1. DISTRIBUCIÓN Y TRANSPORTE DE PROTEÍNAS: RE, GOLGI Y LISOSOMAS
Aparte de la presencia de un Núcleo, las células eucariotas se distinguen de las procariotas por la presencia en el citoplasma de organelas rodeadas de membrana. Proporcionan compartimientos diferenciados en los que tienen lugar actividades celulares específicas, y la subdivisión resultante del citoplasma permite a las células eucariotas funcionar eficientemente a pesar de su gran tamaño.
Distribuir y dirigir a las proteínas hacia sus destinos adecuados son tareas considerables.
El RE, aparato de Golgi y los lisosomas se diferencian de esta manera de otros organelas citoplasmáticos en que intervienen conjuntamente en el procesamiento de las proteínas y en que están conectados mediante vesículas de transporte.
El primer paso en la distribución de las proteínas tiene lugar mientras aún está en marcha la traducción.
Dra. Mary Dominguez

4. Distribución y Transporte de Proteínas
VIA SECRETORA

6. Retículo Endoplásmico (RE)
Marcaje de Proteínas para dirigirse al RE
Es el primer cruce de caminos en la distribución de las proteínas. En las células de los mamíferos, las proteínas destinadas a la secreción, a los lisosomas o a las membranas plasmáticas se traducen en los ribosomas unidos a membrana y son transferidas al RE rugoso mientras están siendo traducidas.
Es una red de túbulos y sacos rodeados de membrana que se extiende desde la membrana nuclear por todo el citoplasma. Es la organela más grande en la mayoría de las células eucariotas.
Los ribosomas libres y los unidos a la membrana del RE son funcionalmente indistinguibles, y toda la síntesis proteica se inicia en los ribosomas q están libres en el citosol.
La marca que determina que los ribosomas se unan con la membrana del RE es la secuencia de aa de la cadena que está siendo sintetizada, en vez de una propiedad intrínseca del ribosoma.
Translocación Cotraduccional y Post Traduccional
Sec61

7. Dirección Post-Traduccional de proteínas de secreción al RE
Dirección Postraduccional
Las proteínas son sintetizadas en ribosomas libres y se mantienen en una conformación desplegada mediante chaperonas citosólicas.
La secuencia señal es reconocida por el complejo Sec62/63 asociado al translocón y la proteína chaperona BiP
La Proteína chaperona BiP dirige la translocación de la proteína al interior del RE.

8. Retículo Endoplásmico (ER)
Transportadas como componentes de la membrana, no como proteínas solubles
Inserción de Las Proteínas en la membrana del RE, Golgi, Lisosomas o Membrana Plasmática
- Son incorporadas a la membrana antes de ser liberadas. Luego siguen la misma ruta que las secretorias: RE-Golgi-Membrana Plasmática o lisosomas.
Las distintas proteínas integrales transmembrana difieren como están insertadas. La orientación de las proteínas insertadas en el RE, Golgi, lisosomas y membranas plasmáticas se establece a medida que las cadenas polipeptídicas en crecimiento se translocan en el RE. La luz del RE equivale topológicamente al exterior de la célula, por lo que los dominios de la membrana plasmática que están expuestos en la superficie celular se corresponden con regiones de la cadena polipeptídica que se translocan en al interior del RE.

9. Inserción de una proteína de membrana con señal susceptible de escisión y única secuencia de detención de transferencia
La secuencia señal se escinde a medida que la cadena polipeptídica atraviesa la membrana, por l que el extremo amino terminal de cadena queda expuesto a la luz del RE. Sin embargo, la translocación de la cadena a través de la membrana es interrumpida por una secuencia transmembrana de detención de la transferencia, que cierra el canal de translocación Sec61 y abandona el canal lateralmente para anclarla proteína a la membrana del RE. La continuación de la traducción da lugar a una proteína que atraviesa la membrana con su extremo carboxilo terminal del lado citosólico.

