11 traduzione 10 11 10 - Università di Torino

11_bct_2011 1

MFN0366-A1 (I. Perroteau) - Reticolo endoplasmatico

Solo per uso didattico, vietata la riproduzione, la diffusione o la vendita

11_bct_2011 2

In microscopia elettronica si distinguono due tipi di reticolo endo-plasmatico: il reticolo endoplasmetico granuloso o rugoso (RER) e ilreticolo endoplasmatico liscio (REL). I due tipi di RE svolgono funzionidiversi e differiscono per la loro composizione chimica

Reticolo endoplasmatico liscio

Reticolo endoplasmatico rugoso

Mitocondrio



11_bct_2011 3

Il reticolo endoplasmatico(RE) è un insieme di cisternee tubi membranosi chedelimitano un complesso dicavità ampiamenteintercomunicanti.

Lo stesso involucro nuclearedeve essere considerato comeuna specializzazione del RE.

Anche se strutturalmente e funzionalmente distinti, i due tipi di RE sono incontinuità l’uno con l’altro



11_bct_2011 4

Il RE svolge un ruolo centrale in numerosissime funzioni cellulari:

• Sintesi (sul lato citoplasmatico del RER) e maturazione delleproteine di membrana, delle proteine secretorie e di quelledestinate al Golgi e ai lisosomi.

• Modifiche post traduzionali delle proteine:• Taglio proteolitico del peptide segnale• Struttura (Folding)• Modifiche covalenti a carico di aminoacidi• Realizzazione di eventuali legami disolfuri• Eventuale inserimento di un àncora lipidica (GPI),• Aggiunta di una struttura glucidica complessa

(glicosilazione N-terminale)

•Sintesi dei fosfolipidi (sul lato citoplasmatico del REL) equindi biogenesi delle membrane•Glicosilazione dei fosfolipidi•Sintesi degli steroidi•Detossificazione•Immagazzinamento e rilascio di calcio intracellulare•Autofagia

RE liscio(REL)

RE granuloso(RER)



11_bct_2011 5

Funzioni del REL

Il REL svolge numerose funzioni grazie agli enzimi presenti e ai sistemi ditrasporto e di permeabilità della sua membrana.

REL: produzione della maggior parte delle componenti lipidiche delle membane



11_bct_2011 6

Gran parte degli enzimi coinvolti nella sintesi dei fosfolipidi è localizzatasulla membrana del REL, con il sito attivo rivolto verso il citosol



11_bct_2011 7

Comuni fosfolipidi di membrana



11_bct_2011 8

Sintesi e aggiunta di nuovi fosfolipi sul lato citosolico: accrescimentoassimetrico dei due strati fosfolipidici risolto dall’intervento di due famiglie dienzimi: scramblasi e flippasi

Sintesi assimetrica: aggiunta dinuovi fosfolipidi soltanto sullato citosolico

citosol

lume REL

citosol

lume REL



11_bct_2011 9

Ridistribuzione tra i due stratti (scramblasi )

Sintesi assimetrica

citosol

lume REL

citosol

lume REL

Gli enzimi flippasi spostano fosfolipidi da un lato all’altro “FlipFlop”Le “scamblasi” sono la sottofamiglia che mischia i fosfolipidi



11_bct_2011 10

citosol

Assimetria di composizionestabilita da enzimi chiamati“flippasi”

citosol

lume REL

lume REL



Altre flippasi stabiliscono l’assimetria dicomposizione del doppio strato fosfolipidico

11_bct_2011 11

Assimetria di composizione della membrana del RE

citosol

Lume REglicolipidi

Fosfatidil inositolo, fosfatidil serina e fosfatidil etanolamina- - - --

Fosfatidil colina



11_bct_2011 12

Colesterolo

PhosphadidylethanolaminePhosphadidylinositol Phosphadidylserine

citosol

Spazio extracellulareSphingomyelin Glycolipid Phosphadidylcholine

Colesterolo

Asimmetria di composizione del doppio strato fosfolipidico:dal RE alla membrana plasmatica

Asimmetria dicomposizione dellamembrana plasmatica



11_bct_2011 13

RE

L’asimmetria di composizione del doppio statofosfolipidico si realizza nel RE e viene conservatafino alla membrana plasmatica: stesso principio diorientamento dell’indirizzamento delle proteine

Nota: i due strati fosfolipidici sono statiidentificati con due colori diversi per poterseguire l’orientamento dell’assimetriarealizzata a livello del RE.



11_bct_2011 14

Funzioni del REL: Oltre alla produzione dei fosfolipidi, il REL svolge unruolo essenziale nella sintesi del colesterolo e degli ormoni steroidei

Il REL è particolarmente sviluppato in cellule che producono gli ormoni steroidei(ghiandola surrenale, gonadi) ed è in stretto contatto con i mitocondri perché gli enzimidella sintesi degli ormoni steroidei sono suddivisi tra questi due organelli. La prima el’ultima parte della sintesi degli ormoni steroidei avviene nella membrana dei mitocondri,mentre modifiche intermedie sono svolte da enzimi appartenenti alla membrana del REL.



11_bct_2011 15

La cooperazione tra REL e mitocondri nella sintesidegli ormoni steroidi richiede punti di contatto trale membrane di questi organelli che si scambianodelle molecole senza l’intervento di vescicole, masemplicemente grazie a dei trasportatori associatialle membrane.

