SEMANA 9SEMINARIO II-1

TRANSPORTE INTRACELULAR.1. Describa los pasos que se producen entre el momento en que un ribosoma se une a

un ARN mensajero que codifica una proteína de secreción y el momento en que una proteína abandona el Retículo Endoplásmico Rugoso (RER).

 Los ribosomas están constantemente adheridos a la superficie externa de la membrana. Estos no se encuentran en forma individual, si no como polirribosomas, unidos por una molécula de ARNm., a modo de collar de perlas, a menudos formando figuras espirales o en roseta. Estos se unen con el retículo endoplasmático por su subunidad mayor (60S).

El proceso comienza con la unión de los ARNm, localizados en el citosol, uniéndose en primer lugar a una subunidad pequeña ribosomal y posteriormente a una subunidad grande ribosomal para comenzar la traducción.

La unión del ribosoma a la membrana del RER tiene lugar si la proteína que surge del ribosoma posee un segmento peptídico con la información apropiada denominado péptido señal. Normalmente, este péptido señal es el primer elemento en traducirse, y suele consistir en una secuencia de 20 a 30 aminoácidos situados en el extremo amino de la proteína. (Las proteínas que se liberarán en la cavidad del RER poseen sólo está señal; en cambio, las que se insertarán en la membrana del organoide contienen, salvo excepciones, otras señales además del péptido señal. La cantidad de señales dependerá del número de veces que la proteína cruzará la bicapa lipídica de la membrana del organoide)

Cualquiera sea el número y la localización de las señales, apenas el primer péptido señal  sale del ribosoma es reconocido por una molécula conocida como SRP (sequence recognizing particule) o partícula de reconocimiento de la señal, que es un complejo ribonucleoproteico formado por de 6 polipéptidos y una molécula de ARN de 7 nucleótidos denominada ARNpc (por pequeño citosólico; en inglés scRNA, por small cytosolic)

La molécula de SRP reconoce al péptido señal y detiene el proceso de traducción para que la proteína no salga del ribosoma, ya que fuera del él esta se plegaria y no podría ingresar al RER. 

 El complejo formado por ribosoma, ARNm, péptido señal más SRP difunde por el citosol hasta chocar con las membranas del retículo endoplasmático, a las cuales se une mediante la existencia de un receptor de membrana específico que reconoce al SRP. Esta unión insume energía, la cual es cedida por un GTP hidrolizado por una GTPasa presente en el receptor.

Todo el complejo anterior interacciona con un translocador o translocón, que es una proteína integral que forma un canal o túnel por el cual penetra la cadena polipeptídica naciente hacia el interior de la cisterna del retículo endoplasmático. Cuando el ribosoma se une a su receptor, la PRS también se separa del suyo. Dado que la PRS se separa del péptido señal, se reanuda la síntesis proteica, cuyo extremo sale del ribosoma e ingresa al RER por medio del translocón.

2. ¿Cómo logra una proteína integral recién sintetizada insertarse en una membrana?

Si la proteína que se está sintetizando es una proteína integral de membrana no será liberada al interior del retículo.

En estos casos las proteínas nacientes tienen cadenas de aminoácidos hidrófobos que cuando se traducen facilitan su inserción directamente entre los ácidos grasos de la membrana gracias a la acción del translocador. 

El proceso es muy complejo y diverso para los diferentes tipos de proteínas integrales puesto que en un receptor con siete cruces de membrana tienen que alternarse secuencias que han de insertarse en la membrana con otras que quedan bien en el lado citosólico o bien en el interior de la cisterna del retículo endoplasmático. Sólo en raras ocasiones el retículo importa proteínas que se sintetizan completamente en el citosol gracias a ciertos transportadores presentes en su membrana.

Las proteínas que se sintetizan en los ribosomas adosados a la membrana del retículo endoplasmático son modificadas conforme van siendo sintetizadas.

a) Hay una glicosilación (N-glicosilación) de los aminoácidos asparagina. Éstos recibirán un complejo de 14 azúcares en su radical, que son transferidos desde un lípido embebido en la membrana denominado dolicol-fosfato, perdiéndose algunos de estos azúcares en procesos posteriores.

b) Se deshidroxilaran sólo en algunas proteínas, sobre todo en aquellas que van a formar parte de la matriz extracelular. Aquí se hidroxilan los aminoácidos prolina y lisina, dando hidroxiprolina e hidroxilisina, que formarán parte del colágeno.

c) Algunas proteínas asociadas a la membrana plasmática están unidas covalentemente a lípidos de la membrana, esta unión también se produce en este compartimento.

 Las proteínas que se sintetizan en el retículo endoplasmático terminan en varios posibles destinos: en el exterior celular mediante un proceso de secreción, el interior o en la membrana de alguno de los compartimentos de la ruta vesicular como el aparato de Golgi, los endosomas o los lisosomas. Sin embargo, algunas tienen su función en el propio retículo endoplasmático, son las denominadas proteínas residentes. Hemos nombrado algunas como las chaperonas, ciertas glusosidasas, el receptor para el SRP, el propio translocador, etc. Para ser retenidas en el retículo deben poseer una secuencia de cuatro aminoácidos concretos localizados en el extremo carboxilo (-COOH).

3. Describa algunas de las formas en que las organelas membranosas pueden mantener sus composiciones únicas a pesar del continuo tráfico de membranas y materiales que se desplazan a través de ellas.