10. Inserción de una proteína de membrana con secuencia señal internas que no se escinden
La secuencia señal interna que no se escinden pueden dar lugar a la insesrción de cadenas polipeptídicas en cualquier orientación de la membrana del RE. Esta dirige la inserción del polipéptido de tal forma que su extremo amino terminal queda expuesto al lado citosólico. El resto queda translocado al interior del RE.

11. Inserción de una proteína que atraviesa la membrana varias veces
Estas proteínas que atraviesan las membrana varias veces, son insertadas como resultado de una serie alternante de secuencias de señal internas y secuencias transmembrana de detención de la transferencia.

12. Plegamiento de proteínas
Ensamblaje de proteínas de varias subunidades
Formación de puentes disulfuro ( proteína disulfuro isomerasa)
Primeras etapas de glicosilación
Anclaje de Glicolípidos (glicosilfosfatidilinositol)

13. Plegamiento de Proteínas en el RE
Proteínas Chaperonas Hsp70 y BiP
Las cadenas polipeptídicas se pliegan en su conformación tridimensional correcta en el RE. Aquellas que no pueden plegarse correctamente son separadas de la vía secretora y marcadas para la degradación.
El papel principal de las proteínas de la luz del RE es catalizar el plegamiento y el ensamblaje de los polipéptidos recién translocados.
Se cree que las chaperonas Hsp70 y BiP se unen a la cadena polipeptídica sin plegar cuando cruza la membrana, y después media el plegamiento proteico y ensamblaje de las subunidades en el interior del RE.

14. Glicosilación de Proteínas en el RE
Oligosacaril
transferasa

15. Unión de los anclajes de GFI

16. Control de Calidad
Un papel importante del RE es identificar las proteínas mal plegadas, marcarlas y dirigirlas a la vía de degradación.
La Calnexina y Calreticulina facilitan el correcto plegamiento de las glicoproteínas. Si es incapaz de plegarse tras multiples ciclos, el complejo lo enviará a una vía de degradación que implica la retrotranslocación de la cadenaa través del translocón. En el citosol seran marcadas por ubiquitinación y degradada en el proteosoma.

17. Retículo Endoplásmico Liso: Síntesis de Lípidos y Otras Funciones
Se sintetizan asociados con membranas celulares ya existentes
Fosfolípidos, Ceramida (glicolípidos y esfingomielina), Colesterol, Hormonas Esteroideas y Ácidos Biliares.
Fosfolípidos: Fosfatidilcolina, Fosfatidilserina, Fosfatidiletanolamina, fosfatidilinositol
Importancia de la síntesis de los fosfolípidos en la cara citosólica de la membrana del RE. Importancia de las Flipasas.
Importancia en células activas en el metabolismo lipídico
Destóxificación, Regulación del nivel de calcio, Glucogenólisis.

18. Sintesis de fosfolipidos

20. Exportación de proteínas y lípidos desde el RE

21. Recuperación de Proteínas residentes en el RE

22. Aparato de Golgi
Reprocesamiento y distribución hacia destino final: Lisosomas, MP, Secreción
4 regiones funcionalmente diferentes.
Glicosilación
Síntesis de Glicolípidos y Esfingomielina.
Metabolismo de lípidos y polisacáridos
Aparato de Golgi
Golgi funciona como una fábrica en la que las proteínas recibidas desde el RE se reprocesan y distribuyen para ser transportadas a sus destinos finales: los lisosomas, la membrana plasmática o la secreción. Los glicolípidos y la esfingomielina son sintetizados en Golgi.
En las células vegetales es encargados de sintetizar polisacáridos complejos de la pared celular.
Organización
Compuestos por bolsas aplanadas rodeadas de membrana (cisterna) y sus vesículas asociadas.
Las proteínas procedentes del RE entran por su cara cis (convexa y orientada al núcleo); son transportadas a través de Golgi y salen por su cara cóncava o de salida trans.
Normalmente se considera que el Golgi está constituído por 4 regiones funcionalmente diferentes: red cis, el apilamiento de Golgi (medial y trans) y la red trans de Golgi.
La mayor parte de las actividades metabólicas del aparato de Golgi tienen lugar en el apilamiento de Golgi.
Las proteínas modificadas, los lípidos y los polisacáridos migran a continuación a la red trans de Golgi, que actúa como centro de organización y distribución.
2 caras: Cis y Trans

