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DISTRIBUCIÓN Y TRANSPORTE DE PROTEÍNAS

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DISTRIBUCIÓN Y TRANSPORTE DE PROTEÍNAS
  1. Retículo Endoplásmico (RE)
    1. Es una red de túbulos y sacos (cisternas) que se extiende de la membrana nuclear por todo el citoplasma. Hay dos tipos distintos de RE que realizan diferentes funciones en la célula, estos son: RE rugoso y RE de transición
      1. 1. SECRECIÓN DE PROTEINAS. El retículo endoplásmico es el primer cruce de caminos en la distribución de las proteínas.
        1. Las proteínas destinadas a la secreción, a los lisosomas o a la membrana plasmática se traducen en los ribosomas unidos a membrana y son transferidas al RE rugoso mientras aún se traducen.
        2. 2. MARCAJE DE LAS PROTEÍNAS PARA DIRIGIRSE AL RE. Las proteínas pueden ser translocadas al RE durante su síntesis en los ribosomas unidos a la membrana (traslocación cotraduccional) o una vez que la traducción se ha completado en los ribosomas libres del citosol (Translocación postraduccional)
          1. Translocación cotraduccional. 1) a medida que la secuencia señal emerge del ribosoma, es reconocida y unida a la partícula de reconocimiento de la señal (PRS). 2) La PRS acompaña al complejo hasta la membrana del RE, donde se une al receptor de la PRS 3) La PRS se libera, el ribosoma se une a un tranlocon y la secuencia señal se inserta en un canal de membrana. 4) La secuencia señal abre el translocon, se reanuda la traducción, y la cadena polipeptídica en crecimiento es translocada a través de la membrana. 5) La escisión de la secuencia señal por la peptidasa de la señal libera el polipéptido en la luz del RE
            1. TRANSLOCACION POSTRADUCCIONAL. Las proteínas destinadas a una internalización postraduccional se sintetizan en ribosomas libres y se mantienen en una conformación desplegada mediante chaperonas citosólicas. Sus secuencias señal son reconocidas por el complejo Sec62/63, que está asociado con el translocon en la membrana del RE. La proteína Sec63 también está asociada con una proteína chaperona (BiP), que actúa como un "trinquete" molecular dirigiendo la translocación de la proteína al interior del RE.
            2. 3. INSERCIÓN DE PROTEÍNAS EN LA MEMBRANA DEL RE. Las proteínas destinadas a incorporarse en la membrana plasmática o en la del RE, Golgi o lisosomas se insertan inicialmente en la membrana del RE en lugar de ser liberadas a la luz. Son transportados a lo largo de la ruta RE----> Golgi----> Membrana plasmática o lisosomas como componente de la membrana, en lugar de como proteínas solubles.
              1. INSERCIÓN DE UNA PROTEÍNA DE MEMBRANA CON UNA SECUENCIA SEÑAL SUSCEPTIBLE DE ESCISIÓN Y UNA ÚNICA SECUENCIA DE DETENCIÓN DE LA TRANSFERENCIA. La secuencia señal se escinde a medida que la cadena polipetídica atraviesa la membrana, por lo que el extremo amino terminal de la cadena polipeptídica queda expuesto a la luz del RE. La translocación es interrumpida cuando el translocon reconoce una secuencia transmembrana de detención de la transferencia, de moso que el translocon se cierra y la proteína sale del canal lateralmente y se ancla en la membrana del RE. El extremo carboxilo teerminal se encuentra en la cara citoplasmática.
                1. INSERCIÓN DE PROTEÍNAS DE MEMBRANA CON SECUENCIAS SEÑAL INTERNAS QUE NO SE ESCINDEN. Las secuencias señal internas que no se escinden pueden dar lugar a la inserción de cadenas polipeptídicas en cualquier orientación en la membrana del RE.
                2. 4. PLEGAMIENTO Y PROCESAMIENTO DE PROTEÍNAS EN EL RE. Las cadenas polipeptídicas se pliegan en su conformación tridimensional correcta en el RE, asistidos por chaperonas moleculares que facilitan el plegamiento de las cadenas polipeptídicas. En el RE también tiene lugar la N-glicosilación y la adición de los anclajes GPI.
                  1. La chaperona molecular BiP se une a las cadenas polipeptídicas cuando atraviesan la membrana del REy favorece el plegamiento y el ensamble de proteínas.
                  2. 5. CONTROL DE CALIDAD EN EL RE. Muchas proteínas secretoras no se pliegan correctamente la primera vez. Las chaperonas detectan las proteínas plegadas incorrectamente y las reciclan a través de la vía de plegamiento. Aquellas proteínas que no pueden ser correctamente plegadas son desviadas de la vía secretora y marcadas para su degradación.
                    1. PLEGAMIENTO DE PROTEINAS POR CALRETICULINA.
                      1. RESPUESTA A PROTEÍNAS NO PLEGADAS
                      2. 6. RE LISO Y SÍNTESIS DE LÍPIDOS. El RE es el sitio principal de síntesis de lípidos en las células eucariotas, y el RE liso abunda en las células que tienen un metabolismo lipídico activo y que realizan la destoxificación de fármacos liposolubles.
                        1. SINTESIS DE FOSFOLIPIDOS
                          1. TRANSLOCACION DE LOS FOSFOLIPIDOS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA DEL RE
                          2. 7. EXPORTACIÓN DE PROTEÍNAS Y LÍPIDOS DESDE EL RE. Las proteínas y los lípidos son transportados en vesículas desde el RE al aparato de Golgi. Las secuencias señalizadoras intervienen en el empaquetamiento selectivo de las proteínas. Las proteínas residentes en el RE se marcan con otras secuencias señalizadoras que determinan su regreso al RE desde el Golgi a través de una vía de reciclaje.
