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BIOLOGÍA DE LA CELULAAYUDANTIA Nº 6

Transporte y destinación proteica

Transporte intracelular

1. Los aa son tomados por las células utilizando un transporte simport en la mb. ¿Qué ión aporta su gradiente electroquímico

para el importe? ¿Se consume ATP en el proceso?

1. ¿Qué ión aporta su gradiente electroquímico para el importe? ¿Se consume ATP en el proceso?

Na+, este transporte es un transporte simport pasivo, por lo que no se utiliza ATP en el proceso

Pero si consideramos el proceso completo se podría decir que si se utiliza ATP, ya que la enzima que saca el Na+ de la célula es la K+-Na+-ATPasa


2. La destinación inicial de las proteínas, posterior a ser traducida por el ribosoma, son el citosol o el Retículo Endoplasmático, pero

¿Cuáles son los posibles destinos finales de las proteínas?

2. La destinación inicial de las proteínas, son el citosol o el Retículo Endoplasmático, pero ¿Cuáles son los posibles destinos finales de las

proteínas?

Citosol Núcleo, Nucléolo, Peroxisoma, Mitocondria, Cloroplasto y Citosol Retículo Lisosoma, Medio Extracelular, Membrana Plasmática, RER, REL y Aparato de Golgi.


3. ¿Cuáles son las señales para los siguientes destinos en la célula?

3. ¿Cuáles son las señales para los siguientes destinos en la célula?

Mitocondria: Mezcla de aa hidrofóbicos y hidrofílicos en el N-terminal llamada “hélice anfipática”

Núcleo: 5 aa básicos cargados positivamente

Lisosoma: Azúcar manosa-6-fosfato

Peroxisoma: PTS1: Ser-Lys-Leu en el C-terminal o PTS2: Arg-Leu-X5-His-Leu en N-terminal

Retículo Endoplásmico Rugoso: 5 a 10 aa hidrofóbicos en el N-terminal

Señales de clasificación


Tipos de Señal:

• Secuencia de la proteína• Región señal


Secuencia Región

Aminoácidos lejanos entre sí

Aminoácidos de una secuencia determinada


Ejemplo: Exportación al Retículo endoplsmático

N terminal Región Hidrofóbica (10 residuos aprox)

Residencia en el Retículo endoplasmático

Lys-Asp-Glu-Leu C-Terminal

Retículo endoplásmatico

• Lugar de Biosíntesis celular: Producción de proteínas de membrana Producción de Lípidos Formación de organelos y membranas

¿Retículo endoplásmatico rugoso o liso?

Retículo endoplásmatico liso vs rugoso

RER•Unión a Ribosomas•Síntesis de Proteínas•Síntesis de Glicoproteínas

REL•Células del metabolismo lipídico: células que sintetizan hormonas esteroideas a partir de colesterol•Hígado: producción de Lipoproteínas•Músculo: retículo sarcoplásmico

RER y síntesis de proteínas

RibosomaProteínas de Secreción Proteínas de membrana

Proteínas citoplasmáticasOtros destinos: ej. núcleo

CITOSOL

mRNA

Exportando una proteína…

mRNA

1. Llega el mRNA al ribosoma y comienza a sintetizarse el péptido

2. La síntesis ocurre hasta que aparece el péptido señal (Rojo)

3. La proteína SRP se une al péptido señal lo que detiene la síntesis

SRP4. El ribosoma es dirigido hacia el Retículo endoplasmatico

En el RER

SRPReceptor SRP

1 2

TRANSLOCADOR (Sec 61)

El receptor de SRP reconoce a SRP en la membranadel retículo endoplasmatico. La síntesis de la proteínaes reanudada a través de un translocador….

Exportando una proteína

Membrana RER

Ribosoma

Péptido

1

2

Péptido Señal

Peptidasa señal

Proteínas transmembrana

Péptido

Señal: Inicio de la translocación

Señal: termino de la translocación

En el RER

1 2

Señal de termino de la translocación

Proteína transmembrana

Proteínas de membrana celular…

Salida del RER

Golgi y salida de la célula

• Solo salen del RER las proteínas BIEN PLEGADAS!• Las proteínas residentes en el RER y que son mandadas al Golgi son recuperadas gracias a señales de recuperación.• Señal (KDEL) extremo C-Terminal (Proteínas solubles como BiP)• Señal KKXX proteínas de membrana extremo C-TerminalReconocimiento: Receptor de KDEL

Golgi

pH

Cara Cis: Entrada

Cara Trans: Salida

¿Que pasa en el Golgi?

