- In che modo questi segnali dirigono il trasporto della proteina al compartimento di destinazione?

Dimensione: px

Iniziare la visualizzazioe della pagina:

Download "- In che modo questi segnali dirigono il trasporto della proteina al compartimento di destinazione?"

Martina Castellani
7 anni fa
Visualizzazioni

1 PRINCIPI GENERALI DELLO SMISTAMENTO DELLE PROTEINE - Dove risiede l informazione per la corretta localizzazione di una proteina? - In che modo questi segnali dirigono il trasporto della proteina al compartimento di destinazione?

2 Molte proteine hanno una sequenza segnale Alcune sequenze segnale tipiche FUNZIONE DELLA SEQUENZA SEGNALE Importazione al nucleo Esportazione dal nucleo Importazione nei mitocondri ESEMPIO DI SEQUENZA SEGNALE Importazione nei perossisomi Importazione nel RE Ritorno al RE

3 Le proteine vengono trasferite agli organelli tramite tre meccanismi diversi Importazione attraverso pori (nucleo) Importazione attraverso il doppio strato fosfolipidico (mitocondri, cloroplasti, perossisomi, reticolo endoplasmatico) Trasporto vescicolare (Golgi, lisosomi, superficie cellulare)

4 Trasporto vescicolare Tramite gemmazione e fusione di vescicole gli organuli del sistema di endomembrane scambiano sia il contenuto che i componenti di membrana.

5 TRASPORTO VESCICOLARE ORIGINE Dagli organelli DESTINAZIONE Verso altri organelli (trasporto intracellulare) Verso l ambiente extracellulare (esocitosi) Dalla superficie cellulare Verso l ambiente intracellulare (endocitosi)

6 Gli organelli del sistema di endomembrane svolgono funzioni specifiche altamente coordinate Il reticolo endoplasmatico e l apparato di Golgi, operando in maniera sequenziale, provvedono alla sintesi e allo smistamento di proteine e lipidi ad altri organelli o all esterno della cellula Gli endosomi e i lisosomi sono destinati alla raccolta, degradazione e digestione di particelle e sostanze importate nelle cellule dall ambiente esterno Le vescicole membranose sono addette al trasporto di sostanze di origine intra- ed extra-cellulare verso le rispettive destinazioni

7 Il reticolo endoplasmatico Reticolo endoplasmatico liscio Reticolo endoplasmatico rugoso

8 Ribosomi liberi nel citosol Ribosomi legati a membrane Importazione post-traduzionale Importazione co-traduzionale

9 Il RER produce e confeziona proteine all interno di vescicole di trasporto Proteina destinata ad uno degli organuli del sistema di endomembrane oppure all ambiente extracellulare

10 Le proteine destinate al RE contengono una sequenza segnale all estremità N-terminale La sequenza segnale, appena emerge dal ribosoma, viene riconosciuta da una particella di riconoscimento del segnale (SRP) nel citosol La SRP lega prima la sequenza segnale e poi un recettore presente sulla membrana del RE ancorandovi il complesso ribosoma-mrna-polipeptide

11 Il modo in cui le sequenze segnale delle proteine destinate al RE dirigono i ribosomi alla membrana del RE ed una proteina solubile viene rilasciata nel lume del RE

12 Il modo in cui una proteina trans-membrana viene integrata nella membrana del RE

13 Complesso di Golgi

14 Funzioni del Complesso di Golgi aggiunta e modificazione di oligosaccaridi Maturazione delle proteine sintetizzate nel RE fosforilazione tagli proteolitici Smistamento ai vari compartimenti cellulari

15 N-glicosilazione Aggiunta di una specifica unità oligosaccaridica all atomo di azoto del gruppo N-terminale di una asparagina

16 N-glicosilazione Aggiunta di una specifica unità oligosaccaridica all atomo di azoto del gruppo N- terminale di una asparagina nel RE Processo cotraduzionale Unità di N- acetilglucosammina e mannosio sono aggiunte al dolicolo fosfato nel CITOSOL Trasferimento catalizzato da una flippasi. Nel lume del RE viene completato il core oligosaccaridico Catalizzato dall oligosaccariltransferasi Prima del trasferimento al Golgi

17 Il complesso di Golgi svolge un ruolo centrale nella via secretoria-biosintetica

18 Via secretoria-biosintetica Sintesi e smistamento di molecole neosintetizzate ad altri organelli o alla superficie cellulare RET. ENDOPLASMATICO GOLGI LISOSOMI VESCICOLE SECRETORIE ENDOSOMI SUPERFICIE CELLULARE

19 Nell apparato di Golgi si formano vescicole con contenuti specifici Le vescicole sono in grado di riconoscere e di fondersi con la corretta membrana bersaglio

20 ESOCITOSI Avvicinamento della vescicola alla membrana plasmatica Fusione delle membrane Rottura della membrana e rilascio del contenuto

