aula 4 Enderecamento de proteinas

Prévia do material em texto

Compartimentos intracelulares e 
endereçamento 
FFI0710- Biologia Molecular e Celular II 
IFSC, 2015 
Célula endotelial bovina corada: 
verde, membranas do RE; em laranja, mitocôndrias 
Mecanismos de importação pelas organelas 
 
O destino de uma proteína sintetizada no citosol depende 
de sua seqüência de aminoácidos; 
 
Sinal de distribuição 
 
Se não há sinal: residem no citosol; 
Sinais diferentes podem direcionar p/: 
 núcleo, mitocôndrias, cloroplastos, peroxissomos ou RE. 
 
Visão geral da principal via de distribuição de proteínas em células eucarióticas 
Como a proteína pode ser importada ? 
1.  Transporte mediado: as proteínas se 
movimentam entre o citosol e o núcleo 
por meio dos poros nucleares (funcionam 
como portões seletivos). 
2.  Transporte transmembrana: proteínas 
translocadoras transportam diretamente 
proteínas entre citosol-organelas. 
3.  Transporte vesicular: carregam 
proteínas a partir do RE. 
 
Todos requerem energia! 
Qual o compartimento destino? 
Seqüência sinalizadora 
(15 a 60 aminoácidos) 
 
Sinal de distribuição típico. 
Freqüentemente é removido após a 
síntese 
As seqüências-sinal que especificam o 
mesmo destino podem variar. 
 
Propriedades físicas mais importantes 
que a seqüência exata. 
Região sinalizadora 
 
Arranjo específico tridimensional de 
átomos na superfície protéica. 
Persistem após a síntese. 
 
Podem direcionar para o núcleo e 
lisossomos, p.e. 
Transporte mediado: 
citosol-núcleo 
•  Envelope nuclear: 
 2 membranas concêntricas. 
 
O envelope nuclear é perfurado por POROS NUCLEARES 
 
Formam canais para o trânsito de macromoléculas 
 
Entram: proteínas nucleares 
Saem: RNAm maduros (mRNPs= complexo mRNA+proteínas) e 
subunidades ribossomais, tRNAs 
 
Seqüência-sinal = 1 ou 2 seq. curtas contendo várias K ou R 
Sinal de localização nuclear 
Micrografia eletrônica de varredura (criofratuta) de 
uma ponta de raiz de cebola mostrando o núcleo e 
os poros nucleares. 
Fonte:http://www.bioweb.wku.edu 
Complexo do poro nuclear (NPCs) 
 (~80 milhões de Daltons nos vertebrados; 
˜50 diferentes proteínas em múltiplas cópias) 
cél. típica de mamífero: 3 a 4 mil NPCs 
www.scripps.edu/~stoffler/proj/NPC/npc.html 
Anel distal 
Cesta nuclear 
Fibrilas 
citoplasmáticas 
Anel nuclear 
Domínio luminal 
Membrana int. 
Membrana ext. 
Anel citoplasmático 
Membrana nuclear externa 
Membrana nuclear interna 
Espaço perinuclear RE 
Complexo 
poro nuclear 
Modelo simplificado de translocação via 
NPC 
a) Esquema do NPC. NE, nuclear envelope; CF, cytoplasmic filament; NF, nuclear 
filament. The FG-surface is formed by FG nucleoporins. 
b) Ions and small neutral proteins can pass via the selective filter by diffusion. 
c) Large molecules or complexes penetrate via NPC only within transport 
complexes. 
REVIEW: Nucleocytoplasmic Transport of Proteins (DOI: 10.1134/
S0006297907130032) 
Destino: núcleo 
A interação de sinais de localização nuclear 
com o poro nuclear requer auxílio de 
 
 
Receptores de importação nuclear (importinas) 
 
 
Ligam-se ao sinal de localização nuclear 
Receptores ajudam a direcionar a proteína 
por interação com as nucleoporinas. 
 
