Re8colo endoplasma8co e apparato di Golgi

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Albina Riva
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L insieme di re8colo endoplasma8co (da ora in poi RE), apparato di Golgi (Golgi) e tube le vescicole e tubuli membranosi che li collegano fra di loro e col esterno si denomina vie di secrezione,

3 L insieme di re8colo endoplasma8co (da ora in poi RE), apparato di Golgi (Golgi) e tube le vescicole e tubuli membranosi che li collegano fra di loro e col esterno si denomina vie di secrezione, visto che una parte importante delle proteine che viaggiano al loro interno sono des8nate allo spazio extracellulare o alla membrana plasma8ca. RETICOLO ENDOPLASMATICO (RE) Piccola rete all interno del citoplasma - Si con8nua con le membrane del involucro nucleare. - Ci sono membrane con tan8 ribosomi abacca8 dal lato citosolico: RE rugoso (o ruvido), dedicate alla sintesi di proteine. - E membrane senza ribosomi: RE liscio, dedicate alla sintesi lipidica.

5 - Il RE rugoso: il percorso delle proteine di secrezione... O quelle des8nate al proprio RE, Golgi, endosomi o lisosomi.

Le proteine des8nate alle vie secretorie cominciano in genere la loro sintesi in ribosomi liberi, dopo vengono inserite nel RE: dentro il lume (proteine solubili) o nella membrana

7 Le proteine des8nate alle vie secretorie cominciano in genere la loro sintesi in ribosomi liberi, dopo vengono inserite nel RE: dentro il lume (proteine solubili) o nella membrana (proteine di membrana), e non escono più al citosol. ParFcella di riconoscimento del segnale (SRP) Seq. segnale per la traslocazione nel RE ReceGore della SRP Canale di traslocazione

8 Quindi: - La sintesi proteica comincia nel citosole, prosegue in poliribosomi abacca8 al RE. - La traslocazione al RE è co- traslazionale. - La traslocazione avviene grazie alla sequenza segnale N- terminale, che viene riconosciuta dalla parfcella di riconoscimento del segnale (SRP). Insieme, legano il recegore per la SRP nella membrana del RE. La sequenza segnale fa aprire il canale di traslocazione e la proteina entra formando un ansa. Dopo 100 aa, la sequenza viene tagliata da una pepfdasi del segnale e degradata. Il caso più semplice: proteine solubili PepFdasi del segnale

9 Casi più complessi: proteine di membrana, usano sequenze idrofobiche di avvio e arresto del trasferimento. Sequenza di arresto del trasferimento Sequenza segnale per RE

10 Sequenza di arresto del trasferimento Sequenza di avvio del trasferimento

11 Come si studiano ques8 processi? Preparazione di microsomi.

Le sequenze segnale per il RE furono iden8ficate quando si paragonò la lunghezza delle proteine sinte8zzate in vitro in un sistema cell- free e le proteine sinte8zzate in presenza

12 Le sequenze segnale per il RE furono iden8ficate quando si paragonò la lunghezza delle proteine sinte8zzate in vitro in un sistema cell- free e le proteine sinte8zzate in presenza di microsomi. In un gel d elebroforesi: 1: proteina sinte8zzata in vitro; 2: la stessa proteina sinte8zzata con microsomi; 3: la stessa proteina sinte8zzata dalle cellule complete.

13 Il canale di traslocazione (o traslocone) è un complesso di tre proteine trasmembrana, e si chiama Sec61. Forma un canale acquoso, e ha un tappo che si sposta durante l interazione col pep8de segnale. In cellule eucario8che ques8 canali si associano in gruppi di 4. Serve di ancoraggio per i ribosomi dalla parte citosolica, e per altre proteine dalla parte luminale del RE.

14 Una volta nel lume del RE Le proteine si trovano in un ambiente diverso dal citosolico e più simile a quello extracellulare: ossidante, diversa concentrazione ionica. Per interazione con un ampio gruppo di proteine che lavorano al interno del RE (hanno segnali di ritenzione), le proteine subiscono d ora in poi una serie di modifiche e controlli: - Glicosilazione: N- legata (la più frequente), aggiunta di oligosaccaridi all asparagina - Formazione di legami disolfuro fra due cisteine - Ripiegamento e controllo di qualità: aiutato e controllato da proteine chaperon - Unione covalente a fosfolipidi di membrana (glicosilfosfafdilinositolo, GPI)

15 LUME DEL RE RIBOSOMA

16 La glicosilazione N- legata Molto frequente nelle proteine di secrezione, molto rara (e diversa) nel citosole. Importante per: - Il ripiegamento. - Il controllo di qualità e la degradazione di proteine non correbamente ripiegate. - Il indirizzamento delle proteine. - Funzioni fuori del RE (solubilità, funzione della proteina: protezione, riconoscimento, adesione). Operata dalla oligosaccaride trasferasi (OST). Sequenza consenso per la glicosilazione N- legata: Asp - X (tranne Pro) - Ser/Thr Viene usata già aa dopo l arrivo al lumen dell RE. Si usano il 65-90% dei si8, alcuni non si usano mai (accessibilità), e l uso può variare a seconda delle condizioni.

17 GlcNAc: n- ace8lglucosammina

18 La formazione di ponf disolfuro Molte proteine hanno diverse cisteine che formano fra di loro pon8 disolfuro, che aiutano a conferire alla proteina la sua strubura secondaria caraberis8ca. Questo processo è aiutato da proteine ossidoredugasi, come la PDI (proteina isomerasi di disolfuro).

