TRANSPORTE INTRACELULAR, SECREÇÃO, ENDOCITOSE E FAGOCITOSE

Transcrição

1 TRANSPORTE INTRACELULAR, SECREÇÃO, ENDOCITOSE E FAGOCITOSE

2 VISÃO GERAL DA CÉLULA COMPARTIMENTALIZAÇÃO DELIMITADA POR MEMBRANAS

3 Visão geral da principal via de distribuição de proteínas nas células eucarióticas

4 1-protein sorting

5 Retículo endoplasmático e Ribossomos (Síntese de proteínas) Micrografia eletrônica dos ribossomos aderidos ao RE rugoso em uma célula pancreática acinar. A maior parte das proteínas sintetizadas são preparadas para a secreção e por isso a maioria dos ribossomos estão aderidas a parede externa do RE. Cortesia de G.Palade (cap16 Biol.Mol.Cel 5ª.ed)

6 Caminho secretório O processo secretório foi deteminado por adição de aminoácidos radioativos incorporados à proteínas em um experimento denominado de chase. Com esta marcação das proteínas (demonstrada por autoradiografia) foi definido o processo de secreção celular. Foi descrito em células pancreáticas George Palade e col. RE-rugoso Golgi Vesículas secretórias Exterior celular

7 Seqüências sinais direcionam proteínas para o endereço celular correto a) Sequencial b) Conformacional

8 Hipótese do sinal proteínas direcionadas para RE Proteínas secretadas Proteínas modificadas pós-tradução

9 Como as proteínas são direcionadas pra o RE Co-translacional Ocorre concomitante à síntese de proteínas 1 - A sequência sinal emerge do ribossomo e é reconhecido pelo SRP (particula de reconhecimento do sinal) 2 - O SRP auxilia na ligação do complexo para a membrana do RE por ligação com o receptor de SRP 3 - SRP é liberado, o ribossomo liga-se ao complexo de translocação e a proteína nascente é inserida dentro da membrana através de um canal. 4 - A proteína volta a ser sintetizada 5 - O peptídeo sinal é clivado por uma enzima sinal peptidase, liberando a proteína na luz do RE.

10 Proteína solúvel Sinal sequência liga-se ao SRP (Particula de Reconhecimento do Sinal) O translocador abre o poro permitindo a entrada da proteína denaturada como um loop Peptidase cliva entre a porção sinal (vermelho) liberando o polipetídeo para o lúmem do RE O peptídeo sinal altamente hidrofóbico é liberado de forma lateralmente na bicamada lípidica e a seguir é degradado.

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13 Processamento de proteínas de membrana Simples passagem Multíplas passagens

14 Topologia de algumas proteínas integrais de membrana Tipo I Contém segmento hidrofóbico e sequência-sinal Tipo II e III O segmento hidrofóbico é a sequência-sinal e local de ancoragem na membrana Tipo IV Vários segmentos hidrofóbicos produzem multiplas passagens pela membrana. O próprio segmento hidrofóbico funciona como sequência sinal

15 Modificação pós-tradução de proteínas Glicosilação de proteínas é um processo co-tradução. Uma Asn na cadeia nascente recebe a transferência de um oligossacarídeo inteiro pela ação de oligossacarídeo transferase (OST) um enzima ligado a membrana. A proteína glicosilada : 1) Secretada para a membrana plasmática ou excretada para fora da célula 2) Direcionada para o lisossomo

16 TRANSLOCAÇÃO DAS PROTEÍNAS SECRETORAS ATRAVÉS DA MEMBRANA DO RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO (RE) V-2- SRP

17 Tipos diversos de transporte: a) via poro nuclear b) via translocadores c) via vesículas

18 TRANSPORTE VIA PORO NUCLEAR DNA POLIMERASE RNA POLIMERASE HISTONAS Poros permitem a passagem livre de pequenas proteínas < 15kDa Proteínas maiores são barradas se não possuirem seqüência sinal, e se >90kDa exigem gasto de energia (GTP) O sinal de sequência não é clivado nas proteínas nucleares

19 Proteínas são transportadas através do poro nuclear em um ciclo de várias etapas. Proteina com NLS (sinal de localização nuclear) liga-se a importina complexada com GTP-Ran e o complexo todo liga-se a proteína do poro nuclear promovendo a importação da proteina com NLS. No interior do núcleo, uma proteina chamada GEF-Ran (troca GDP por GTP) modificando a conformação de Ran e liberando a carga (proteína) no núcleo. No caminho inverso, Ran-GTP liga-se a exportina e material nuclear é transportado para o citoplasma via poro nuclear. No citoplasma GTP-Ran é hidrolizado para GDP-Ran e se torna pronto para carregar outras proteínas para o interior do núcleo.

