Transporte vesicular: transporte de substâncias através de vesículas. Aparelho de Golgi

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1 Transporte vesicular: transporte de substâncias através de vesículas Aparelho de Golgi

2 Transporte vesicular Ptns recém sintetizadas entram na rota biossintética secretora do RE; Ptnas passam por compartimentos onde são modificadas; Vesículas que transportam uma carga determinada saem de um compartimento doador e se fusionam a um compartimento aceptor;

3 Aparelho de Golgi É um dos principais sítios de síntese de carboidratos, bem como, uma estação de classificação e de destinação para produtos do RE; Grande proporção dos carboidratos que são produzidos no golgi são conectados como cadeias laterais de oligossacarídeos em muitas ptns e lipídeos que o RE envia;

4 O lúmen de cada compartimento é topologicamente equivalente ao exterior da célula e esses compartimentos estão todos em constante comunicação;

5 O complexo de Golgi é uma organela com membrana, formada por várias compartimentos ordenados na forma de pratos empilhados; Cada pilha de Golgi é composta de 2 faces distintas: uma de entrada (Cis) e outra de saída (Trans). Ambas estão conectadas a compartimentos especiais (Cis-Golgi-Network e Trans-Golgi- Network), que são compostos por uma rede de estruturas tubulares em forma de cisterna

6 1 - Porção cis Golgi Network= voltada para o RE rugoso = recebe vesículas; 2 Porção média = entre cis/trans = só processamento; 3 Porção trans Golgi Network = voltada para a membrana plasmática = envia vesículas. A comunicação entre compartimentos é por meio de vesículas de transferência.

7 É no Golgi que ocorre a síntese de carboidratos e é a estação de separação e distribuição dos produtos do RE; Muitos carboidratos celulares são sintetizados no Golgi: Pectina e Hemicelulose da parede celular de células vegetais e as glicosaminoglicanas na matriz extracelular das células animais; Uma grande proporção dos carboidratos que o Golgi produz estão ligados a oligossacarídeos de proteínas e lipídios provenientes do RE; Certos oligossacarídeos servem como marcas para o direcionamento específico de proteínas para diferentes destinos.

8 O Golgi é abundante em células que são especializadas em secreção. Exemplo: as células caliciformes (globet) do intestino, que produzem grande quantidade de muco rico em polissacarídeo na luz do intestino. Nessas células, grandes vesículas são encontradas na parte do Trans-Golgi-Network.

9 O transporte de vesículas do RE para o Golgi se dá a partir de vesículas, nos chamados elementos de transição do RE, que são quase totalmente livres de ribossomos e que fundem-se à membrana do Cis-Golgi-Network, transferindo proteínas e lipídios sintetizadas pelo RE.

10 O tráfego entre RE e o Golgi é bidirecional RE Golgi O tráfego de retorno tem duas funções principais: -Manter quantidades estáveis de membranas em cada compartimento -Recuperar proteínas do compartimento doador que são necessárias para o seu normal funcionamento

11 Proteínas residentes do RE são seletivamernte recolocadas ou redirecionadas para o RE a partir do Cis- Golgi-Network. KDEL (Lisina, ácido aspártico, ácido Gluâmico e Leucina) é o sinal de retenção no RE.

12 Proteínas do Golgi retornam para o RE quando a célula é tratada com a droga Brefeldina A que promove a ruptura do Golgi. Normal Manosidase Tratada com Brefeldina A

13 A saída do RE pode ser considerada como ponto de controle de qualidade de proteínas. Se a conformação de uma proteína ou montagem das sub-unidades protéicas não for completada no RE, a proteína é degradada.

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15 Duas classes de oligossacarídeos N-ligados estão associadas a glicoproteínas de mamíferos: Oligossacarídeos ricos em manose e oligossacarídeos complexos;

16 As cadeias de oligossacarídeos são processadas no Golgi

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18 As cisternas do Golgi são organizadas como uma série de compartimentos de processamento: Cis= contínuo com o Cis-Golgi- Network; Medial= central; cisterna Trans= contínuo com o Trans-Golgi- Network.

19 A diferença funcional entre as subdivisões do Golgi Cis, Medial e Trans foi a descoberta, através da localização, em regiões distintas, de enzimas responsáveis pelo processamento dos oligossacarídeos N-ligados. Corado com ósmio Não corado Identificação de enzimas

20 Muitas proteínas são modificadas pela adição de oligossacarídeos em grupos OH de cadeias laterais de serina e treonina: Esses oligossacarídeos são denominadaos de O-ligados; Os carboidratos da membrana celular estão voltados para o lado da membrana que é topologicamente equivalente ao lado de fora da célula.