                          3. APARATO DE GOLGI
                            1. Participa en el procesamiento y en la distribución de las proteínas, así como en la síntesis de lípidos y polisacáridos
                              1. 1. ORGANIZACIÓN DEL GOLGI. Morfológicamente está compuesto por unas bolsas aplanadas, rodeadas de membrana (cisterna) y por vesículas asociadas. También está constituido por cuatro regiones: Red cis del Golgi, apilamiento del golgi (dividido en subcompartimientos medial y trans) y la red trans del golgi.
                                1. 2. GLICOLISACIÓN DE PROTEÍNAS EN EL GOLGI. Los N-oligosacáridos añadidos a las proteínas en el RE son modificados en el Golgi. Aquellas proteínas destinadas a los lisosomas son fosforiladas específiamente en los residuos de manosa. En el Golgi también tiene lugar la O-glicosilación.
                                  1. 3. METABOLISMO DE LÍPIDOS Y DE POLISACÁRIDOS EN EL GOLGI. El aparato de Golgi es el lugar en donde se sintetizan los glicolípidos, la esfingomielina y los polisacáridos compuestos de la pared celular vegetal.
                                    1. 4. DISTRIBUCIÓN Y EXPORTACIÓN DE PROTEÍNAS DESDE EL APARATO DE GOLGI. La vía secretora constitutiva, que está presente en todas las células, da lugar a una secreción de proteínas continua no regulada. Algunas células también poseen una vía secretora regulada diferente, a través de la que secretan proteínas específicas en respuesta a señales ambientales.
                                      1. Las proteínas se distribuyen en la red trans del Golgi para ser empaquetadas en vesículas de transporte que se dirigen a ser secretadas, a la membrana plasmática, a los lisosomas o a las vacuolas de las levaduras y plantas.
                                    2. MECANISMO DE TRANSPORTE DE LAS VESÍCULAS
                                      1. El transporte de las vesículas es una actividad celular fundamental, responsable del tráfico molecular entre diversos compartimientos rodeados por membrana específicos. Por lo tanto, la selectividad de dicho transporte resulta clave para mantener la organización funcional de la célula.
                                        1. 1. APROXIMACIONES EXPERIMENTALES AL CONOCIMIENTO DEL TRANSPORTE DE LAS VESÍCULAS. El mecanismo de transporte de las vesículas se ha determinado mediante el estudio de mutantes de levaduras, de sistemas reconstruidos de células libres y de vesículas sinápticas, visualización del tráfico de proteínas a través de la vía secretora y análisis proteómico.
                                          1. 2. SELECCIÓN DE LA MERCANCÍA, PROTEÍNAS DE REVESTIMIENTO Y GEMACIÓN CELULAR. Las vesículas de transporten que llevan proteínas secretoras desde el RE a otros compartimientos posteriores están recubiertas con proteínas de la cubierta citosólica, y por tanto se denominan vesículas cubiertas.
                                            1. Se conocen tres familias de proteínas de cubierta de las vesículas: Clatrina, transporta su mercancía en sentido retrógado desde la red trans del Golgi; la COPI, se encarga de recuperar proteínas residentes del CIREG y la red cis del Golgi; la COPII transportan su mercancía del RE al aparato de Golgi.
                                              1. Las moléculas específicas que se transportan se seleccionan por medio de complejos de pequeñas proteínas de unión a GTP (en este caso la ARF) y proteínas adaptadoras que se asocian a las proteínas de cubierta.
                                              2. 3. FUSIÓN DE LAS VESÍCULAS. La unión de las vesículas con la membrana diana adecuada está mediada por interacciones entre pares de proteínas transmembrana (las SNARE, y las efectoras) y pequeñas proteínas de unión a GTP (el Rab), lo que da lugar a la fusión de las membranas. algunos tipos de fusión con la membrana plasmática (exocitosis) tienen lugar en complejos multiproteicos específicos denominados exocistos.
                                              3. LISOSOMAS
                                                1. Los lisosomas son organulos rodeados de membrana que contienen una serie de enzimas capaces de degradar todas las clases de polímeros biológicos (proteínas, ácidos nucleicos, glúcidos y lípidos). Los lisosomas funcionan como el sistema digestivo de la célula, sirviendo tanto para degradar el material capatado del exterior de la célula como para digerir los componentes obsoletos de la propia célula.
                                                  1. 1. HIDROLASAS ÁCIDAS LISOSÓMICAS. Los lisosomas contienen una serie de hidrolasas ácidas que degradan proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos y lípidos. Estas enzimas son activas al pH ácido (aproximadamente 5) del interior de los lisosomas pero no al pH neutro (aproximadamente 7,2) del resto del citoplasma. Para mantener su pH ácido interno, los lisosomas bombardean la membrana lisosómica para atraer iones H+ desde el citosol.
                                                    1. 2. ENDOCITOSIS Y FORMACIÓN DE LOS LISOSOMAS. La formación de los endosomas y de los lisosomas representa una intersección entre la vía secretora, mediante la que se procesan las proteínas lisosómicas, y la vía endocítica, mediante la cual son ingeridas las moléculas extracelulares a partir de la superficie celular. Estas moléculas son transportadas a los endosomas tempranos, que pueden madurar para formar lisosomas a medida que se traen hidrolasas ácidas desde el Golgi.
                                                      1. 3. FAGOCITOSIS Y AUTOFAGIA. Los lisosomas son responsables de la degradación de partículas grandes, ingeridas mediante la fagocitosis, y de la digestión gradual de los propios componentes de la célula mediante la autofagia (también desarrolla un papel importante en la muerte celular programada)
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