sinte_macromol

Universidade Tecnológica Federal do ParanáDepartamento Acadêmico de Química e Biologia

Profa. Lucia Regina R. Martins

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� OBJETIVO:

� caracterizar aspectos estruturais e funcionais gerais de organelas envolvidas

com a síntese e endereçamento de macromoléculas na célula eucariótica.

Célula Eucariótica:

• processo evolutivo levou à incorporação de membranas que definiram compartimentos

com composição química e funções específicas;

• Organelas celulares: organizam os processos bioquímicos intracelulares; são constituídas• Organelas celulares: organizam os processos bioquímicos intracelulares; são constituídas

por moléculas complexas em constante renovação → síntese e degradação

• síntese de macromoléculas é contínua: proteínas, lipídios, carboidratos, ác. nucleicos

� tópicos:� ribossomos� retículo endoplasmático� complexo de Golgi

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� Ribossomos – estrutura e biogênese

� são partículas (corpúsculos) constituídos por RNA ribossômico (rRNA) associado à proteínas• tipos (procariotos e eucariotos): através do coeficiente de sedimentação Svedberg (S)

�constituídos de duas subunidades: características estruturais e funcionais distintas

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� Ribossomos – estrutura e biogênese

• as subunidades associam-se reversivelmente entre si e com o filamento de RNA mensageiro: polirribossomos (local de síntese proteica; livre no citossol ou associado à membrana do RER)• células com intensa síntese proteica: citoplasma fortemente basófilo

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� Ribossomo em funcionamento:

� subunidades associam-se ao filamento de mRNA � captação moléculas de aminoacil- tRNA, de acordo com a combinação códon – anticódon;� formação de ligação peptídica (peptidil transferase) � saída de tRNA

códon: trinca de nucleotídeos no mRNAanticódon: trinca de nucleotídeos no tRNA5

� Ribossomo em funcionamento:

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� Ribossomos – biogênese

� RNA ribossômico (rRNA): síntese no nucléolo� DNA ribossômico: contém genes codificadores de rRNA (na cromatina: RegiõesOrganizadoras do Nucléolo – NORs); várias cópias no mesmo genoma, localizadas emsequências intercaladas por espaçadores (segmentos de DNA não transcritos – NTS)� muitas proteínas (estrutura nucleolar, componentes de subunidades ribossômicas, enzimas transcricionais e pós-transcricionais)

rDNA

nucléolo: rRNAs (28S, 18S, 5,8S)núcleo: rRNA 5S núcleo: rRNA 5S

associação a proteínas(síntese no citoplasma)

Subunidades (maior e menor)

Exportação para citoplasma(poros da membrana nuclear) 7

� Ribossomos –biogênese

• No nucléolo:� rDNA → transcrição (RNApol I) → rRNA precursor → clivagem (snoRNAs) → rRNAs

• rRNA 5S: transcrição fora do nucléolo (RNApol III) → migração p/ nucléolo → associação para formar subunidade maior (60S)

rRNA 18S: subunidade menor (40S)rRNA 5 S; 5,8S e 28S: subunidade maior (60S) 8

� Retículo Endoplasmático

� presente em todas as céls. eucarióticas;� rede de membranas que delimitam cavidades que se intercomunicam� estende-se a partir do envoltório nuclear� percorre extensões variáveis do citoplasma

� Tipos (M.E.): Retículo Endoplasmático Rugoso ou Granular (RER)Retículo Endoplasmático Liso ou Agranular (REL)

� Funções em comum:� Funções em comum:

� armazenamento de substâncias sintetizadas emsuas membranas (conteúdo das cisternas depende dotipo de retículo e função celular)� suporte mecânico ao citossol (com o citoesqueleto)

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� Retículo Endoplasmático: estrutura geral

� Estrutura da membrana:� lipoproteica (30% lipídios, 70% proteínas)� espessura menor: cadeia hidrocarbônica dos fosfolipídios� assimétrica (RER): fosfatidil(colina, serina, etanolamina) → citossol

esfingomielina, fosfatidilinositol → interior das cisternasglicolipídios e colesterol

� Proteínas (~30 tipos):• glicoproteínas• várias enzimas: hidrolases (ex.: glicose-6-fosfatase → gliconeogênese)

síntese de fosfolipídiostransferases (ex.: glicosiltransferases → adição de oligossacarídeos)

• cadeias transportadoras de elétrons: citocromo b5 e P450• cadeias transportadoras de elétrons: citocromo b5 e P450• RER: proteínas associadas aos ribossomos e translocação de cadeias polipeptídicas.