A transferência utiliza energia da hidrólise do GTP 
Mudanças 
conformacionais da 
importina-β 
Structure, Vol. 16, Issue 6, Pages 906–915, 2008. 
 Ran é a GTPase que dirige o transporte 
Transporte citoplasma-núcleo 
Volume 11, Issue 12, 2001, Pages 497–503 
Antonin, W. “Don’t get stuck in the pore". The EMBO Journal (2013) 32, 173 - 175 
doi:10.1038/emboj.2012.338 
AS NUCLEOPORINAS FG 
Como a proteína pode ser importada para 
organelas? 
1.  Transporte mediado: citosol-núcleo 
através dos poros nucleares que 
funcionam como portões seletivos. 
2.  Translocadores protéicos: proteínas 
translocadoras transmembrana 
transportam diretamente proteínas 
entre citosol-organelas. 
 
3.  Transporte vesicular: carregam 
proteínas a partir do RE. 
 
Proteína 
precurssora 
Hsp 70 
citosólica 
Seqüência de 
direcionamento p/ a matriz 
•  As proteínas estão desdobradas para 
entrar; 
•  possuem uma seq.-sinal, geralmente 
clivada após a translocação; 
•  as seq-sinais são necessárias e 
suficientes para importação; 
 
•  O transporte a um sítio específico na 
organela requer outra sequência-sinal; 
Destino: mitocôndria e 
cloroplastos 
Receptor de 
importação 
Espaço 
intermembranas 
citosol 
Matriz mitocondrial 
Poro principal 
de importação 
Proteína 
precurssora 
Hsp 70 
citosólica 
Seqüência de 
direcionamento p/ a matriz 
Seqüência de 
direcionamento 
clivada 
proteína 
ativa 
Sítio de contato 
Importação de proteínas para o interior da 
matriz mitocondrial 
Protease de 
processamento 
da matriz 
Hsp70 da 
mitocondrial 
Setas identificam locais de contato entre 
a membrana externa e interna na 
mitocôndria 
Destino: Retículo Endoplasmático (RE) 
•  Porta de entrada p/ : Golgi, endossomos, lisossomos e 
secreção; 
 
•  Recebe 2 tipos de proteínas do citosol: 
–  Hidrossolúveis, que são completamente translocadas pela 
membrana do RE e liberadas no lúmen. 
–  Transmembrânicas, que são parcialmente translocadas pela 
membrana do RE e tornam-se embebidas nela. 
As proteínas geralmente entram enquanto são sintetizadas... 
(co-traducional) 
A seqüência-sinal é guiada 
 
1.  Por uma partícula 
reconhecedora de sinal 
(PRS ou SRP) 
 presente no citosol, liga-se à 
sequência-sinal de RE exposta 
 
2. Até o receptor de SRP, 
embebido na membrana do RE. 
 Há sítios moleculares de 
posicionamento conectando os 
ribossomos que estão 
sintetizando proteínas aos 
canais de translocação 
disponíveis. 
Síntese de proteínas solúveis e seu transporte co-traducional 
através da membrana do RE 
(Partícula reconhecedora de sinal) 
Seqüência 
sinal 
citosol 
Mammalian Sec61 Complex in: 
Science. 2009; 326(5958): 1369–1373. 
doi: 10.1126/science.1178535 
= protein conducting channel 
Síntese de proteínas transmembranas 
na bicamada lipídica do RE 
Nem todas as proteínas que entram no RE são liberadas no lúmen... 
Algumas permanecem na membrana do RE (ou outras organelas) 
unipasso multipasso 
Modelo de translocação de proteína 
transmembrana unipasso 
Síntese e inserção na membrana do RE das proteínas 
unipasso do tipo II 
citosol 
Sequência 
sinal-
âncora 
interna 
Lúmen 
do ER 
Experimentos com microssomos 
Algumas proteínas são presas à membrana 
por uma âncora fosfolipídica 
Glicosilfosfatidilinositol 
(GPI) 
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?