Il ripiegamento Traduzione d una proteina media: 2 min ripiegamento è Ripiegamento: alcuni millisecondi co- traduzionale e co- translocazione -

Il ripiegamento comincia all interno del ribosoma e del canale di traslocazione, ma solo in alfa- eliche; il ripiegamento globale accade nel

- Interazioni idrofobiche: importan8 per il ripiegamento nel ambiente idrofilo del RE.

19 Il ripiegamento Traduzione d una proteina media: 2 min ripiegamento è Ripiegamento: alcuni millisecondi co- traduzionale e co- translocazione - Ripiegamento co- traduzionale: - ripiegamento veboriale - - COOH ristrebo dal ribosoma - Il ribosoma provvede l impalcatura di organizzazione - Il ripiegamento comincia all interno del ribosoma e del canale di traslocazione, ma solo in alfa- eliche; il ripiegamento globale accade nel lume dell RE. - Il ripiegamento e le modifiche vengono ordina8 dalla sequenza pep8dica. - Interazioni idrofobiche: importan8 per il ripiegamento nel ambiente idrofilo del RE. - I chaperon bloccano le interazioni non correbe e la aggregazione, rallentano il ripiegamento per farlo più efficiente e svolgono il controllo di qualità (BiP, calnessina e calrefculina): solo le proteine ripiegate correbamente proseguono verso il Golgi.

20 QC Al Golgi UPR ERAD NUCLEUS QC: controllo di qualità ERAD: degradazione associata al RE (proteasoma) UPR: risposta alle proteine non ripiegate (malaqa)

- Il RE liscio: la sintesi di nuove membrane Sistema di membrane a forma di canali, senza ribosomi, con diverse funzioni: - Metabolismo lipidico: sintesi di lipidi di membrana (fosfolipidi,

21 - Il RE liscio: la sintesi di nuove membrane Sistema di membrane a forma di canali, senza ribosomi, con diverse funzioni: - Metabolismo lipidico: sintesi di lipidi di membrana (fosfolipidi, colesterolo). - Sintesi di steroidi (estrogeni, testosterone, cor8solo) - Detossificazione di sostanze chimiche: ci sono enzimi di membrana del RE liscio che modificano molecole tossiche (come l etanolo) per farli smal8re più facilmente con l urina (molto sviluppato nel fegato). - Magazzino di Ca2+ (nel muscolo, re8colo sarcoplasma8co)

24 APPARATO DI GOLGI Le proteine passano dal RE al Golgi viaggiando in vescicole di membrana, che escono (gemmazione) ed entrano (fusione) da un posto all altro. Le proteine che devono restare in dietro, vengono recuperate da vescicole che fanno il percorso inverso.

26 K: lisina D: ac. aspar8co E: ac. glutammico L: leucina

L apparato di Golgi è stato scoperto nel 1868 da Camillo Golgi, impregnando cellule nervose con acido osmico. Più avan8 ricevebe il Premio Nobel di Medicina, insieme allo spagnolo Ramon y Cajal.

27 L apparato di Golgi è stato scoperto nel 1868 da Camillo Golgi, impregnando cellule nervose con acido osmico. Più avan8 ricevebe il Premio Nobel di Medicina, insieme allo spagnolo Ramon y Cajal. Il Golgi si trova vicino al nucleo, dove si trova il centrosoma in cellule animali. E fabo da cisterne piabe, collocate una addosso all altra come una pila di piap, e ha un lato cis (di entrata, verso il RE) e un lato trans (di uscita, verso la membrana plasma8ca). Ci possono essere più di una pila di cisterne per cellule, ma più piccole. La strubura del Golgi è mantenuta da proteine della matrice del Golgi e dalle interazioni con i microtubuli del citoscheletro. Durante la mitosi, divisione cellulare, le proteine della matrice del Golgi lasciano andare le cisterne, che si separano e sono divise fra le due cellule figlie. Dopo la divisione, il Golgi si riforma in ogni cellula figlia grazie alle proteine di matrice, che organizzano nuovamente le cisterne in pile.

Il Golgi: - Processa ulteriormente le proteine, modificando le catene di glicosilazione, aggiungendo fosforilazione (le proteine lisosomiali sono marcate da uno zucchero fosforilato), e altre

29 Il Golgi: - Processa ulteriormente le proteine, modificando le catene di glicosilazione, aggiungendo fosforilazione (le proteine lisosomiali sono marcate da uno zucchero fosforilato), e altre modifiche; gli enzimi che operano queste modifiche si dispongono ordinatamente lungo il percorso traverso il Golgi (nella cisterna adeguata). - Smista le proteine per farle arrivare alla des8nazione appropriata: spazio extracellulare (secrezione), la membrana plasma8ca, endosomi, lisosomi.

- Ogni cisterna fa un passo avan8 lungo la pila, acquisendo gli enzimi appropria8, portandosi

30 Le proteine passano dal lato cis al lato trans, ma come? Tre ipotesi: - Trasportate dentro vescicole che passano da una cisterna al altra. - Ogni cisterna fa un passo avan8 lungo la pila, acquisendo gli enzimi appropria8, portandosi dentro le proteine (maturazione delle cisterne). - E tup i due meccanismi in contemporanea. Modello del trasporto vescicolare Modello della maturazione delle cisterne

31 Due 8pi di secrezione: - Cos8tu8va (tube le cellule) Secrezione cosftufva - Regolata (cellule specializate) Secrezione regolata

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