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� Retículo Endoplasmático Rugoso (RER)

� membranas formam cisternas achatadas;� ribossomos da face citossólica → polirribossomos*� funções: síntese, armazenamento e processamento de proteínas p/ membrana e secreções� M.O.: corantes básicos evidenciam a presença de RER (ergastoplasma); neurônios =

corpúsculo de Nissl*

� Classificação Celular quanto ao local de síntese e destino das proteínas:

1. Síntese em polirribossomos livre no citossol, sem armazenamento no RER- proteínas do citossol ou transportadas para núcleo/mitocôndrias/peroxissomos- ex.: eritroblastos, céls. embrionárias, céls. tumorais- ex.: eritroblastos, céls. embrionárias, céls. tumorais

2. Síntese para interior de cisternas do RER, com exportação direta- complexo de Golgi desenvolvido, ausência de grânulos de secreção- ex.: fibroblastos (secreção de MEC) e plasmócitos (imunoglobulinas)

3. Síntese para cisternas do RER, com armazenamento em organelas ou grânulos:- conteúdo liberado apenas sob estímulo específico- ex.: eosinófilos, neutrófilos, monócitos, macrófagos

4. Síntese e acúmulo de proteínas em vesículas de secreção- rapidamente exportadas por exocitose- ex.: células exócrinas do pâncreas e caliciformes do intestino (enzimas digestivas) 11

� Retículo Endoplasmático Rugoso (RER)

citoplasma de pericário: corpúsculos de Nissl12

� Classificação Celular quanto ao local de síntese e destino das proteínas:

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� Síntese de Proteínas no Retículo Endoplasmático Rugoso

� Proteínas “marcadas” para síntese no RER→ presença de sequência sinal: primeirosegmento polipeptídicos traduzido em ribossomo citossólico (~20 aa)� Partícula Reconhecedora do Sinal (PRS): formada por cadeia de RNA (7S) e proteínas, associa-se à sequência sinal e interrompe a tradução.� reconhecimento da PRS por receptor na membrana do RER� subunidade maior do ribossomo liga-se ao complexo proteico (translocon: abre-se) → dissociação da PRS� translocon insere a cadeia polipeptídica através da membrana e a tradução continua...

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Translocon:

�Complexo Sec 61 (central, associação ao ribossomo)�TRAM (translocador de cadeia associado à membrana)�TRAP (proteína associada ao translocon)�Peptidase sinal�Complexo OST (oligossacaril-transferase)


... À medida que a cadeia polipeptídica cresce:� sequência sinal é retirada (hidrólise: peptidase sinal*)� complexo OST: glicosilação da cadeia polipeptídica**� complexo OST: glicosilação da cadeia polipeptídica**� associação com chaperonas Hsp70 (calnexina, calreticulina, dissulfeto-isomerase, BiP) →

enovelamento proteico (conformação ativa) e “controle de qualidade”� proteínas de secreção: são liberadas no interior do RER

• proteínas de membrana não são liberadas para o interior da cisterna: permanece inserida na membrana do RER (participação da sequência de parada de transferência) → abertura do translocon e difusão lateral da cadeia polipeptídica)*** • formam vesículas e são transportadas para as membranas-alvo: plasmática, Golgi, lisossomos

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GLICOSILAÇÃO DA CADEIA POLIPEPTÍDICA

� oligossacarídeo da membrana do RER, ligado ao dolicol fosfato

�14 resíduos de açúcar: 2 N-acetilglicosamina, 3 glicose, 9 manose� transferência para grupo amino (NH2) do aminoácido asparagina (“N-ligados”)

dolicol fosfato

Sequência da transferência:

Complexo OST (oligossacaril-transferase)

Proteína em formação

hidrólise: 2 glicoses (glicosidases I e II)1 manose (manosidase)

�associada à ligação de chaperonas edobramento proteico

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� Destino das proteínas sintetizadas no RER:

• exportação para complexo de Golgi: formação de vesículas em região isenta de polirribossomos (retículo endoplasmático transicional) • fusão das vesículas → compartimento intermediário RE-Golgi• transporte vesicular: proteínas motoras percorrem microtúbulos do citossol• fusão com membrana da região cis do complexo de Golgi

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� Retículo Endoplasmático Liso (REL)

� membranas formam vesículas ou túbulos contorcidos� continuidade com RER� não apresenta ribossomos� funções: síntese de lipídios, destoxificação, degradação do glicogênio, regulação de Ca2+ intracelular

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� Retículo Endoplasmático Liso (REL) e a síntese de lipídios de membrana:

� Lipídios de membrana: - fosfolipídios- glicolipídios- colesterol

� Síntese de fosfolipídios: mediada por enzimas → proteínas integrais da membrana do REL, com sítio ativo na face citossólica

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REL, com sítio ativo na face citossólica

� precursores: duas moléculas de ácidos graxos (transferidos para a membrana por proteínas específicas) e glicerol-3-fosfato� Etapas:1. Ativação dos ácidos graxos: ligação à CoA (transferase CoA)2. Adição de dois acil-CoA à molécula de glicerol-3-fosfato (acil-transferase) e

formação de ácido fosfatídico → fosfatase → diacilglicerol3. Enzimas transferases catalisam a adição de grupos polares (colina, inositol e serina)

→ formação de fosfatidilcolina, fosfatidilinositol e fosfatidilserina

� participação da mitocôndria: (transferência ida e volta; proximidade de organelas)• fosfatidiletanolamina: descarboxilação da fosfatidilserina na mitocôndria

Síntese de fosfolipídios


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• síntese de fosfolipídeos ocorre no folheto externo:

� crescimento “desigual”: mecanismo de transferência rápido para compor

homogeneamente a bicamada

� ação de proteínas translocadoras de lipídeos*: escramblases (scrambler = embaralhar)

• mecanismo inespecífico → equilíbrio de fosfolipídios na membrana do RE.

