Tráfico de Proteínas: Tipo Vesicular

TRÁFICO DE PROTEÍNAS Transporte Vesicular Universidad Nacional Mayor de San Marcos Facultad de Ciencias Biológicas E.A.P. Microbiología y Parasitología Lopa Murillo Juan Manuel

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TRÁFICO VESICULAR DE PROTEINAS DEL RE AL GOLGISOMA La célula necesita modificar sus moléculas, almacenarlas hasta que las necesite, y descargas a la superficies cuando lo necesite. Esto es posible gracias a lo largo de dos vías: la biosintética y la secretora (exocítica y endocitica). Luego de la síntesis de novo (de moléculas complejas a simples), las proteínas ingresan al RE, donde son sintetizadas por proteínas chaperonas, para posteriormente trasladarse al C. Golgi por gemación y fusión de vesículas. A esta etapa se le denomina “via por defecto” ya que las proteínas (bien plegadas) van hacia el Golgi sin requerir algún tipo de señal; a partir del Golgi recién requieren de algún tipo de señal. Una vez en el C. Golgi (para la síntesis glucídica), los glúcidos del Golgi se unen como cadenas de oligosacáridos a las proteínas y lípidos exportados del RE, estos oligosacáridos actuarán de señales que dirigirán las proteínas posteriormente. El Golgi presente dictiosomas (los cuales varia el número según la especie), cada dictiosomas poseen entre 4 a 6 cisternas. Posee tres partes, una cara cis (hacia el núcleo), una medial (centro) y trans (hacia el plasmalema), y en cada extremo una red cis Golgi (CGN) y una red trans Golgi (TGN). Las vesículas del RE emergen desde regiones especializadas llamadas “elementos transicionales” los cuales en el rugoso están libres de ribosomas. Aunque aquí no se necesiten señales, se puede emplear algunas para favorecer el proceso. Un tipo de chaperona actúan como control de calidad, las que no estén correctamente plegadas y formadas, son retenidas, o unidas a la proteína de unión especial BiP o agrupadas sin empaquetar y posteriormente degradadas. El RE es como una prisión abierta para las proteínas residentes: no impide que salgan, pero si lo hacen son regresadas al RE. La retención de “proteínas solubles residentes” en el RE está dado por una señal de clasificación constituida por una secuencia corta de cuatro aminoácidos: KDEL (LysAsp-Glu-Leu) u otra similar. Por ejemplo: si por ingeniería genética se elimina la señal de retención en RE de la proteína BiP, se observa como la proteína es secretada al exterior, y si se le transfiere a una proteína que normalmente es secretada, ahora queda retenida en el RE. La brefeldina A, se observa bloquea la secreción de proteínas al desorganizar al complejo Golgi, al aplicarla se observa cómo se quedan retenidas las proteínas en el RE. Algo contrario sucede con el nocodazol, que bloquea el retorno de las vesículas desde el Golgi al RE. En el RE se añade un mismo tipo de N-oligosacárido a muchas proteínas diferentes y este se modifica profundamente mientras permanece en el RE. En el Golgi se modifica aún más, en los mamíferos existen dos grandes tipos resultantes: los 1|Página

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oligosacáridos ricos en manosa (sin azucares añadidos e el Golgi, solo dos NAG y residuos de manosa) y los complejos (tienen más de dos NAG originales y galactosas y residuos de ácido siálico, y a veces fucosa). Los oligosacáridos complejos se generan cambiando modificaciones posteriores de oligosacáridos originales, añadido en el RE. Las proteínas exportadas del RE van al Golgi en sentido cis, medial y trans respectivamente, para completar la glucosilación. Cada cisterna tiene sus propias enzimas, así el dictiosoma se convierte en una unidad de procesamiento múltiple, constituyendo una secuencia bioquímica (pág. 648). Se cree que el transporte es por gemación de vesículas, este mecanismo molecular de transporte fue descrito utilizando sistemas in vitro. En las electromicroscopias se observa pequeños túbulos que parecen interconectar algunos dictiosomas. Por ejemplo, en el medial se separa los residuos de manosa y se adiciona NAG, en el trans se adiciona galactosa y ácido siálico (fig. 13-14). No solo las N-oligsacáridos son alterados en el Golgi, por ejemplo: algunas proteínas tienen azucares añadidos a laos OH de las cadenas laterales de determinadas serinas o treoninas. Esta O-glucosilación se le añade la NAG y después unos pocos residuos de azúcar. De estas proteínas las que están más glucosiladas son las proteínas nucleares de proteoglicanos, los cuales se modifican en el Golgi produciendo proteoglucano, se produce polimerizando uno o más cadenas de glucosaminoglucano (formado por repeticiones de disacáridos). Estos azúcares son altamente sulfatados después que los polímeros se hayan formado en el Golgi, lo cual depende de un dador se sulfato (3´-fosfodenosina 5´-fosfosulfato, o PAPS, de 3´phosphoadenosine-5´phosphosulfate) que es traído del citosol a lado trans. Para la construcción de los oligosacáridos del Golgi se requiere un proceso diferente a la del ADN o ARN; ya que envés de copiar un molde a través de pasos idénticos y repetitivos, aquí se requiere de una enzima diferente en cada paso, siendo cada producto el substrato de a siguiente enzima de la serie. Puede ser que los oligosacáridos hagan que un a glicoproteína sea relativamente resistente a la digestión de una proteasa, pudiendo haber provenido de una célula eucariota ancestral a la cual le permitiera cierta flexibilidad a la pared bacteriana dándole protección.