27. Procesamiento de N- oligosacáridos
Glicosilacón de proteínas
Las distintas glicoproteínas se modifican de forma diferente durante su paso a través de Golgi, dependiendo tanto de la estructura de la proteína como de la cantidad de enzimas implicadas en el proceso, presentes en el complejo de Golgi de los diferente tipos de células. Por consiguiente, las proteínas pueden salir de Golgi con diferentes N-Oligosacáridos. Esta secuencia de reacciones son para las glicoproteínas destinadas a ser secretadas.
Supone la modificación y síntesis de restos de CBH de las glicoproteínas. Tras el transporte al Golgi, los N-oligosacáridosde estas glicoproteínas sufren diversas modificciones posteriores.

28. Marcaje y Dirección de las proteínas lisosómicas
Síntesis de esfingomielina y glicolípidos
El procesamiento del N-oligosacárido de las proteínas lisosómicas difiere en que son modificadas mediante una fosforilación de residuos de manosa en la posición 6.
Metabolismo de lípidos
En el RE se sintetizan glicerofosfolípidos, colesterol y ceramida. El Aparato de Golgi concretamente participa en la síntesis de glicolípidos y esfingomielina.
La esfingomielina es el único fosfolípido no glicérico en las membranas celulares.
También en Golgi se sintetizan los polisacáridos complejos, como la celulosa de la pared celular vegetal.

29. Distribución y exportación desde Golgi
Transporte a células Polarizadas
Las proteínas se distribuyen en la red trans de Golgi para ser empaquetadas en las vesículas de transporte que se dirigen a ser secretadas, a la membrana plasmática, o a los lisosomas.
Las proteínas que realizan su función en Golgi deben retenerse en ese orgánulo, en lugar de ser transportadas a través de la vía secretora. Todas las proteínas retenidas en Golgi están asociadas con la membrana del Golgi en lugar de ser proteínas solubles en su interior.
Vía secretora constitutiva vs regulada…

30. Mecanismo de Transporte de Vesículas
Selección de Mercancía, proteínas de revestimiento y gemación
Formación y
Fusión de una vesícula de Transporte
Mecanismo de transporte de las vesículas
El transporte de las vesículas es una actividad celular fundamental, responsable del tráfico molecular entre diversos compartimientos rodeados de membrana.
La selectividad es clave para mantener la organización funcional de la célula.
Son necesarios tres procesos en cada paso de la vía secretora.
Las proteínas mercancía son separadas de las proteínas dirigidas a otros destinos.
Una yema que contiene la mercancía debe desarrollarse en la membrana y separarse de ella
Esa vesícula debe moverse hacia la membrana diana y fusionarse con ella

31. Mecanismo de Transporte de Vesículas
Selección de Mercancía, proteínas de revestimiento y gemación
Proteínas de unión a GTP: Importantes para la formación de vesículas
La formación de la mayoría de las vesículas de transporte está regulada por proteínas de unión a GTP, a través de proteínas adaptadoras que interaccionan directamentecon una proteína de revestimiento vesicular.
Entre estas proteínas de unión a GTP están ARF1, Sar1 y la gran familia de proteínas Rab.

32. Mecanismo de Transporte de Vesículas
Vesículas Revestidas: Funciones
3 Tipos
Vesículas revestidas por Clatrina
Vesículas de revestimiento de clatrina: son responsables de la internalización de moleculas extracelulares por endocitosis, además del transporte de moléculas desde la red del trans Golgi hacia los endosomas y lisosomas.
COP indica proteína de revestimiento “coat protein”
COPI funcionan en los mecanismos de recuperación que retienen a las proteínas residentes del Golgi y el RE
COPII se forma a partir del RE y transporta su mercancía a lo largo de la vía secretora hasta el aparato de Golgi.
Vesículas revestidas de COP II
Vesículas revestidas de COP I

33. Incorporación de proteínas lisosómicas a vesículas revestidas
Las proteínas dirigidas a los lisosomas están marcadas por manosa-6-fosfato en la red trans de Golgi. Los receptores de manosa-6-fosfato atraviesan la membrana del Golgi y actúan como sitios de unión para las proteínas adaptadoras citosólicas, que a su vez se unen a la clatrina. Las clatrinas están constituídas por tres cadenas proteicas que se asocian entre sí para formar una red semejante a la de las canastas de baloncesto, que distorsiona la membrana y dirige la gemación de las vesículas.