20 Tipos diversos de transporte: a) via poro nuclear b) via translocadores c) via vesículas

21 Via translocadores Transporte de proteínas citosol-mitocôndria -compartimentos apresentam composições protéicas diferentes -translocação é pós-traducional -translocação depende de sinais

22 TIM TOM Importação de proteínas para o interior da matriz mitocondrial. 1) Proteínas precursoras (contém a sequênciasinal) são produzidas em ribossomos citosólicos e mantidos em estado sem enovelamento ligadas a chaperona Hsc70 2) 2) Ligação ao receptor na membrana externa da mitocôndria 3) A proteína + Hsc70 entra pelo poro de translocação TOM (Translocon of outer membrane) que está em uma região da membrana externa bem próxima a membrana interna da mitocôndria que contem um outro poro de translocação TIM 4) TIM (translocon of the internal membrane). Proteína precursora entra para a matriz e uma protease corta a sequência sinal e Hsc70 também é liberada 5) A proteína é enovelada (3D) apropriadamente e se torna funcional.

23 Tipos diversos de transporte: a) via poro nuclear b) via translocadores c) via vesículas

24 Síntese de fosfolípideos Reticulo endoplasmático liso

25 Transporte via vesículas Vesículas de transporte brotam de um compartimento doador e se fundem com o compartimento receptor, transferindo assim o conteúdo de proteínas solúveis ou de membranas

26 TIPOS DE COBERTURA DAS VESÍCULAS 1) Clatrina - media transporte entre o aparelho de Golgi e a membrana plasmática. 2) COP I - Recobre vesículas formadas no pre-golgi e nas cisternas mediando o transporte entre o RE e Golgi. 3) COP II - Recobre vesículas formadas no Retículo Endoplasmático mediando o transporte entre o RE e Golgi.

27 Formação e degradação da cobertura de clatrina Video formação clatrina

28 Topologia do caminho secretório - A luz do RE e do aparelho de Golgi são topológicamente equivalente ao exterior da célula. - Aquela porção da cadeia de proteína que são translocadas para o retículo endoplasmático serão expostas na superfície celular quando transportados para a membrana plasmática.

29 Transporte vesícular do RE para o Golgi. Proteínas e lípideos são transportados do RE para o Golgi em vesículas que brotam da membrana do RE e fundem-se com compartimentos intermediários RE-Golgi (ERGIC). proteínas na luz do RE vesículas Golgi

30 Transporte vesícular do Golgi para o RE - proteínas residentes do RE. Proteínas destinadas a permanecer no RE são marcadas por sinal de sequência Lys- Asp-Glu-Leu (KDEL) ao C-terminal da proteína. As proteínas são dirigidas para o Golgi sem nenhuma seletividade através do caminho secretório As proteínas contendo KDEL são reconhecidas por um receptor em ERGIC no compartimento intermediário RE-Golgi e seletivamente retornam ao RE proteínas de volta ao RE vesículas Golgi

31 Transporte vesícular do Golgi para a membrana plasmática e lisossomos. Proteínas são distribuídas na parte de trans- Golgi e transportadas em vesículas para seu destino final. Na ausência de sinal, proteínas são enviadas para membrana plasmática por secreção constitutiva. Golgi vesículas Proteínas podem atingir outros destinos quando existe um sinal (por ex. receptor Man-6-P) endereço para o lisossomo, ou quando recebem estímulo externo (hormônio) e enviam as proteínas para a membrana plasmática por secreção regulada Membrana plasmática lisossomos Video-Secreção de proteinas

32 LOCALIZAÇÃO LISOSSOMAL (Enzimas para o lisossomo) Enzimas lisossomais migram do cis-golgi na qual resíduo de manose foi fosforilado (man-6-p) e é alvo para ligação com o receptor de Manose-6-P (imobilizado na membrana da vesícula) direciona então as proteínas para o lisossomo (baixo ph promove a dissociação do receptor e proteína)

33 ENDOCITOSE E FORMAÇÃO DE LISOSSOMO. Moléculas são internalizadas pela célula através de vesículas endocíticas, formando os endossomos. Componentes da membrana são reciclados para formar os endossomos. Vesículas do Golgi carregando hidrolases ácidas se fundem com os endossomos, isto matura para formar os lissossomos depois que eles recebem todas as enzimas lisossomais.

34 Lisossomos na fagocitose e autofagia Na fagocitose, grandes partículas (como bactérias ou células) são incorporados dentro de vácuolos ou fagossomos. Na autofagia, organelas internas (tais como mitocôndria) são incorporadas por fragmentos de membrana do RE, formando os auto-fagossomos. Ambos fagossomos e autofagossomos fundem-se aos lisossomos formando grandes fagolisossomos, que digerem totalmente seus conteúdos de lipideos, carboidratos e proteinas.

35 Fagocitose (fagossomos) É uma forma especial de endocitose, na qual grandes partículas são ingeridas (microorganismos e células mortas) com destino ao lisossomo Nutrientes (aminoácidos, monossacarídeos, etc) Em protozoários é uma forma de alimentação -em mamíferos: macrófagos, neutrófilos e células dendríticas Macrófago de camundongo comendo hemácias Video 5

36 Molecular Cell Biology Harvey Lodish Arnold Berk Lawrence S. Zipursky Paul Matsudaira David Baltimore James Darnell Fourth EditionW. H. FREEMAN Molecular Biology of the Cell Fourth Edition Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter The Cell A Molecular Approach Geoffrey M. Cooper Boston University INTERNET LIVROS DIGITAIS DISPONÍVEIS