El sistema endomembranoso también proporciona un sistema de transporte para las moléculas móviles a través del interior de la célula, así como superficies interactivas para la síntesis de lípidos y de proteínas. Las membranas que componen el sistema endomembranosos se construyen a partir de una bicapa lípida, con las proteínas unidas a cada lado o atravesándolas.

Los orgánulos siguientes son parte del sistema endomembranoso:

El retículo endoplasmático es un orgánulo de síntesis y transporte construido como una extensión de la membrana nuclear.El aparato de Golgi actúa como el sistema de empaquetado y de entrega de moléculas.

Los lisosomas son las unidades energéticas de la célula. Utilizan enzimas que analizan las macromoléculas y también actúan como sistema de recogida de residuos.Las vacuolas actúan como unidades del almacenaje en algunas células.Las vesículas son pequeñas unidades de transporte delimitadas por membranas que pueden transferir moléculas entre diversos compartimientos.

Este sistema comienza el retículo endoplasmático rugoso RER que es un conjunto de pliegues membranosos que son prolongación de la membrana celular.

En él la principal función es la síntesis de proteínas. De ellas algunas se almacenan para luego llevarlas a otros orgánulos; y otras se quedan adosadas al mismo para hacer crecer sus membranas.

Llegado a un punto el RER pierde los ribosomas y forma túbulos y cisternas membranosas donde principalmente se forman lípidos: el retículo endoplasmático liso. En él se generan unas glándulas que secretan vesículas de transición que se van uniendo formando el dictiosoma con forma de media luna. El dictiosoma es la unidad de funcionamiento del aparato de Golgi. El conjunto de dictiosomas de una célula forma el aparato de Golgi. Esta estructura finaliza con unas vesículas de síntesis que son secretadas al citoplasma y luego darán lugar a los lisosomas, peroxisomas y vacuolas.

4. ¿Cómo son dirigidas las proteínas recién sintetizadas a determinados compartimentos subcelulares específicos? Averigüe cómo una proteína después de su síntesis en los polirribosomas llega a la matriz mitocondrial.

Las proteínas recién sintetizadas se deben enviar a los orgánulos de una manera precisa (algunas para su secreción final desde la célula y otras para reemplazar las proteínas de los orgánulos que fueron degradados).Por tanto es necesario dirigir las proteínas de reciente elaboración a los orgánulos correspondientes para que en una célula pueda crecer, dividirse y funcionar en forma adecuada.LAS PROTEINAS INGRESAN A LOS ORGANULOS POR MEDIO DE 3 MECANISMOS

1.- Las proteínas que se mueven desde el citosol hacia el núcleo se transportan a través de los poros nucleares que penetran las membranas nucleares interna y externa, los poros actúan como puertas selectivas que transportan macromoléculas específicas en forma activa pero que también permiten la difusión libre de moléculas más pequeñas.

2.- Las proteínas que se mueven desde el citosol hacia el RE, las mitocondrias, o los peroxisomas atraviesan la membrana del orgánulo por intermedio de traslocadores proteicos localizados en esta, a diferencia del transporte a través de los poros nucleares, la molécula proteica debe desplegarse para cruzar sinuosamente la membrana.

3.- Las proteínas que se mueven desde RE hacia un compartimiento del sistema endomembranoso o desde el, se transporta por medio de un mecanismo que fundamentalmente diferente de los otros dos. Estas proteínas son conducidas por vesículas de transporte, que se cargan con proteínas desde el espacio interior de un compartimiento, a medida que se despegan de su membrana. Las vesículas descargan su contenido en un segundo compartimiento y se funden con la membrana, en el proceso se envían también lípidos y proteínas de membrana desde el primer compartimiento hacia el segundo.

5. ¿Qué determina la especificidad de la interacción entre una vesícula de transporte y el compartimento de la membrana con la que se va a fundir? ¿Cómo son las proteínas SNARE involucrados en el proceso de fusión de membranas?

La especificidad del acoplamiento vesicular depende de las SNARE• Las SNARE ayudan a dirigir las vesículas de transporte a sus membranas diana: Las vesículas que brotan de una membrana llevan proteínas marcadores específicas llamadas SNARE vesiculares :(v-SNARE) sobre sus superficies, que se unen a SNARE diana complementarias: (t-SNARE) sobre la membrana diana. Se considera que muchos pares de V-SNARE y t-SNARE desempeñan un papel crucial al guiar a las vesículas de transporte a sus membranas diana correspondientes.

Las proteínas SNARE desempeñan un papel central en la fusión de las membranas. El apareamiento de las V-SNARE con las t-SNARE fuerza a las dos bicapas lipídicas a una aproximación estrecha. Entonces los lípidos fluyen entre ambas y las membranas se fusionan. En una célula es posible que otras proteínas reclutadas para la fusión cooperen con las SNARE para iniciarla. Proteínas adicionales ayudan a apartar a las SNARE.

SNARE: (soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor)

Snare también significa lazo, trampa o cepo.

v-SNARE (la v de vesícula) forma parte de la membrana donadora que produce la vesícula de transporte localizadas así en la membrana de la vesícula.

t-SNARE (la t de target) (target = Objetivo en inglés), localizadas en la membrana del compartimiento blanco.