1. Procesamiento de las cadenas de Oligosacárido: Complejos o ricos en Manosa (No Modificados por el Golgi)

Asn

En el RERSe eliminaban Tres glucosas

Asn

En el RERy el Golgi se eliminanresiduos de manosa

Manosidasa I

Asn

Se agrega unaN-acetilglucosamina

lo que permite laeliminación de dos

residuos de manosa

Manosidasa II y N-acetilglucosamina transferasa

Asn

Adición de NANAy N-acetilglucosamina

Golgi: proceso secuencial

Lisosoma

pH 5

Hidrolasas

NucleasasGlucosidasas

LipasasFosfatasasSulfatasas

Fosfolipasas

pH 7.2 (Citosol)

H

ATP

ADP

Viaje al lisosoma

Hidrolasas ácidasProteínas de Membrana

del lisosoma

SeñalManosa 6-Fosfato

M6P

Receptor en Trans Golgi

Lisosoma

Endosoma

Reconocimiento de la señal

Región de Reconocimiento

GlcNAc fosfotransferasa

Golgi

• Primero la GlcNAc fosfotransferasa agrega una GlcNAc fosfatada en el extremo de manosa• Posteriormente una enzima se encarga de eliminar el residuo de GlcNAc lo que deja a la manosa cargada con un grupo fosfato


4. ¿Qué efecto tendría la adición de una señal de localización lisosomal a una proteína citosólica? ¿Cómo afectaría esto a una

proteína que es secretada en condiciones normales?

4. ¿Qué efecto tendría la adición de una señal de localización lisosomal a una proteína citosólica? ¿Cómo afectaría esto a una proteína que es secretada en condiciones

normales?

Que la proteína se mantuviera en el citosol sin ningún cambio en su destino, ya que falta la señal de destinamiento a retículo (péptido señal) y por lo tanto no se

reconocerá la señal de lisosoma y la proteína se quedará en el citosol.

Sin embargo, si la proteína debía ser secretada, esta ya posee el péptido señal, por lo que la proteína en lugar de encontrarla en la zona extra celular, se

encontrará en el lisosoma.


5. Ha generado un cDNA recombiante en el cual se ha cambiado una señal de Retículo Endoplásmico por el de una proteína

nuclear. ¿Dónde esperaría usted que se localizara esta nueva proteína?

En el núcleo, ya que la proteína no posee una péptido señal que la destine al retículo, por lo que la señal de núcleo será la que

determinará hacia donde será destinada

5. Ha generado un cDNA recombiante en el cual se ha cambiado una señal de RE por el de una proteína nuclear. ¿Dónde esperaría usted que

se localizara esta nueva proteína?


6. Una proteína con señal para RE en el extremo amino y nuclear en el centro ¿Dónde terminará?

6. Una proteína con señal para RE en el extremo amino y nuclear en el centro ¿Dónde terminará?

Aunque la translocación al RER sea co-traduccional o post-traduccional, la maquinaria de destinamiento a RER ya se ubica en la zona del amino

terminal y por lo tanto la proteína iría a RER, posteriormente, al no tener otra señal de destinación que sea reconocida será secretada al medio extracelular

(o a membrana)


7. ¿A través de que organelo deben pasar todas las proteínas que se dirigen hacia los lisosomas, la membrana

plasmática o el medio extracelular?

7. ¿A través de que orgánulo deben pasar todas las proteínas que se dirigen hacia los lisosomas, la membrana plasmática o el medio extracelular?

Todas las proteínas que se dirigen hacia estos destinos deben pasar por el RER y el aparato de Golgi, los cuales son responsables de modificar y destinar las proteínas a su destino final según las señales que posean.


8. ¿Cuál es el recorrido de una proteína intrínseca de la membrana celular, desde que se inicia su síntesis hasta

alcanzar su localización definitiva?

8. ¿Cuál es el recorrido de una proteína intrínseca de la membrana celular, desde que se inicia su síntesis hasta alcanzar su localización definitiva?

Citosol RE Golgi destino final


9. De las proteínas ubicadas en los siguientes destinos, ¿Cuáles deben poseer una “péptido señal”?:

9. De las proteínas ubicadas en los siguientes destinos, ¿Cuáles deben poseer una “péptido señal”?:

• Núcleo No

• Aparato de Golgi Si

• Lisosoma Si

• Retículo Endoplásmico Rugoso Si

• Cloroplasto No

Tipos de Vesícula

Vesículasrevestidas con COP I

Vesículasrevestidas con COP II

Vesículasrevestidas

con Clatrina

DestinoGolgi/Membrana

Plasmática

DestinoGolgi/Retículo endoplasmático Rugoso

Revestimiento con Clatrina

Trisquelion

Guías del Viaje: SNARE y Rab

“La especificidad en el direccionamiento está asegurada porque todas las vesículas tienenmarcadores de superficie que las identifican con su origen y con su tipo de carga, mientras que las membranas diana tienen receptores complementarios que reconocen marcadores

Apropiados”

SNARERab

SNAREt-SNARE/ v-SNARE

Vesícula

v-SNARE

Compartimiento diana

t-SNARE

1 2 3

NSF

ATP

SNARE

• t-SNARE (sintaxina) y la v-SNARE (sinaptobrevina) son proteínas transmembrana• Las proteínas v-SNARE son empaquetadas junto con las proteínas de cubierta durante la formación por gemación de las vesículas de transporte. • Cada t-SNARE tiene una v-SNARE complementaria.• Las SNARE al unirse forman enrollamientos de alfa hélice.

