (R) = arginina e (Q) = glutamina) e que as tornam 
capazes de serem seletivamente levadas aos lisossomos para degradação. 
 
Enzimas Lisossomais 
 
. As duas classes de proteínas (as hidrolases lisossomais e as proteínas de membrana) 
são sintetizadas no RE rugoso e são transportadas através do aparelho de Golgi. 
 
. As vesículas de transporte que carregam estas proteínas até os endossomos tardios, 
que depois formam os lisossomos, brotam da rede de Golgi trans. 
 
Hidrolases Lisossomais – possuem uma marca única na forma de grupos manose-6-
fosfato (M6P) que são adicionados, exclusivamente aos oligossacarídeos N-ligados, 
enquanto estão no lúmen da rede de Golgi cis. 
 
. Os grupos M6P são reconhecidos por: 
1. proteínas receptoras - M6P, do tipo transmembranosas, presentes na rede de 
Golgi trans, e: 
2. Proteínas especiais de revestimento que são montadas na superfície da 
membrana e ajudam as vesículas brotarem da membrana do Golgi trans. 
 
Transporte de Hidrolases Lisossomais recém-sintetizadas para os Lisossomos 
 
. A proteína receptora de M6P liga oligossacarídeos específicos em pH 7, na rede 
Golgi trans e os libera em pH 6, no interior dos endossomos tardios. 
 
. No endossomo tardio, as hidrolases se dissociam do receptor M6P , podendo iniciar a 
digestão de material proveniente dos endossomos prematuros. 
 
. Os receptores M6P localizam-se em vesículas que brotam dos endossomos tardios e 
retornam para a membrana da rede de Golgi trans, para reutilização. 
 
. IMP: nem todas as moléculas marcadas para serem enviadas aos lisossomos atingem 
seu destino: algumas escapam para a superfície celular, via default. 
Entretanto, alguns receptores M6P também entram na via para a MP e recuperam as 
hidrolases para os lisossomos, via endocitose mediada por receptores. 
 
. As proteínas destinadas aos vacuolos possuem curtas sequência-sinal ao invés de 
carboidratos marcadores (Gln-Arg-Pro-Leu). 
 
. As Proteínas da Membrana dos Lisossomos também são marcadas por sequência 
sinal 
 
Transporte Vesicular 
 
. O transporte de moléculas, do RE para o aparelho de Golgi, e deste para outros 
compartimentos do sistema de endomembranas, é realizado por contínuo brotamento 
e fusão de vesículas de transporte. 
 
. As vesículas desempenham um papel similar no transporte de material capturado na 
superfície celular. Assim, a seletividade deste transporte é importantissimo para a 
manutenção da organização funcional da célula 
 
. Vesículas que brotam de membranas normalmente têm uma distinta cobertura 
protéica sobre sua superfície citosólica, sendo denominadas de vesículas cobertas. 
 
. Diversos tipos de vesículas cobertas são responsáveis pelos diferentes tipos de 
transportes 
 
Tipo Vesícula Proteína Cobertura Origem Destino 
 
Clatrina Clatrina+adaptina 1 Aparelho Golgi Lisossomo (endoss.) 
Clatrina Clatrina+adaptina 2 M. Plasmática Endossomos 
 
COP COP 1 Cisternas Golgi Cisternas Golgi 
COP COP 1 Aparelho Golgi RE 
COP COP 2 RE Aparelho Golgi