Transporte de Proteinas
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Organelas I Sistema de endomembranas
Profa. Marta G. Amaral, Dra. Biologia Celular
São compartimentos celulares organizados, limitados por membrana, no citoplasma das células com funções específicas.
O que são organelas com endomembranas?
Vacúolos Lisossomo
Retículo endoplasmático liso Retículo endoplasmático
rugoso
Mitocôndria Complexo de Golgi
Peroxissomos
Núcleo
Evolução das organelas
1. Invaginações da membrana plasmática: formam o sistema de endomembranas
oMembrana nuclear oMembrana RE oMembrana Golgi oEndossomos oLisossomos
2. Fagocitose de bactérias: tem seus próprios genomas e sintetizam parte das suas proteínas.
o Mitocôndrias o Cloroplastos
Distribuição das proteínas nas organelas
o Antes da divisão celular, há duplicação das organelas.
o As organelas crescem por incorporação de novas moléculas (lipídeos e proteínas)
o O RE secreta e entrega os lipídeos e proteínas indiretamente para o Golgi, lisossomos, endossomos e membrana nuclear
o Nas mitocôndrias, cloroplastos e interior do núcleo as proteínas são entregues diretamente a partir dos ribossomos do citosol
Mecanismos de distribuição de proteínas
• As proteínas apresentam uma sequencia de aa denominada sinal de distribuição (15-60 aa), que indica o seu destino.
1. Transporte pelos poros nucleares: vão do citosol para o núcleo atravessando os poros. 2. Transporte pelas membranas: vão do citosol para o RE, mitocôndrias e cloroplastos. Usam translocadores proteícos. 3. Transporte por vesículas: saem do RE ou Golgi, dentro de vesículas de transporte envoltas por membrana, na entrega ocorre fusão de membranas
Proteínas destinadas ao RE possuem uma sequência-sinal N-terminal que as direciona para o RE, as que devem permanecer no citosol não possuem a sequência.
Técnicas de DNA recombinante são utilizadas para trocar a localização de duas proteínas: a sequência-sinal é removida da proteína do RE e anexada à proteína citosólica, as proteínas acabam se localizando em um local anormal da célula
Transporte pelos poros nucleares
o O envelope nuclear é formado por 2 membranas concêntricas.
o A membrana interna tem proteínas que atuam como sítios de ligação para os cromossomos e dão sustentação para a lâmina nuclear, dando suporte para estrutural para o envelope nuclear
o A membrana nuclear externa é semelhante a membrana do RE
complexos de poros nucleares
Pequenas moléculas solúveis em água podem passar livremente pelos poros
Moléculas maiores e tem que ter um sinal de localização nuclear para passar pelo poro
Com gasto de energia: hidrólise de GTP (trifosfato de guanina)
Transporte pelas membranas
As proteínas devem ser desenoveladas quando são importadas para dentro da mitocôndria e cloroplasto
Importação de proteínas pela mitocôndria
o As proteínas são carregadas de uma organela para outra, de uma organela para o citosol ou para o exterior celular, por vesículas de transporte
o 2 tipos de proteínas são transferidos do citosol para o RE:
1. Proteínas hidrossolúveis: passam pela membrana do RE e são liberadas no lúmen. São as proteínas que irão formar as secreções (para fora da célula) ou que irão para o lúmen de outra organela.
2. Proteínas transmembrana: são parcialmente translocadas pela membrana do RE, se tronam embebidas na membrana. Irão formar a membrana do RE ou de outra organela
Visão dinâmica das proteínas hidrossolúveis no RE
1. Conjunto comum de ribossomos sintetizam proteínas para o citosol ou proteínas que serão transportadas
para organelas envoltas por membrana
2. Ribossomos que estão traduzindo proteínas citosólicas que permanecem livres no citosol
3. Proteínas que são destinadas ao RE tem uma sequência-sinal na cadeia polipeptídica crescente e direciona o ribossomo para a membrana do RE. Muitos ribossomos se ligam a cada molécula de mRNA , formando um polirribossomo. Ao final de cada ciclo de síntese da proteína, as subunidades ribossomais são liberadas e se reúnem ao grupo comum do citosol.
Proteínas solúveis são liberadas no lúmen do RE
1. SRP- Partícula de reconhecimento sinal: está presente no citosol e se liga a sequência-sinal do RE quando exposta pelo ribossomo.
2. Receptor de SRP: está inserido na membrana do RE e reconhece a SRP. Depois de ligar-se ao receptor, a SRP é liberada e recomeça a síntese proteica. A cadeia polipeptídica é dirigida para o lúmen do RE por um canal de translocação da membrana do RE
1. A sequência-sinal abre o canal de translocação e fica presa a ele
2. A cadeia proteica entra no lúmen do RE
3. Uma peptidase-sinal cliva a sequência-sinal da proteína
4. O peptídeo-sinal clivado volta para o citosol e a proteína fica no lúmen do RE
Sinais que determinam o arranjo da proteína transmembrana
1. Proteína transmembrana de passagem única
Cliva o peptídeo-sinal da proteína
2. Proteína transmembrana de passagem dupla
Não há clivagem da sequência de parada nem da sequência de início
Proteína transmembrana
Transporte por vesículas Há 2 vias: secretória e endocítica
MET demonstrando a sequência de eventos na formação de uma vesícula revestida de clatrina a partir de uma fossa revestida
MEV demonstrando inúmeras fossas e vesículas revestidas de clatrina brotando da superfície interna da membrana plasmática de células cultivadas
Vesículas revestidas: são as que brotam das membranas e tem uma capa proteica distinta no citosol
Vesículas revestidas por clatrina
• Via secretória: brotam do Golgi
• Via endocítica: brotam da membrana plasmática
Adaptinas capturam os receptores de carga
Adaptinas se ligam as clatrinas na superfície citosólica da vesícula em brotamento
Dinamina se acopla ao pescoço da vesícula em formação
Hidrolisam o GPT e destacam a vesícula
Remoção das proteínas de revestimento
Vesícula se fusiona a membrana alvo
Vesículas de clatrina
Como as vesículas de membrana encontram o caminho correto para o seu destino?