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• mecanismo inespecífico → equilíbrio de fosfolipídios na membrana do RE.

� na membrana plasmática: flipases (específicas, mantém fosfatidilserina e

fosfatidiletanolamina no folheto interno por mecanismo ativo)

� perda de atividade das flipases → exposição de fosfatidilserina (sinaliza apoptose por

fagocitose)


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Exportação de fosfolipídios:


� para complexo de Golgi, lisossomos e membrana plasmática → vesículas transportadoras� para mitocôndrias, plastos e peroxissomos: mecanismo de transporte mediado por proteínas transportadoras

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� Lipídios de membrana: - fosfolipídios- glicolipídios- colesterol

�esfingomielina e glicolipídios: síntese de precursor (ceramida) no REL e modificação no Golgi� colesterol: síntese envolve cadeia transportadora de elétrons: citocromo P450 e b5;hormônios esteroidais: continuidade por enzimas da membrana mitocondrial interna

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�Síntese da esfingosina e ceramida no REL:

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Modificações da ceramida:Complexo de Golgi

� Retículo Endoplasmático Liso (REL) :

� Outras funções:

� Desintoxicação do organismo: citocromo P450 e NADPH-redutase; reduz toxicidade e facilita excreção de xenobióticos (medicamentos, corantes, conservantes, etc.)

�Metabolismo do glicogênio (glicogenólise): (hepatócitos e células renais) � participação da enzima glicose-6-fosfatase (transmembrana com sítio ativo na face luminal): retira grupo fosfato e libera glicose na corrente sanguínea (manutenção da

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glicemia).

�Regulação de cálcio no citossol: �canais de liberação e bomba de Ca2+

glicogênio glicose-6-fosfato glicosecitossol REL retorno ao citossol

�Complexo de Golgi

� localização variável com o tipo e a função celular� normalmente próximo ao núcleo e RE� em céls secretoras: entre o núcleo e vesículas secretoras

� estrutura membranosa (cisternas), formando sacos achatados e empilhados� adquire em geral forma curva

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célula caliciforme


� face cis: próximo ao RE e núcleo; face trans (oposta e normalmente côncava)� vesículas associadas (transportadoras)� conjunto de pilhas de cisternas + vesículas associadas = dictiossomo

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� vesículas que brotam do RE formam o compartimento intermediário RE-Golgi� movimento de vesículas: associado a microtúbulos e proteínas motoras� proteínas sintetizadas no RE serão modificadas ao longo das cisternas do Golgi� após processamento: formação de vesículas na face trans (secreção, membrana plasmática e lisossomos)

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� proteínas das cisternas têm composição variável � enzimas: glicosil-transferases, sulfotransferases, fosfotransferases (cisternas cis, média e trans)

�Modificação estrutural de proteínas: garante variedade estrutural e funcional• glicosilação:

- oligossacarídeos N-ligados (sintetizados no RER): ricos em manose ou complexos(galactose e ácido siálico); enzima: oligossacarídeo-transferase

- oligossacarídeos O-ligados: adicionados a resíduos de serina e treonina

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� proteínas destinadas aos lisossomos: fosforilação de resíduo de manose (manose-6-fosfato) nas cisternas cis → reconhecimento nas cisternas trans e direcionamento para organela. � síntese de esfingomielina e glicolipídios da membrana plasmática: adição de fosforilcolina ouresíduos de açúcares à ceramida


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� Via de secreção e/ou incorporação de proteínas e lipídios à membrana plasmática:

• empacotamento em vesículas → brotamento na face trans → transporte para membrana• via de fluxo contínuo (não-regulado), ex.: produção de colágeno por fibloblastos• via regulada: secreção de macromoléculas específicas, em resposta a sinaisextracelulares, ex.: hormônios em céls. endócrinas, neurotransmissores em neurônios,enzimas digestivas em céls. acinosas do pâncreas

• para constituir lisossomos: proteínas marcadas com manose-6-fosfato sãoreconhecidas por receptores interno na rede trans do Golgi.

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Vesículas são recobertas externamente:• clatrinas + adaptinas• protetínas de cobertura: COP I e COP II• SNAREs (reconhecimento da membrana-alvo e fusão)

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