Vescicole trasferite da una membrana all altra mantengono la loro asimmetria. Orientamento porzione glicidica

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1 Vescicole trasferite da una membrana all altra mantengono la loro asimmetria Orientamento porzione glicidica

2 L USCITA DAL RER AVVIENE MEDIANTE TRAFFICO VESCICOLARE Sintesi e modificazione nel RER di proteine con varia localizzazione: Golgi, RE, membrana plasmatica, spazio extracellulare, Lisosomi Trasferimento all apparato di Golgi (O-glicosilazione, modificazione delle N- glicoproteine) e indirizzamento in vari compartimenti Segnali di localizzazione nel RE e Lisosomi

3 L USCITA DAL RER AVVIENE MEDIANTE TRAFFICO VESCICOLARE

4 cis-golgi network Formazione del mannosio 6-fosfato, etichetta per la localizzazione nei lisosomi Una fosfotransferasi con substrato UDP-N-acetilglucosamina e una fosfodiesterasi presenti nel cis Golgi catalizzano l aggiunta di un gruppo fosforico

5 trans-golgi network Meccanismo di smistamento degli enzimi lisosomiali mediante recettori per il mannosio 6-fosfato nelle cisterne trans del Golgi

6 SEGNALI DI RECUPERO DI PROTEINE DEL LUME DEL RER: KDEL C-TERMINALE PDI ratto QKAVKDEL topo QKAVKDEL uomo QKAVKDEL pollo QKAVKDEL BiP ratto DTSEKDEL topo DTSEKDEL uomo DTAEKDEL pollo EAAEKDEL CALRETICULINA coniglio RRQAKDEL topo PAQAKDEL

7 Recupero delle proteine residenti nel reticolo (KDEL) e il suo recettore Il recettore del KDEL presente nelle cisterne del Golgi cattura le proteine solubili (KDEL) e le porta tramite vescicole di trasporto rivestite di COP I al RE. Nell ambiente a ph neutro del RE le proteine si dissociano dal recettore che viene quindi riciclato e portato al Golgi per essere riutilizzato Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

8 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

9 Segnali di localizzazione nei mitocondri Le proteine destinate ai mitocondri vengono sintetizzate nei ribosomi liberi nel citosol e contengono solitamente all estremità N-terminale un segnale di localizzazione per la matrice mitocondriale, costituito da amminoacidi basici, oltre a serina e treonina, ma del tutto privo di amminoacidi acidi.

10 Compartimentalizzazione dei principali enzimi mitocondriali Localizzazione Membrana esterna Spazio intermembrana Membrana interna Matrice Enzima Enzimi per l allungamento e la desaturazione degli acidi grassi Monoaminoossidasi (MAO) Adenilato chinasi Creatina chinasi Componenti della catena respiratoria Componenti dell ATP sintasi Succinato deidrogenasi Carrier dei metaboliti Complesso della piruvato deidrogenasi Enzimi del ciclo di Krebs Enzimi della β-ossidazione Ciclo dell urea Glutammato deidrogenasi

11 Complesso TIM chaperone traslocatore di presequenze ATP-dip peptidasi della matrice

12 preprotein cytosol OM protein β-barrel Pathway intermembrane space TIM chaperone complex + MIA Pathway soluble IMS protein matrix metabolite carrier Carrier Pathway - Presequence Pathway soluble matrix protein Bohnert M. et al., FEBS Letters 2007

13 Segnali di localizzazione nucleare (NLS) Si tratta di sequenze di amminoacidi basici senza regole di localizzazione in regioni precise delle proteine. 4-6 residui basici. In molte proteine destinate al nucleo, il segnale di localizzazione costituito da due sequenze di amminoacidi basici separate tra loro da una decina di amminoacidi spaziatori. Nelle proteine nucleari la seq. segnale non viene rimossa

14 DIVERSI TIPI DI PROTEINE DI RIVESTIMENTO DELLE VESCICOLE Coinvolgimento dei tre tipi noti di proteine di rivestimento COP I, COP II e clatrina nel traffico vescicolare lungo le vie secretoria ed endocitotica.