DEL TGN A LOS LISOSOMAS Este mecanismo está bien estudiado, es un proceso selectivo. Metchnikoff en 1890 fue el primero en estudiar los lisosomas marcándolos con una sonda fluorescente al pH. Los lisosomas son vesículas con alrededor de 40 tipos de enzimas hidrolíticas (hidrolasas ácidas), estas enzimas se expresan a pH 5, el mismo que se mantiene en el lumen del lisosoma, aislándolo del citosol de pH 7.2. Posee proteínas de transporte que permiten que escapen los productos finales de la digestión como los aminoácidos azúcares y nucleótidos; para ser reutilizados en la célula. Contienen una bomba de protones que hidroliza ATP para bombear H+ al interior del lisosoma, manteniendo el pH ácido. La mayoría está altamente glucosiladas, para protegerse de las proteasas lisosomales del lumen.

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Los materiales endocitados son llevados a los endosomas antes de ser liberados en los lisosomas, estos endosomas tienen un pH 6 no tan bajo como los lisosoma (esto ayuda a mantener uno la molécula a su receptor). A veces los lisosomas son considerados como una colección heterogénea de orgánulos distintos cuya característica común es un elevado contenido de enzimas hidrolíticas. Las vacuolas son lisosomas que actúan generalmente como reservorios de fluidos (muy grandes en vegetales y hongos), pero también actúan como reservorios de productos de desecho o para degradación, incrementando su volumen de una forma económica. Cumplen una función importante como aparato homeostático (para que resista las variaciones de su entorno), también mantiene los niveles de pH adecuados (aumentando o disminuyendo los niveles de H+ en la célula), o para mantener una presión de turgencia constante (cambiando la presión osmótica regulando el ingreso de fluidos). Existen por lo menos tres vías para la digestión de los lisosomas. Uno de ellos son los endosomas tempranos, los cuales algunos de ellos son reciclados al plasmalema, otros se dirigen a los endosomas tardíos (con un pH 6) para fusionarse y posteriomrnete forman un lisosoma (este proceso no se conocen muy bien). Una segunda ruta toman los materiales destinados a degradarse, en un proceso denominado autofagia, en este proceso se supone que el orgánulo o cualquier estructura destinada es envuelto por membranas derivadas del RE, generándose un autofagosoma el cual se cree que se fusiona con un lisosoma o un endosoma tardío. Por ejemplo; cuando se suministra pentobarbital, el RE liso que prolifera es eliminado por medio de este proceso cuando la droga es retirada. La tercera ruta proporciona materiales a los lisosomas para realizar la fagocitosis, formándose un fagosoma, se cree que se transforma en lisosoma de la misma forma que en la autofagia. Podría existir una cuarta ruta controlada por ciertas señales de la secuencia KFERQ, de lisina (K), fenilalanina (F), glutamato (E), arginina (R) y glutamina (Q). Se conoce antecedente de proteínas como el factor básico de crecimiento de los fibroblastos o la intereuquina-1, llegan a la superficie celular sin pasar la ruta clásica del RE y el Golgi. Es posible que bombas proteicas impulsadas por ATP proporcionen sistemas de transporte “privados a proteínas especializadas como el factor feromona a. La selección de las proteínas con debido a un solo marcador en forma de grupos de manosa 6-fosfato (M6P), los cuales solo se añaden a los N-oligosacáridos probablemente cuando estaban en la CGN. Estos son reconocidos por los receptores M6P ubicado en la TGN, estos ayudan a la gemación de vesículas fusionándose con endosomas tardíos. El receptor M6P une su oligosacárido a pH 7 en la TGN y lo libera a pH 6 en los endosomas tardíos, aquí la enzima se disocia y son recuperados por endosomas tempranos a la TGN. No se sabe si requiere de un péptido señal para lograr este proceso o si lo hace por defecto, algunos receptores se dirigen hacia el plasmalema para recapturar las hidrolasas escapadas. Este proceso de reciclaje se le denomina ruta 3|Página

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basurero y fue descubierto en células humanas defectuosas de hidrolasa lisosomal. Por ejemplo, la enfermedad de Hurler, en la cual no es funcional la enzima para la rotura de los glucosaminoglucanos, acumulando grandes cantidades de compuestos no digeridos, estas enfermedades son conocidas como enfermedades de acumula lisosomal. Los grupos de M6P se añaden a las glicoproteínas adecuadas, esto permite una clasificación correcta de segregación vesicular hacia los lisosomas; pero también requiere de un reconocimiento específico de las hidrolasas. La adición de M6P las hidrolasa esta catalizada por dos enzimas secuenciales, una es una fosfotransferasa con lugar de reconociendo y un lugar catalítico.; cuando está unida la fosfotransferasa se añade NAG-P a una o dos manosas de cada oligosacárido, esto elimina el residuo NAG, creando un marcado de la M6P. Incrementa 10000 veces su constante de afinidad de 105 litros/mol a 109litros/mol. La enfermedad de Hurler es denomina enfermedad de inclusión celular (enfermedad celular I), en este enfermedad las hidrolasas han desaparecido de los fibroblastos formando grandes inclusiones en las células de los pacientes, es debido a un defecto genético. En la enfermedad celular I, han desaparecido y se hallan en la sangre, se debe a una NAG-fosfotransferasa defectuosa o ausente, a cual no es fosforilada en la TGN y por lo tanto no son empaquetadas, con ello se descubrió que la M6P era la señal de clasificación lisosomal.

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