Geralmente, a vesícula é transportada por proteínas motoras que se movem ao longo das fibras do citoesqueleto.
Quando a vesícula chega ao seu alvo, ela tem que reconhece-lo, se ancorar na organela, se fundir e descarregar a sua carga.
2 famílias de proteínas auxiliam no transporte de vesículas para suas membranas alvo. 1. Proteínas Rab: são reconhecidas por receptores da membrana alvo 2. Proteínas SNAREs: são proteínas transmembranas da vesícula (v-SNAREs)ou da membrana alvo (t-SNAREs)
reconhecidas por receptores da membrana alvo
Reconhecimento da v-SNAREs pela t- SNAREs
Proteínas SNAREs atuam na fusão de membranas
Vias secretoras
o A maioria das proteínas é quimicamente modificada no RE
o No interior do RE ocorre a formação de pontes dissulfídicas, pela oxidação de pares de cadeias laterais de cisteínas.
o As pontes dissulfídicas dão estabilidade para as proteínas quando elas encontram mudanças de pH e enzimas no exterior da célula.
o No RE ocorre a glicosilação, formando glicoproteínas
o O citosol não tem enzimas de glicosilação
Funções dos oligossacarídeos nas proteínas:
Protegem a proteína da degradação
Retêm a proteína no RE até o seu enovelamento
Orientam a proteína para se dirigir à organela correta
Na superfície celular formam o glicocálix
Glicosilação no RE
1. Adição de cadeias laterais de oligossacarídeos e asparaginas especiais do polipeptídio
2. O oligossacarídeo é transferido como uma unidade intacta para a asparagina a partir de um lipídio, o DOLICOL
3. As asparaginas glicosiladas tem uma sequência de 3 peptídeos: Asparagina-X-Serina Asparagina-X-Treonina X= qualquer aminoácido
No interior do RE as chaperonas se unem às proteínas malformadas
impedindo a sua saída do RE As proteínas bem formadas
são transportadas por vesícula para o Golgi.
As proteínas malformadas são transportadas para o citosol,
onde serão degradadas
Controle de qualidade do RE
UPR (unfolded protein response)
O aumento da síntese proteica sobrecarrega o RE e as proteínas mal enoveladas se acumulam no RE
As proteínas mal enoveladas se ligam a receptores que estimulam a produção de um regulador de transcrição
O regulador de transcrição vai para o núcleo para ativar genes que codificam para a produção de chaperonas e outros componentes do RE
Modificação e distribuição das proteínas no Golgi
Face de saída: trans, em direção à membrana plasmática
O Golgi fica próximo ao núcleo e do centrossomo
É composto por uma coleção de sacos achatados e empilhados, denominados cisternas (cerca de 3-20 cisternas)
Face de entrada: cis, adjacente ao RE
Golgi de célula pancreática
Vias de exocitose via constitutiva X via regulada
Via constitutiva ou padrão: *Crescimento da membrana antes da divisão celular. *Exocitose de proteínas para o exterior (secreção) Proteínas recém sintetizadas podem: -Aderir a superfície celular -Ficar incorporadas na matriz extracelular -Difundir no líquido extracelular para nutrição ou sinalização de outras células
Via constitutiva para suprir a membrana com proteínas e lipídeos
Via constitutiva para proteínas solúveis
Via regulada: Só existe em células secretoras onde o material é estocado em vesículas de secreção. As vesículas brotam pela face trans, se acumulam próximo a membrana, para aguardar o sinal que estimulará a liberação do seu conteúdo para o exterior
MET mostra a liberação de insulina para o espaço extracelular a partir de uma vesícula secretória de uma célula β
Vias endocíticas
o Fagocitose: partículas grandes (> 250 nm de diâmetro), serve para a nutrição e para defesa
o Pinocitose: líquido e moléculas pequenas
(< 150 nm de diâmetro), serve para a nutrição
MET, neutrófilo ingerindo uma bactéria MEV, macrófago fagocitando eritrócitos
Fagocitose
Fagocitose
Pinocitose Endocitose mediada por receptor
No sangue o colesterol é transportado pela Lipoproteína de baixa Densidade (LDL)
Endocitose do colesterol
Endossomos iniciais e tardios
Destino das proteínas receptoras
1. Reciclagem: a maioria é devolvida ao mesmo domínio da membrana plasmática de onde vieram
2. Degradação: se movem para os Lisossomos onde são degradados
3. Transcitose: alguns prosseguem para um domínio diferente da membrana plasmática, transferindo suas moléculas carga ligadas de um espaço extracelular para outro.
Lisossomos Sacos membranosos contendo enzimas hidrolíticas que conduzem a digestão intracelular
Cerca de 40 tipos de enzimas estão presentes, as hidrolases ácidas que agem em pH ácido, dentro do lisossomo.
Sua membrana contém transportadores que permitem que os produtos finais da digestão de Macromoléculas como aminoácidos, açucares e nucleotídeos, sejam transportados para o citosol
A membrana mantém uma bomba de H+ dirigida por ATP, que bombeia H+ para dentro do lisossomo mantendo o pH ácido
Vias dos materiais degradados
Fagossomos: partículas fagocitadas fusionadas com lisossomos
Endossomos: macromoléculas e líquidos fagocitados fusionados com os lisossomos
Autofagossomos: Organelas da própria célula fagocitadas e fusionadas com lisossomos
Obrigada!