34. Iniciación de una vesícula revestida por Clatrina
La proteína pequeña de unión a GTP, ARF, puede iniciar la formación de una vesícula revestida de clatrina en la membrana del trans de Golgi.
Una vez transportada a la membrana, ARF/GDP es activada por un factor de intercambio de nucleótidos de guanina.
ARF/GTP recluta a la membrana a una proteína adaptadora GGA, y esta proteína recluta al receptor de manosa-6-fosfato, que transporta a la hidrolasa lisosómica, interaccionando con la cola citoplásmica del receptor.
GGA también recluta a una segunda proteína adaptadora AP1, que sirve como sitio de unión para el ensamblaje de una cubierta de clatrina sobre la vesícula.

35. Mecanismo de Transporte de Vesículas
Fusión de las Vesículas
1ro. Reconocimiento correcto de la vesícula a su membrana diana.
2do. Fusión de La membrana de la vesícula y la membrana diana deben fusionarse. (proteínas: v-SNARE y t-SNARE)
Proteínas Rab
La localización correcta de las proteínas Rab es clave para establecer la especificidad del transporte.

36. Fusión de Vesículas La fusión vesicular es iniciada por Rab/GTP.
Rab/GTP específicas presentes en la membrana vesicular y en la membrana diana unen proteínas efectoras para anclar la vesícula a la membrana diana.
El anclaje permite que interaccionen las vSNAREs y las tSNAREs, lo que proporciona la energía necesaria para aproximar las membranas.
Esta proximidad de las membranas desestabiliza las bicapas lipídicas y la vesícula y la membrana diana se fusionan.
Cambios en las interacciones proteína-proteína reclutan a NSF y las SNAPS al complejo SNARE, y desensamblan el complejo empleando energía obtenida de la hidrólisis de ATP.

37. Lisosomas
Degradación de toda clase de polímeros biológicos: Proteínas, Ácidos Nucleicos, Carbohidratos y Lípidos.
Contienen 50 enzimas (Hidrolasas Ácidas)
Organelas rodeados de membrana ue contienen una serie d enzimas capacs de degradas todas las clases de polímeros biológicos- proteína, CBH, lípidos-.
Funcionan como el sistema digestivo de la célula, sirviendo tanto para degradar el material del exterior como para digerir componentes obsoletos de la propia célula.
Todas las enzimas son hidrolasas ácidas, que son activas al pH 5 del interior de los lisosomas, pero no al pH neutro del resto del citoplasma.

39. Endocitosis y formación del Lisosoma
Las moleculas extracelulares captadas por endocitosis son transportadas a los endosomas, que maduran a lisosomas a medida que se traen hidrolasas ácidas desde Golgi.

40. Endocitosis y formación del Lisosoma (cont.)

41. Autofagia y Fagocitosis
Los lisosomas son responsible de la degradación de particulas grandes, ingeridasd mediante fagocitosis, y digestión gradual de los propios componentes de la célula mediante autofagia.

42. Retículo Endoplásmico Mecanismo de Transporte vesicular
En Resumen…
Retículo Endoplásmico
Secreción de proteínas, marcaje, Inserción en la membrana RE, Plegamiento y procesamiento,
Síntesis de lípidos y exportación.
Aparato de Golgi
Glicosilación, Metabolismo de lípidos y polisacáridos, distribución y exportación.
Mecanismo de Transporte vesicular
Selección de la mercancía, proteínas de revestimiento y gemación. Fusión de vesículas.
Lisosomas
Hidrolasas Ácidas, endocitosis, fagocitosis y autofagia.

43. “Es en la crisis donde aflora lo mejor de cada uno, porque sin crisis todo viento es caricia”