A fianco dello scambio di materiale attraverso laformazione di vescicole esistono probabilmentealtri sistemi di scambio di molecole tracompartimenti. Punti di contatto tra il RE e altriorganelli o la membrana plasmatica sonoprobabilmente più frequenti di quantogeneralmente descritto e le interazioni metabolichefrequenti.



11_bct_2011 16

Different membrane contact sites(MCSs) (green lines) can becategorized on the basis of theorganelle that partners the ER, witheach one forming a different type ofER junction (ERJ). Curved arrowsindicate non-vesicular trafficking ofsmall molecules at ERJs.The universal involvement of the ERenables non-vesicular trafficking ofmolecules between two compartmentsthat form ERJs. For example,phosphatidylethanolamine (PtdEtn)that is synthesized in the innermitochondrial membrane efficientlyaccesses the plasma membrane by anon-vesicular route (broken arrows)that involves both mitochondrial ERJs[mitochondrial associated ERmembrane (MAM)] and plasmamembrane ERJs [plasma membrane-associated membrane (PAM)].

A transport network based on the endoplasmic reticulum (ER).



11_bct_2011 17

•Funzioni del REL: DetossificazioneIl REL dispone di enzimi che , catalizzando reazioni di idrossilazione,rendono molecole tossiche (compresi farmaci, inquinanti, droghe) piùfacilmente solubbili nell’acqua e dunque più facilmente eliminabili (urine).

•Funzioni del REL: Immagazzinamento e rilascio di calcio intracellulare

Ca++

Ca++Ca++

Ca++ Ca++Ca++

Ca++

Ca++

Ca++

Ca++Ca++

Ca++

Ca++

Canali

pompe

citosol

extracellulare Ca++



11_bct_2011 18

• Sintesi (sul lato citoplasmatico del RER) e maturazione delleproteine di membrana, delle proteine secretorie e di quelledestinate al Golgi e ai lisosomi.

• Modifiche post traduzionali delle proteine:1. Taglio proteolitico del peptide segnale*2. Struttura (Folding)3. Modifiche covalenti a carico di aminoacidi4. Realizzazione di eventuali legami disolfuri5. Eventuale inserimento di un àncora lipidica (GPI),6. Aggiunta di una struttura glucidica complessa

(glicosilazione N-terminale)

RE granuloso(RER)

vedi lezione precedente

1- Taglio proteolitico del peptide segnale



11_bct_2011 19

2-Le molecole “chaperone” intervengono nel ripiegamento (folding) delleproteine appena traslocate.

Bip interagisce con i primidomini idrofobici delpolipeptide nascente el’interazione termina quandole porzioni idrofobicheinterascono fra di loro e sonocoperte delle porzioniidrofiliche della proteinaterminata



11_bct_2011 20

3- Modifiche covalenti a carico di aminoacidi: idrossilazioni

Tra le modifiche covalenti a carico di aminoacidi si può citare:•idrossiprolina•idrossilisina

Questi aminoacidi particolarmente abbondanti nel collagene deitessuti connettivi umani, non fanno parte dei venti tipi compresinel codice genetico, ma risultano dall’idrossilazione post-traduzionale della prolina e della lisina.

L’idrossilazione si verifica nel RER, grazie all’intervento diidrossilasi per la cui attività è indispensabile la presenzadell’acido ascorbico (vitamina C).



11_bct_2011 21



3- Modifiche covalenti a carico di aminoacidi: Ponti di solfuri

11_bct_2011 22

La proteinadisolfuro isomerasi(PDI) è localizzatanel lume del RER eha per funzione dicatalizzare i legamidisolfuri: legamicovalenti tra residuidi cisteine



3- Modifiche covalenti a carico di aminoacidi: Ponti di solfuri

11_bct_2011 23

3- inserimento di un àncora lipidica. GPI:glicosilfosfatidilinositolo

Un piccolo masignificativo gruppodi proteine traslocateall’interno del REviene modificato perlegame covalente aun fosfolipide.

Enzima checatalizzal’aggancio

Notare lalocalizzazione delleprincipale fasi dellareazione. Laproteina cosiancorata saràesposta allasuperficie esternadella cellula



11_bct_2011 24

Proteine di membrana (ma non transmembrana) ancorate a lipidiProteine extracellulari ancorate a lipidi sono sintetizzate da ribosomi associatial RE, traslocate in modo co-traduzionale nel lume del RER, agganciate aGPI, trasportate da vescicole attraverso il Golgi fino alla membranaplasmatica

Proteine intracellulari (citoplasmatiche) ancorate a lipidi sono sintetizzate daribosomi liberi, ancorate alla membrana del RE sul lato citoplasmatico etrasportate fino alla membrana plasmatica associate a vescicole (vedi diaposuccessiva)

1

1

2

2

MFN0366-A1 (I. Perroteau) - indirizzamento delle proteine


11_bct_2011 25

I meccanismi cellulari non sonoperfetti ma l’evoluzione ha selezionatoefficienti meccanismi di identificazione

e correzione degli errori.

4- correzioni

MFN0366-A1 (I. Perroteau) - indirizzamento delle proteine


11_bct_2011 26

Soltanto proteine correttamenteripiegate e con legami disolfuricorretti possono essereconvogliate verso l’apparato diGolgi.



La corretta struttura tridimensionale delle proteine èmonitorata dall’interazione con proteine residenti nel RER.

11_bct_2011 27

La proteina disolfuro isomerasi svolge una funzione di correzionedei legami disolfuri non corretti.



Documents

11 traduzione 10 11 10 - Università di Torino