21 Qual a função da glicosilação?

22 Maioria das funções ainda são desconhecidas; Tornar uma glicoproteína mais resistente a ação de proteases; Direcionar o transporte de ptns; Regulação;

23 Lisossomos

24 Lisossomos São organelas citoplasmáticas, onde ocorre a maioria da digestão intracelular; Existem mais de 40 tipos de enzimas hidrolíticas ácidas (ph=5.0); A membrana do lisossomo é rica em glicoproteínas e proteínas de transporte dos produtos de degradação.

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27 Função: digestão intracelular. Quebra de restos intra e extracelulares, destruição de microorganismos fagocitados e produção de nutrientes para célula O que é digerido???? Material de endocitose; Organelas e moléculas (reciclagem).

28 Estrutura Esféricas e de tamanho variável. Formadas por uma bicamada lipídica. Identificação = fosfatase ácida. Podem acumular material não digerido corpo residual. Face interna revestimento de carboidratos proteção contra a ação do conteúdo lisossomal.

29 Formação dos lisossomos A partir do complexo de Golgi. 1 A partir da face trans vesículas com enzimas pré-lisossomais. 2 - Endossomos formação de ph ácido bombas de prótons (próton-atpases): Resultados: ph abaixo de 6; Dissociação das pré-enzimas dos receptores.

30 Lisossomos

31 ph de lisossomos e endossomos Visualização histoquímica dos lisossomos. Precipitado de fosfato de chumbo para localizar a fostatase ácida. V= ph 5.0 Lis., A e Ve= ph liso. 5.5 e endo 6.5. Proteínas são marcadas com subst. Fluorescente e fagocitadas.

32 Vacúolos de plantas e fungos são lisossomos versáteis; de 30 a 90% do vol. Celular; Várias funções: Estoque de nutrientes; produtos de excreção; compartimento de degradação.

33 Materiais são transportados para os lisossomos por diversos caminhos; Três caminhos de degradação encontram-se nos lisossomos: 1. Endocitose; 2. Autofagia e 3. Fagocitose; Os lisossomos são centrais de encontro.

34 Autofagia Uma mitocôndria possui meia vida de 10 dias no fígado; O processo de autofagia começa com o empacotamento da organela por membranas de RE criando um autofagossomo que então se funde com os lisossomos;

35 Como as proteínas lisossômicas são reconhecidas no Aparelho de Golgi?

36 Network por proteína receptora ligada à membrana que reconhece Receptores de M-6-F na membrana do Trans-Golgi-Network formam vesículas especiais de transporte cobertas por clatrina; O receptor se liga à M-6-P em ph=7 no Trans-Golgi-Network e se solta a ph= 6 no Enzimas lisossomais são separadas de outras proteínas no Trans-Golgimanose-6-fosfato (que foi introduzida no cis-golgi-network). endossomo tardio.

37 Síntese do marcador de manose-6- fosfato na hidrolase lisossomal

38 Um sinal derivado da estrutura tridimensional da proteína é necessário para o reconhecimento pela N-acetil-glicosamina fosfotransferase; Defeitos na enzima N-acetil-glicosamina fosfotransferase causa doenças de depósito;

39 Síntese das enzimas lisossomais 1 - Síntese a partir dos ribossomos formação da préenzima; 2 No retículo endoplasmático glicosilação da préenzima; Adição de açúcar no resíduo de asparagina (N-ligado). 3 Complexo de Golgi Na rede cis adição de manose-6-p na pré-enzima. Na rede trans ligação aos receptores. 4 Endossomos ph ácido desligamento dos receptores. Ativação das enzimas.

40 depois da liberação das enzimas os receptores retornam para rede Trans do golgi e parecem ter um peptídeo sinal KDEL;

41 Endocitose

42 Fagocitose ingestão de microorganismos ou debris celulares via fagossomos > ou = a 250 nm em diâmetro; Fagocitose de hemáceas alteradas por um macrófago.

43 Células fagocíticas especias denominadas de fagócitos profissionais (macrófagos e neutrófilos) podem ingerir partículas grandes. Os macrófagos combatem infecção e removem células danificadas (1011 hemácias velhas são removidas por dia) Um macrófago ingere 25% de seu volume em 1 h; Nos protozoários a fagocitose é uma forma de alimentação;

44 Pinocitose Ingestão de fluidos e solutos via pequenas vesículas < ou = a 150 nm em diâmetro; Cél. Realisa pinocitose constantemente; Ciclo endocítico-exocítico; As vesículas pinocíticas se formam a partir de fossas cobertos por uma proteína denominada CLATRINA na membrana plasmática;

45 Estrutura de uma capa de clatrina Triquélions Formados por cadeias polipeptídicas: 3 grandes e 3 pequenas

46 Formação das vesículas cobertas por clatrina

47 Peptídeo-sinal para endocitose

48 Formação de vesículas de cobertas por clatrina

49 Por volta de 2500 vesículas coberta por clatrina deixam a MP de fibroblastos em cultura a cada minuto; A endocitose poder ser mediada por receptor (ex: absorção de colesterol); A maioria do colesterol no sangue é ligado a proteína na forma de partículas conhecidas como Low-Density-Lipoproteins ou LDL. Quando a célula necessita de colesterol o receptor é sintetizado e enviado à MP. Mais de 25 tipos diferentes de receptores participam da endocitose mediada por receptor.