15 DIVERSI TIPI DI PROTEINE DI RIVESTIMENTO DELLE VESCICOLE Figure 13-4 Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)

16 Meccanismo proposto per il trasporto mediato da vescicole tra i compartimenti COP Estroflessione e vescicolazione: ARF, 1. Reclutamento proteine del COATOMERO, 2. attivazione PLD Fusione di vescicole: NSF (N-etilmaleimide sensitive factor) SNAP Rab

17 Modello per la formazione di vescicole rivestite di COP I La gemmazione inizia con lo scambio GDP-GTP su ARF V-SNARE è una delle proteine incorporate nella membrana delle vescicole; ha funzione di indirizzare le vescicole alle appropriate membrane accettrici

18 Modello per il riconoscimento e la fusione di vescicole di trasporto con membrane bersaglio Vescicola di trasporto Proteina Rab Adesione V-SNARE Complesso T-SNARE/SNAP25 Membrana accettrice Formazione del complesso di pre-fusione NSF, α-β-γ-snap Complesso di Pre-fusione SNAP- Soluble NSF-Attachment Proteins SNARE- SNAP REceptor

19 Fusione delle membrane Rab viene idrolizzata e rilasciata Regolazione velocità di fusione temporizzatore NSF, α-β-γ-snap Dopo la fusione i complessi si dissociano Gemmazione di vescicole per il riciclaggio di V-SNARE

20 NSF, SNAP e SNAP REC (SNARE) sono elementi chiave del macchinario intracellulare di fusione delle membrane Tossine tetanica e botulinica agiscono degradando V-SNARE (sinaptobrevina) delle vescicole sinaptiche, impedento la trasmissione nervosa

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22 Vie di endocitosi in cellule eucariotiche

23 Assemblaggio di una Vescicola Secretoria Rivestita da Clatrina I recettori di carico hanno il compito di riconoscere e legare le molecole da trasportare; Le adaptine hanno il compito di legare da un lato i recettori di carico e dall altro le molecole di clatrina; Le molecole di clatrina si aggregano in una rete a forma di canestro sulla faccia citosolica della membrana stabilizzando così l associazione molecolare; Le molecole di dinamina sono capaci di legare GTP e si aggregano in un anello intorno alla radice di ogni invaginazione nel momento in cui è profondamente invaginata.

24 Da notare che: Questo processo è comune alle vescicole di trasporto dell apparato del Golgi e della membrana plasmatica; Esistono diversi tipi di adaptine ed in particolare quelle che legano i recettori di carico a livello della membrana plasmatica sono diversi da quelli che legano i recettori di carico a livello dell apparato del Golgi; Nel momento in cui la dinamina idrolizza il GTP, si assiste alla contrazione dell anello con conseguente distacco dalla membrana; A gemmazione completa le proteine di rivestimento si staccano e la restante parte della vescicola si fonde con la membrana bersaglio.

25 Clatrina Sito di legame per le particelle di assemblaggio Triskelion Struttura poliedrica

26 Forme di Secrezione Esistono due forme di secrezione: Secrezione Costitutiva Secrezione Regolata Nella Secrezione Costitutiva le proteine costituenti i prodotti di secrezione vengono immediatamente trasferite all esterno attraverso le vescicole di secrezione che vanno a fondersi con la membrana plasmatica durante il ciclo di produzione; è continua e fornisce, per esempio, proteine di nuova sintesi alla membrana plasmatica nel caso in cui questa deve crescere di dimensioni per poi dividersi Nella Secrezione Regolata le proteine vengono conservate nelle vescicole di secrezione che la cellula può accumulare finchè un appropriato stimolo non ne induce la secrezione.

27 La Secrezione Regolata è intermittente e le vescicole si accumulano in prossimità della membrana, ma si fondono con essa solo quando la cellula viene stimolata da un segnale extracellulare rappresentato ad esempio da un aumento del livello ematico di glucosio che segnala ad alcune cellule pancreatiche di secernere l ormone insulina.