I trasportatori citoplasmatici sono vescicole di trasporto

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Ivo Biondi
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2 I trasportatori citoplasmatici sono vescicole di trasporto

3 Via biosintetica o via secretoria (secr. regolata, secr. costitutiva) Via endocitica

4 ALCUNI APPROCCI ALLO STUDIO DELLE ENDOMEMBRANE: autoradiografia (George Palade) analisi biochimica delle frazioni subcellulari (C. De Duve, A. Claude) uso di sistemi acellulari uso di mutanti

5 L autoradiografia permette di determinare la posizione del materiale marcato radioattivamente all interno della cellula. Con questa tecnica le sezioni di tessuto che contengono gli isotopi radioattivi sono ricoperte con uno strato sottile di emulsione fotografica che è esposta alle radiazioni che emanano dal tessuto. I siti nelle cellule che contengono la radioattività sono rivelati al microscopio dai grani di argento, dopo lo sviluppo dell emulsione radiografica sovrapposta.

7 Cellula acinosa di pancreas incubata per 3 min con aa radioattivi

9 Analisi biochimica delle frazioni subcellulari (C. De Duve, A. Claude)

10 USO DEI SISTEMI ACELLULARI Questi studi permisero di capire che la membrana microsomale rugosa non serviva ad incorporare gli aa ma a sequestrare le proteine di secrezione appena sintetizzate all interno delle cisterne del reticolo.

11 USO DI MUTANTI Identificazione per geni che codificano per SEC Mutante per il gene sec12 Mutante per il gene sec17

12 I ricercatori hanno isolato una dozzina di mutanti differenti che, nell insieme, mostrano interruzioni in ogni tappa nel percorso secretorio. Molti dei geni responsabili di questi difetti sono stati clonati e sequenziati e le proteine da essi codificate sono state isolate. L isolamento delle proteine dal lievito ha permesso la ricerca di proteine omologhe nei mammiferi (cioè proteine con sequenze correlate). Le attività dinamiche dei componenti del sistema delle endomembrane sono altamente conservate. Non solo il lievito, le piante e le cellule umane usano processi simili, ma utilizzano anche proteine notevolmente simili. In molti casi, proteine da specie ampiamente divergenti sono intercambiabili.

RETICOLO ENDOPLASMATICO Reticolo sistema, Endoplasmatico dentro il plasma Rappresenta il 50-90% della totalità delle membrane di una cellula di mammifero Fu osservato per la prima volta verso la fine

13 RETICOLO ENDOPLASMATICO Reticolo sistema, Endoplasmatico dentro il plasma Rappresenta il 50-90% della totalità delle membrane di una cellula di mammifero Fu osservato per la prima volta verso la fine del 19 sec come regione che si colorava intensamente con coloranti basici (ergastoplasma) Solo nel 1950 con l uso della ME si riuscì a capire la struttura e il ruolo del RE Differiscono nella struttura e nella funzione, nonostante siano interconnessi Nella cellula esiste una consistente variazione delle quantità relative

14 Reticolo endoplasmatico rugoso

15 RER : sito di sintesi di proteine di secrezione Cellule del pancreas Cellule caliciformi dell intestino Cellule endocrine Plasmacellule

16 Alcuni polipeptidi sono sintetizzati sui ribosomi attaccati al RER: (Meccanismo co-traduzionale) proteine secrete dalla cellula, proteine integrali di membrana, proteine che risiedono nei compartimenti delle endomembrane e in lisosomi, endosomi e vescicole Altri polipeptidi sono sintetizzati sui ribosomi liberi : (Meccanismo post-traduzionale) proteine destinate a rimanere nel citosol (es.enzimi, proteine del citoscheletro), proteine destinate a nucleo, perossisomi, cloroplasti, mitocondri.

17 IMPORTAZIONE CO-TRADUZIONALE= trasferimento di polipeptidi nel RE. Il movimento dei polipeptidi attraverso o all interno della membrana del RE è accoppiato al processo traduzionale. IMPORTAZIONE POST-TRADUZIONALE I ribosomi che sintetizzano polipeptidi destinati al citosol o ai mitocondri, cloroplasti, perossisomi, nucleo, rimangono liberi nel citosol. Dopo che la traduzione è stata completata, i polipeptidi sono rilasciati nel citosol e da qui seguono le diverse destinazioni. Ipotesi del segnale G. Blobel Nobel per la Medicina 1999

19 Sintesi di proteine secretorie e lisosomali sui ribosomi legati al RER SRP= particella di riconoscimento del segnale ( etichetta ). Nelle cellule dei mammiferi consiste in 6 distinti polipeptidi e una piccola molecola di RNA 7S.

20 Come una proteina neo-sintetizzata viene processata nel RE Appena un polipeptide nascente entra nelle cisterne del RER si trova ad interagire con una moltitudine di enzimi localizzati sia nella membrana che nel lume del RER: 1) peptidasi del segnale rimuove la porzione N- terminale contenente il peptide segnale; 2) oligosaccariltrasferasi aggiuge carboidrati; 3) proteine chaperon (BiP, Disolfuroisomerasi) riconoscono e si legano alle proteine non ripiegate o ripiegate male e danno loro l opportunità di assumere la corretta struttura tridimensionale.

21 Sintesi di proteine integrali di membrana sui ribosomi legati al RER

22 Glicosilazione nel RER Quasi tutte le proteine prodotte sui ribosomi legati al RER diventano glicoproteine. Il processo di glicosilazione inizia nel RE e si completa nel complesso del Golgi. I gruppi carboidratici hanno un ruolo chiave nella funzionalità delle glicoproteine, in particolare come siti di interazione con altre macromolecole. Essi inoltre aiutano le proteine a ripiegarsi correttamente

23 N-glicosilazione: implica l aggiunta di una specifica unità oligosaccaridica al gruppo ammino-terminale di residui di asparagina.

24 Il dolicolo fosfato è il trasportatore delle unità oligosaccaridiche da trasferire all asparagina durante la glicosilazione del core oligosaccaridico Oligosaccaril transferasi

25 Negli eucarioti meno evoluti, gli oligosaccaridi rimangono così come sono stati appena sintetizzati. L evoluzione degli organismi più complessi è stata accompagnata dalla diversificazione dei carboidrati uniti alle proteine. La modifica dell oligosaccaride di base inizia nel RE con la rimozione di due delle tre unità di glucosio da parte di una glucosidasi

26 Controllo di qualità (calreticulina)

Risposta alle proteine non ripiegate (Unfolded Protein Response, UPR ) 1) Sintesi di proteine capaci di contrastare lo stress: - Chaperoni che aiutano le proteine anormali -

28 Risposta alle proteine non ripiegate (Unfolded Protein Response, UPR ) 1) Sintesi di proteine capaci di contrastare lo stress: - Chaperoni che aiutano le proteine anormali - Proteine che trasportano le proteine anormali al di fuori del RE - Proteine coinvolte nella distruzione di proteine anormali 2) Fosforilazione di eif2α, per rallentare la sintesi proteica

Malattie da ripiegamento errato delle proteine Encefalopatia spongiforme (Morbo della mucca pazza nei bovini) malattia trasmessa da agenti infettivi proteici detti

29 Malattie da ripiegamento errato delle proteine Encefalopatia spongiforme (Morbo della mucca pazza nei bovini) malattia trasmessa da agenti infettivi proteici detti prioni La proteina risultante, ripiegata in modo non corretto, induce estesi danni ai neuroni cerebrali, portando a movimenti muscolari incontrollati e alla morte.

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