21 SECREZIONE COSTITUTIVA Avviene in maniera continua Le vescicole raccolgono contenuti non specifici Contribuisce alla formazione della matrice extracellulare e della membrana plasmatica SECREZIONE REGOLATA Avviene in risposta ad uno stimolo Le vescicole raccolgono contenuti specifici Contribuisce al rilascio di enzimi digestivi, ormoni, neurotrasmettitori

23 Le proteine destinate alla secrezione vengono segregate e concentrate all interno di vescicole secretorie Rilascio di insulina da una vescicola secretoria di una cellula β del pancreas

24 Mantenimento dell asimmetria

25 Le proteine che devono essere immagazzinate in un tipo di vescicola sono selezionate rispetto alle proteine che hanno altre destinazioni

26 Le vescicole sono rivestite da specifiche proteine Utilizzo di rivestimenti diversi nel traffico vescicolare

27 Alcune vescicole sono rivestite di clatrina

28 Funzioni del rivestimento di clatrina 1) Forza meccanica per la formazione della gemma 2) Selezione del contenuto

29 La specificità di indirizzamento è assicurata da serie complementari di marcatori di superficie SNARE = SNAP RECEPTOR

30 Le vescicole di endocitosi sono indirizzate ai lisosomi endosoma Vescicola contenente enzimi lisosomiali Lisosoma maturo Endosoma

31 I lisosomi isolano gli enzimi digestivi dal resto della cellula

33 Membrana plasmatica Lisosomi Vescicole secretorie Golgi Mitocondri Perossisomi RER Cloroplasti Nucleo Smistamento

34 IL NUCLEO ALL INTERNO DELL INVOLUCRO NUCLEARE Matrice nucleare: rete fibrillare costituita da proteine. Nucleolo: struttura elettrondensa specializzata nella sintesi di rrna Nucleoplasma: sostanza fluida contenente i soluti nucleari Cromatina

35 Involucro nucleare due membrane concentriche separate dallo spazio perinucleare continuità con il RER Cromosomi in interfase: fibre nucleoproteiche altamente estese (cromatina) Le due membrane si fondono formando pori nucleari con una complessa struttura proteica

36 la lamina nucleare è una struttura fibrillare (lamina), con funzione di sostegno meccanico e di sito di attacco della cromatina

37 progeria

38 Nelle prime fasi della mitosi la membrana nucleare si disassembla La fosforilazione delle molecole di laminina è il segnale che induce il disassemblaggio della membrana nucleare

39 Complesso del poro nucleare Il numero di pori per unità di superficie varia secondo il tipo e l attività cellulare. In media pori, pori / m2 canale tappezzato dal complesso del poro con struttura a cestino ~ 100 proteine organizzate con simmetria ottagonale piccole molecole diffondono attraverso il poro il passaggio di molecole più grandi viene invece regolato dalla presenza di specifici segnali proteine nucleari contengono uno o piu NLS (Nuclear Localization Signal)

40 Struttura del poro nucleare Ogni anello composto di 8 subunità. 8 raggi si estendono dagli anelli al granulo centrale, il trasportatore responsabile del movimento delle macromolecole

42 Le modalità di trasporto attraverso la membrana nucleare dipendono dalla dimensione delle molecole trasportate -Diffusione passiva attraverso canali (8 canali fra i raggi del complesso del poro e probabilmente uno al centro; trasporto ad es. di nucleosidi trifosfato, ioni e piccole proteine es. istoni; barriera di permeabilità per molecole con PM maggiore di 30KDa) -Trasporto attivo selettivo attraverso trasportatori che appartengono al complesso del poro (es. enzimi per la sintesi di RNA e DNA, complessi RNAproteine, etc).

44 Sequenze di localizzazione nucleare proteine nucleari contengono uno o piu NLS (Nuclear Localization Signal)

45 Importazione di una proteina nucleare

46 Importazione di una proteina nucleare Esportazione di una proteina nucleare

47 DEGRADAZIONE La degradazione è un aspetto importante del sistema di folding delle proteine e rappresenta la scelta finale di una cellula che deve controllare gli effetti potenzialmente tossici di proteine aberranti (Ashkenas J, Byers PH 1997). La degradazione non interessa solo proteine misfolded ma anche proteine che non hanno completato il loro ripiegamento corretto: questo permette il riciclo di aminoacidi e piccoli peptidi.

48 Degradazione delle proteine mediata da Ubiquitina L ubiquitina è una proteina piccola e altamente conservata che viene covalentemente attaccata a un residuo di lisina della proteina bersaglio che viene quindi marcata.

49 Il proteasoma Centro Regolativo 19S Nuceo catalitico 20 S Centro Regolativo 19S

50 Anello a 7 subunità Il proteasoma

Documenti analoghi

La cellula eucariotica contiene una varietà di organelli circondati da membrane.

La cellula eucariotica contiene una varietà di organelli circondati da membrane. Reticolo endoplasmatico ruvido Reticolo endoplasmatico liscio Nucleo Assenti nella maggior parte delle cellule vegetali