Proteína Rab

• Existen varios tipos de Rab (ej. Rab1, Golgi/RER)

• Son GTPasas monoméricas

• Cada proteína Rab tiene una distribución característica en las membranas celulares.

• Las Rab regulan la frecuencia de anclaje de las vesículas al controlar el apareamiento de las v y t SNARE


10. Las vesículas son la única forma en que las proteínas se mueven a través del sistema compuesto por el RE, el

Aparato de Golgi y los posibles destinos, pero:

¿Cómo se hace para que las vesículas lleguen al destino requerido? ¿Qué diferencias tienen entre ellas?

10. ¿Cómo se hace para que las vesículas lleguen al destino requerido? ¿Qué diferencias tienen entre ellas?

Existen 4 tipos de pares de proteínas de reconocimiento que son utilizadas por el sistema, estos son COP I, COP II, clatrina y v-SNARE/t-SNARE. • Sistema COP I “Transporte Retrogrado”, desde el Aparato de Golgi hacia el RER •Sistema COP II “Transporte Anterogrado” desde el RER hacia en Aparato de Golgi

• Sistema de clatrina responsable de la formación de las vesículas de transporte desde el Aparato de Golgi hacia los destinos finales. Además de la formación de vesículas relacionadas con el transporte desde la membrana plasmática hacia los endosomas y posteriormente hacia el lisosoma para la degradación y liberación de los elementos encontrados en el interior de esta vesícula.

• Sistema de v-SNARE/t-SNARE proteínas complementarias y forman un par único entre la vesícula y su blanco. Existe un par único para cada v-SNARE/t-SNARE, pero todos los sistemas de transporte de vesículas del sistema de endomembranas utilizan este sistema de mediación.


11. Sec61 es un componente crítico del canal proteico de la membrana del RE. ¿En células mutantes para Sec61, cual es el destino de las proteínas que normalmente se

localizan en el Aparato de Golgi?

11. ¿En células mutantes para Sec61, cual es el destino de las proteínas que normalmente se localizan en el Aparato de Golgi?

Las células no podrían ser traslocadas hacia el lumen del retículo endoplásmico, por lo que se encontrarán

estas proteínas ubicadas en el citoplasma sin poder ser finalizada su traducción.


12. ¿Cuál es el destino de las hidrolasas acidas en la enfermedad de inclusión celular?, enfermedad en la cual

las células carecen de la enzima requerida para la formación de la manosa-6-fosfato.

Al no poseer la enzima que agrega la manosa-6-fosfato, a las proteínas no se les puede agregar la señal que permite reconocer la proteína como una

proteína de lisosoma y por lo tanto será destinada a secreción.

12. ¿Cuál es el destino de las hidrolasas acidas en la enfermedad de inclusión celular?, enfermedad en la cual las células carecen de la enzima requerida para la formación de

la manosa-6-fosfato.


13. ¿Qué tipo de moléculas son generadas y/o modificadas en el Retículo Endoplásmico Liso? ¿Qué

esperaría ver en una célula que secreta altos niveles de esteroides?

13. ¿Qué tipo de moléculas son generadas y/o modificadas en el Retículo Endoplásmico Liso? ¿Qué esperaría ver en una célula que secreta altos niveles

de esteroides?

El Retículo Endoplásmico Liso (REL) es el encargado de la biosíntesis de algunos tipos de lípidos y de la biosíntesis de esteroides, además de la modificación de lípidos para su uso en la matriz extracelular.

Además es encargado del metabolismo de algunos carbohidratos (degradación de glucosa-6-fosfato a glucosa), regulación de concentraciones de calcio intracelular (muy importante en los músculos) y desintoxificación de drogas.

El REL cumple funciones distintas en distintos tipos celulares, no teniendo que cumplir todas las mencionadas anteriormente y otras que no se han mencionado

Las células que poseen un alto nivel de secreción de esteroides deberán poseer una alta cantidad de REL en ella.


14. Una glucoproteína secretada, ¿en qué se diferencia con su precursora en el Retículo Endoplásmico Rugoso?

14. Una glucoproteína secretada, ¿en qué se diferencia con su precursora en el Retículo Endoplásmico Rugoso?

La glucoproteína, tal como dice su nombre debe de diferenciarse con su precursora en que posee un azúcar que es agregado en el RER y/o Aparato de Golgi.

Además debe diferenciarse en que la proteína es más corta ya que al pasar desde el citoplasma hacia el RER se pierde la “péptido señal”

Preguntas?

: Potasio (K+)

: Sodio (Na+)

: Proteína

↑[Na+] ↓[K+]

↓[Na+] ↑[K+]

ATPADP

3’ 5’

3’ 5’

?Señal Nuclear

Secresión