Transporte vesicular: transporte de substâncias através de ... · Network), que são compostos por uma rede de estruturas tubulares em forma de cisterna • 1 - Porção cis Golgi

Transporte vesicular: transporte de substâncias através de vesículas

Aparelho de Golgi

Transporte vesicular

• Ptns recém sintetizadas entram na rota biossintéticasecretora 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;

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;

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

• 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

• 1 - Porção cis Golgi Network= voltada para o RE rugoso = recebe vesículas;

• 2 – Porção média = entre cis/trans = sóprocessamento;

• 3 – Porção trans Golgi Network = voltada para a membrana plasmática = envia vesículas.

• A comunicação entre compartimentos épor meio de vesículas de transferência.

• 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.

• 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.

• 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.

• 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 seunormal funcionamento

O tráfego entre RE e o Golgi é bidirecional

RE Golgi

• Proteínas residentes do RE são seletivamernterecolocadas 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.

• Proteínas do Golgi retornam para o RE quando a célula étratada com a droga Brefeldina A que promove a ruptura do Golgi.

ManosidaseNormalTratada com Brefeldina A

• 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.

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

As cadeias de oligossacarídeos são processadas no Golgi

• As cisternas do Golgi são organizadas como uma série de compartimentos de processamento:

•Cis= contínuo com o Cis-Golgi-Network;

•Medial= cisterna central;

•Trans= contínuo com o Trans-Golgi-Network.

• 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.

Não corado

Corado com ósmio

Identificação de enzimas

• 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.

Qual a função da glicosilação?

• Maioria das funções ainda são desconhecidas;

• Tornar uma glicoproteína mais resistente a ação de proteases;

• Direcionar o transporte de ptns;

• Regulação;

Lisossomos

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.

• 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).

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.

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.

Lisossomos

pH de lisossomos e endossomos

Visualização histoquímica dos lisossomos.Precipitado de fosfato de chumbo paralocalizar 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.

• 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.

• 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.

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;

Como as proteínas lisossômicas são reconhecidas no Aparelho

de Golgi?

Enzimas lisossomais são separadas de outras proteínas no Trans-Golgi-Network por proteína receptora ligada à membrana que reconhece manose-6-fosfato (que foi introduzida no cis-Golgi-Network). 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 endossomo tardio.

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

• Um sinal derivado da estrutura tridimensional da proteína é necessário para o reconhecimento pela N-acetil-glicosamina fosfotransferase;

• Defeitos na enzima N-acetil-glicosaminafosfotransferase causa doenças de depósito;

• 1 - Síntese a partir dos ribossomos formação da pré-enzima;

• 2 – No retículo endoplasmático glicosilação da pré-enzima;– 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.

Síntese das enzimas lisossomais

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

Endocitose

Fagocitose• ingestão de microorganismos ou debris

celulares via fagossomos > ou = a 250 nm em diâmetro;

Fagocitose de hemáceasalteradas por um macrófago.

• 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;

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;

Estrutura de uma capa de clatrina

Triquélions Formados por cadeias polipeptídicas: 3 grandes e 3 pequenas

Formação das vesículas cobertas por clatrina

Peptídeo-sinal para endocitose

Formação de vesículas de cobertas por clatrina

• Por volta de 2500 vesículas coberta por clatrinadeixam 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 ésintetizado e enviado à MP.

• Mais de 25 tipos diferentes de receptores participam da endocitose mediada por receptor.

• defeitos na entrada de LDL provocam aterosclerose

Revestimento Vesicular

1. Exisem 3 tipos de vesículas cobertasbem caracterizadas, que diferem nacapa protéica que possuem: vesículascobertas por clatrina, cobertas por COPI-e cobertas por COPII

2. cobertas por clatrina (Transporte seletivo de receptores transmembrana, receptor M6P na memb do TransGolgi Network, receptor de LDL da MP);

Proteínas que revestem vesículas

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

Dinamina

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

Modelo da formação da vesícula coberta com coatomer (COPII)Ação da

brefeldina A

GTPases Controlam a montagem da capa protéica das vesículas

Ação da brefeldina A

• 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

• 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

• Caminho endocíticoda MP para o lisossomo;

• Células epiteliais possuem endossomosiniciais e tardios;

• Dois compartimentos endossomais iniciais em células epiteliais

Exocitose

Secreção constitutiva e regulada

• 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);

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

Formação de vesículas secretoras brotando do trans-golgi-network(células b do pâncreas)

Exocitose de vesículas secretoras Insulina

Partícula de Ac-ouro ligada à clatrina(vesícula imatura com pro-insulina)

Vesícula secretora madura (sem ouro)

• 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 atéserem sinalizadas a liberar seus conteúdos.

Produzido:cél. lobo anterior

Cél. Lobo intern. (pituitária)

• 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

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

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

Junções compactas

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

• Como a célula mantém a diversidade dos compartimentos com as trocas massivas de substâncias entre eles?

1. por marcadores nas membranas

• Papel postulado das proteínas SNAREsna condução do transporte vesicular ( adaptadores de fusão vesicular)

Proteínas SNARE no SN são alvos das toxinas do botulismo e tétano.

Dissociação de SNARE

• Papel postulado das proteínas Rab conferindo especificidade no ancoramento da vesícula de transporte:

- fixação e ancoragem das vesículas à membrana alvo;

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

Entrada do vírus HIV em linfócitos

Modelo para a fusão de membranas mediado por uma proteína viral

A B

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