50 defeitos na entrada de LDL provocam aterosclerose

51 Revestimento Vesicular 1. Exisem 3 tipos de vesículas cobertas bem caracterizadas, que diferem na capa protéica que possuem: vesículas cobertas por clatrina, cobertas por COPIe cobertas por COPII 2. cobertas por clatrina (Transporte seletivo de receptores transmembrana, receptor M6P na memb do TransGolgi Network, receptor de LDL da MP);

52 Proteínas que revestem vesículas

53 Transporte seletivo por vesículas cobertas por clatrina. As proteínas adaptinas ligam-se à receptores de carga e às clatrinas

54 Dinamina

55 2. Vesículas cobertas por COPI- e COPII medeiam, comumente, o transporte do RE e Golgi

56 Modelo da formação da vesícula coberta com coatomer (COPII) Ação da brefeldina A

57 GTPases Controlam a montagem da capa protéica das vesículas Ação da brefeldina A

58 Partículas endocitadas ligadas à receptores podem ter destinos diferentes: 1 reciclados e devolvidos para o domínio da MP de onde vieram; 2 seguir para um domínio diferente da MP mediado por um processo chamado de TRANSCITOSE; 3 seguir para o lisossomo e serem degradados

59 As proteínas receptoras podem ter 3 destinos diferentes na endocitose: 1) retornam p/ MP ex. Receptor de LDL; Transferina 2) lisossomos; 3) novo domínio na MP (transcitose) ex. EGF (fator de crescimento epidermal

60 Caminho endocítico da MP para o lisossomo; Células epiteliais possuem endossomos iniciais e tardios;

61 Dois compartimentos endossomais iniciais em células epiteliais

62 Exocitose

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64 Secreção constitutiva e regulada

65 Três classes de ptnas são separadas no Golgi: Destinadas aos lisossomos: são marcadas com M6P; Proteínas com secreção regulada: marcadas por sinais análogos ao de MP; Maioria das outras ptnas: são transportadas para a superfície celular pela rota secretora constitutiva não-seletiva (rota padrão);

66 O local mais conhecido de direcionamento de substâncias dentro da célula é na rede Trans do Golgi;

67 Formação de vesículas secretoras brotando do trans-golgi-network (células b do pâncreas) Partícula de Ac-ouro ligada à clatrina (vesícula imatura com pro-insulina) Vesícula secretora madura (sem ouro) Exocitose de vesículas secretoras Insulina

68 Proteínas são, muitas vezes, processadas proteolíticamente durante a formação de vesículas secretoras. ex. pro-hormônio propiocortina secretado pela glândula pituitária; Vesículas secretoras esperam perto das MP até serem sinalizadas a liberar seus conteúdos. Produzido:cél. lobo anterior Cél. Lobo intern. (pituitária)

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70 A exocitose regulada é uma resposta local da MP é no citoplasma adjacente (um sinal para secreção é, na maioria das vezes,um mensageiro químico (p.ex., um hormônio que se liga à membrana plasmática); No caso do axônio, é um sinal elétrico que abre canais iônicos de Ca2+. Os componentes da membrana de vesículas secretoras são reciclados. Mastócito de rato com vesículas de histamina. Esfera

71 Vesículas sinápticas se formam a partir de endossomos. Muitos neurônios disparam mais de 1000x por segundo, liberando vesículas sinápticas toda vez.

72 Células polarizadas direcionam proteínas do rede Trans do golgi para o domínio apropriado na membrana (Transcitose); Junções compactas

73 Mecanismos moleculares do transporte vesicular e manutenção da diversidade de compartimentos celulares.

74 Como a célula mantém a diversidade dos compartimentos com as trocas massivas de substâncias entre eles? 1. por marcadores nas membranas

75 Papel postulado das proteínas SNAREs na condução do transporte vesicular ( adaptadores de fusão vesicular) Proteínas SNARE no SN são alvos das toxinas do botulismo e tétano.

76 Dissociação de SNARE

77 Papel postulado das proteínas Rab conferindo especificidade no ancoramento da vesícula de transporte: - fixação e ancoragem das vesículas à membrana alvo;

78 Modelo para o mecanismo de fusão de vesículas mediado por proteínas.

79 Entrada do vírus HIV em linfócitos

80 Modelo para a fusão de membranas mediado por uma proteína viral

81 Fusão de células de inseto infectadas por um baculovírus recombinante expressando o gene do envelope do vírus da Febre Amarela A B