TRANSPORTE INTRACELULAR

GT1

“Congestionamento celular”

1. Tópicos essenciais para compreender a célula eucariótica:

• Compreender as funções das organelas;

• Compreender como funciona o transporte de moléculas entre as organelas;

• Como essas organelas são criadas e mantidas

2. Funções essenciais das organelas:

--Núcleo: contém o genoma principal e é o sítio principal de síntese de DNA e RNA.

--Citoplasma: é composto pelo citosol e pelas organelas.

--Citosol: é o sítio de síntese e degradação de proteínas.

--Retículo endoplásmatico: encarregados da síntese de proteínas solúveis e integrais de membrana a qual a maioria será destinada à exportação para o meio extracelular ou para outras organelas. Isso explica o fato de que a maioria das proteínas a medida que são sintetizadas são transladadas para o RE. Alem de sua participação no âmbito proteico o RE armazena Ca2+ e produz grande parte do lipídeo de utilização intracelular.

--Aparato de Golgi: possui pilhas denominadas cisternas que recebem lipídeos e proteínas do RE e os enviam para vários destinos frequentemente modificando-os covalentemente durante a rota.

--Mitocôndrias: geração do ATP de utilização intracelular.

--Lisossomos: possui enzimas digestivas que degradam organelas mortas, macromoléculas e partículas englobadas do exterior da célula por endocitose.

--Peroxissomos: são pequenos compartimentos vesiculares que contem enzimas utilizadas em varias reações oxidativas.

OBS 1: de maneira geral cada organela envolta por membrana realiza um conjunto de funções semelhante de uma célula para outra. No entanto, em determinadas situações tais organelas podem variar em abundância se adequando a especialização nata de cada célula.

OBS 2: as organelas, por terem uma membrana impermeável e hidrofóbica, necessitam de presença de proteínas de membrana para importar e exportar moléculas.

OBS 3: As organelas necessitam de um mecanismo para a importação e incorporação na própria organela de proteínas específicas que a tornem única.

3. Movimento de proteínas entre os compartimentos (organelas)

• O que ocorre inicialmente?

Síntese de proteínas nos ribossomos presentes no citosol. Apenas proteínas sintetizadas em ribossomos mitocondriais estão em um sítio que não é o citosol.

• Após a síntese as proteínas podem ter dois destinos: 1) se conterem um sinal de endereçamento serão direcionadas para algum lugar fora do citosol podendo ser o núcleo, o RE, às mitocôndrias etc ou 2) se não conterem um sinal de endereçamento permaneceram no citosol como proteínas residentes permanentes.

• Tipos de transporte envolvidos no movimento proteico entre as organelas:

--Transporte mediado: está relacionado ao tráfego de proteína entre o núcleo e o citosol e ocorre através de continuidades preenchidas pelo complexo por nuclear. Estes complexos atuam como mediadores seletivos que transportam ativamente moléculas específicas e complexos macromoleculares. Permitem a difusão livre de moléculas menores.

                                                         Ao centro poro complexo nuclear

--Transporte transmembrana: ocorre através de transportadores de proteínas aderidos à membrana. Como exemplos de situações que ocorrem esse tipo de transporte temos 1) o transporte de proteínas do citosol para o lúmen do RE ou 2) do citosol para as mitocôndrias.

--Transporte vesicular: o transporte vesicular é realizado por por pequenas vesículas esféricas de transporte contidas na membrana ou por fragmentos organelares maiores de forma irregular. Quando se desprendem das organelas carream moléculas derivadas do lúmen dessas organelas e se fundem a outras organelas depositando seu conteúdo no interior destas novas organelas.

OBS : tais modos de transferência de proteínas é guiado por sinais de endereçamento.

Ex:

• Importação de molécula pelo núcleo: necessita de sinal de endereçamento reconhecido por proteínas receptoras complementares do complexo poro nuclear;

• transferência direta da proteína pela membrana: possui um sinal de endereçamento reconhecido pela proteína translocadora da membrana a ser cruzada;

• Proteína deve ser incorporada a uma vesícula: necessita de um sinal de endereçamento a ser reconhecido por um receptor complementar na membrana apropriada.,

4. Tipos de sinais de endereçamento

• Sequencias sinalizadoras (peptídeos sinal)

• Regiões sinalizadoras

--Sequencias sinalizadoras (peptídeos sinal)

consiste em uma sequencia de aminoácidos que após ter concluído o endereçamento é clivada pela ação de peptidases de sinal.

--Região sinalizadoras

consiste de um arranjo específico de átomos na superfície proteica. Normalmente as regiões sinalizadoras ao contrário das sequencias sinalizadoras persistem na proteína madura.

Atuação das sequencias sinalizadoras:

• citosol para RE

• citosol para mitocôndrias

• citosol aos peroxissomos

• núcleo para o citosol

• aparato de Golgi para RE

• Citosol para núcleo (neste caso regiões sinalizadoras também podem atuar)

Atuação das regiões sinalizadoras

• enzimas de degradação recém-sintetizadas para os lisossomos

• Citosol para o núcleo.

Receptores de endereçamento

• Conceito: reconhecem os sinais de endereçamento agregados as proteínas recepcionando e selecionando as proteínas adequadas.

• Funcionam cataliticamente: após completada sua meta, eles retornam ao seu ponto de origem para serem reutilizados.

• Reconhecimento de classes: a maioria dos receptores de endereçamento

reconhecem classes de proteínas ao invés de uma só proteína.

Detalhamento de trasportes (estudo caso a caso)

--Transporte entre núcleo e citosol

• O transporte de moléculas do citosol para o núcleo e vice versa acontece de forma seletiva;

• Tal seletividade é proporcionada por mecanismos como: 1) a atuação do complexo poro nuclear, 2) sinais de localização nuclear e 3) receptores de importação e exportação nuclear

Complexo poro nuclear: consiste em grandes estruturas que perfuram o envelope nuclear e são constituídas por 50 diferentes tipos de proteínas denominadas nucleoporinas. Cada complexo de poro possui um ou mais canais aquosos abertos através dos quais pequenas moléculas solúveis em água podem difundir-se passivamente. Devido ao seu tamanho o complexo poro nuclear consegue exercer um papel seletivo impedindo que macromoléculas sem proteínas receptoras específicas entrem no núcleo.

EX: o rRNA não consegue passar no complexo poro nuclear permanecendo no

citoplasma e, dessa forma, confinando a síntese proteica ao citosol.

Sinal de localização nuclear: as proteínas nucleares possuem em sua estrutura sequencias de aminoácidos que funcionam como localizadores que as direcionam para o núcleo da célula. Normalmente os aminoácidos mais comuns da sequencia são a arginina e a lisina.

Receptores de importação e exportação nuclear: para o início do transporte nuclear, a maioria dos sinais de localização deve ser reconhecido pelos receptores nucleares que são codificados por uma família de genes relacionados. Os receptores são proteínas citosólicas solúveis que se ligam tanto aos sinais de localização nuclear como as nucleoporinas.

OBS: em algumas situações os receptores nucleares não se ligam diretamente às proteínas nucleares mas contam com proteínas adaptadoras adicionais que funcionam como ponte.

--Transporte do citosol para mitocôndrias:

• A mitocôndria pode ter proteínas importadas para: 1) a matriz mitocondrial e 2) para as membranas mitocondriais.

• Inicialmente a proteína é completamente formada no citosol e acrescida de uma sequencia sinal que será clivada logo após a translocação da proteína para o interior da matriz mitocondrial.

• A translocação de proteínas através das membranas mitocondriais é mediada por complexos proteicos com multissubunidades que atuam como transportadores de proteínas: são elas o complexo TOM presente na membrana externa e os complexos TIM22 e TIM 23 que atuam na membrana interna. Junto a estes complexos atuam receptores de importação responsáveis por reconhecer as sequencias sinalizadoras das recém-formadas proteínas citolíticas.

OBS: a condição de importar proteínas completamente sintetizadas configura um processo pós-traducional.

--Transporte do citosol para o RE

• Como já foi citado no início deste resumo o RE tem um papel fundamental na

síntese proteica e lipídica. Na membrana do RE são produzidas quase todas as

proteínas transmembrana utilizadas por outras organelas, pela membrana plasmática e pelo próprio RE.

• O RE captura proteínas do citosol antes mesmo destas estarem completamente formadas. Portanto a importação de proteínas no RE é co-traducional.

• O RE importa dois tipos de proteínas: 1) proteínas transmembrana que ficam

embebidas na membrana do RE e 2) proteínas hidrossolúveis que são translocadas ao lúmen do RE.

• Algumas das proteínas transmembrana importadas atuaram no RE e outras

atuaram na membrana de outras organelas ou na membrana plasmática. As proteínas hidrossolúveis, por sua vez, são destinadas ao lúmen de outras organelas e para a secreção.

• Existem duas populações distintas de ribossomos no citosol: 1)ribossomos livres e 2) ribossomos ligados à membrana. Na primeira as proteínas são sintetizadas e sequencias sinalizadoras as direcionam para o RE. No segundo caso as proteínas já são automaticamente transportadas para o RE.

• O retículo endoplasmático liso, por sua vez, não apresenta cobertura parcial de ribossomos. Suas funções podem ser generalizadas em: metabolismo de lipídeos, armazenamento de e liberação oportuna de Ca2+, desintoxicação etc.

• Como ocorre o direcionamento de proteínas ao RE: entre o citosol e a membrana do RE circula uma partícula denominada PRS ou partícula reconhecedora de sinal. Esse PRS se liga a cadeia de aminoácidos em formação no citosol e leva esta cadeia até um receptor de PRS presente na membrana do RE. A partir dai a proteína será transportada automaticamente para o interior do RE e o PRS irá prosseguir com sua função em outra proteína em síntese.

OBS 1: o PRS, por ter uma estrutura cristalina flexível, consegue se ligar a numerosos tipos de cadeias de aminoácidos.

OBS 2: o PRS ao se ligar a cadeia de aminoácidos interrompe momentaneamente a síntese da proteína isso surti dois efeitos de vital importância sendo eles: 1) interrompendo-se a síntese de proteína inibe-se a produção de enzimas e compostos reativos que poderiam lesar a célula e 2) ganha-se tempo permitindo que a proteína chegue ao RE sem ainda ter concluído sua formação.

• Como ocorre o trasporte da proteína para o interior do RE: na membrana do RE existe um poro denominado complexo Sec61 que acopla-se ao ribossomo onde está sendo sintetizada e é importada para o lúmen do RE.

Transporte do RE para o Golgi

• Neste caso o transporte é realizado através de vesículas que se desprendem da membrana do RE e seguem para o Golgi. No Golgi essas proteínas receberam oligossacarídeos que irão direcioná-las para vesículas específicas que as guiarão até o seu local de atuação.

MAX