Processamento de proteínas no RE e
tráfego intracelular de vesículas
Profa. Ana Paula
Biologia Molecular e Celular II
_______________________________ IFSC, 2015
Retículo Endoplasmático
• Muitas proteínas transportadas
enovelam-se e são montadas no
lúmen do RE;
• Muitas estão em rota para outros
destinos;
• Outras são residentes…
– Proteínas importantes residentes no RE:
• PDI: catalisa oxidação de grupos SH livres para formar S-S • Chaperona BiP: transporte pós-traducional de prot. p/ RE.
Modificações nas proteínas e controle de
qualidade no RE
As proteínas que passam pelo RE podem sofrer
4 modificações principais antes de alcançarem
seu destino final:
1. Adição e processamento de carboidratos no RE
(N-glicosilação);
2. Formação de ligações dissulfeto no RE;
3. Dobramento apropriado e montagem de subunidades
no RE;
4. Clivagens proteolíticas específicas no RE, Golgi e
vesículas secretoras.
A maioria das proteínas sintetizadas no RE
rugoso é glicosilada.
Adição e processamento inicial dos oligossacarídeos N-ligados ao RE rugoso das células de vertebrados.
Os oligossacarídeos marcam o estado de
enovelamento
Degradação de proteínas mal enoveladas no RE
(ERAD = ER associated protein degradation)
“Misfolded soluble proteins in the ER lumen are translocated back into the cytosol, where they are deglycosylated, ubiquitylated, and degraded in
proteasomes. Misfolded membrane proteins follow a similar pathway. Misfolded proteins are exported through the same type of translocator that mediated their
import; accessory proteins that are associated with the translocator allow it to operate in the export direction”.
Review in: Protein dislocation from the ER.
Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Biomembranes, Vol. 1808, March 2011,
Controle de qualidade do enovelamento no RE
Proteassomo degrada proteínas indesejadas no citosol. (A) ME de proteassomos (B) Imagem ampliada digitalmente (C) Esquema do funcionamento: as bolas
Endereçamento de Proteínas
1.
Transporte mediado
: importação p/ o
núcleo por poros nucleares: funcionam
como portões seletivos.
2.
Translocadores proteicos
: realizam o
transporte de proteínas através das
membranas das organelas.
3.
Transporte Vesicular
: vesículas
Transporte vesicular
:
visão geral das vias
secretora e endocítica
de distribuição de
proteínas
Qual o caminho das
proteínas a partir do
RE?
O tráfego vesicular é organizado
• só a proteína a ser
transportada deve estar na
vesícula
• A fusão de membranas deve
ocorrer só na membrana alvo
• Cada organela participante
deve manter sua identidade
(composição) distinta.
Todos esses eventos de
reconhecimento
dependem de
proteínas associadas
com as membranas
das vesículas de
transporte
Brotamento de vesículas
A maioria das vesículas que brotam das
membranas
têm uma
capa protéica
VESÍCULAS REVESTIDAS
Depois de formada, a vesícula perde seu
revestimento, permitindo sua interação
com a membrana destino.
Funções da capa
:
- dar forma à membrana no brotamento;
- Concentrar proteínas numa região
específica, ajudando na captura de
moléculas p/ o transporte
A estrutura de uma capa de clatrina
(A) Micrografia eletrônica de trisquélions de clatrina sombreados por platina. (B) Um desenho esquemático do provável arranjo dos trisquélions na superfície citosólica da vesícula com capa de clatrina. (C) Reconstrução da estrutura tridimensional de uma capa de clatrina (36 trisquélions arranjados em 12 pentágonos e 6 hexágonos)
Micrografia eletrônica da estrutura de clatrina que envolve
as vesículas transportadoras revestidas
A clatrina em si não toma parte na captura das moléculas para o transporte.
Isto é feito pelas proteínas adaptadoras
(diferentes para cada membrana), as
quais “seguram" a capa de clatrina à
membrana vesicular e ajudam na seleção das moléculas para o transporte;
Pequenas GTPases recrutadoras (Arf, Sars) de revestimento participam na montagem e desmontagem do
revestimento
As moléculas a serem transportadas têm
sinais reconhecidos por receptores de carga, localizados na membrana
Modelo proposto para recrutamento de clatrina e AP2 (proteína adaptadora 2 – em azul) durante os primeiros 5 segundos da formação da vesícula.
Fonte:
The first five seconds in the life of a clathrin-coated pit. Cell. 2012 August 3;
Broto de vesícula
Dinamina (GTPase com domínio de ligação a PIP2)
A hidrólise de GTP pela dinamina é nessária para
o desprendimento das vesículas de clatrina
Preparação de terminações nervosas que foram incubadas com GTP não hidrolisável, tratada com anticorpos anti-dinamina marcados com ouro e
analisados por MET.
Broto com longo pescoço que não pode se desprender uma vez que a hidrólise de GTP não ocorre.
Veja a animação:
Como a vesícula encontra seu destino?
• A vesícula é transportada ativamente ao longo do
citoesqueleto;
•
Marcadores de superfície
identificam a origem da
vesícula e o tipo de carga;
• Atingida a organela alvo a vesícula tem que
reconhecer
os marcadores
e ancorar nela;
• A especificidade de ancoramento depende das
-
SNAREs
Rabs
Proteínas transmembrana
que certificam a seleção e
auxiliam no ancoramento.
Modelo de fusão mediado por SNAREs. v-SNARE em verde,
t-SNARE em rosa. Adaptado de Cell 92 (6).
O modelo postula que a fusão se dá pela interação das SNAREs
forçando as membranas a um contato próximo.
As SNAREs formam um extenso coiled-coil ancorado por regiões
transmembranas de v- e t-SNAREs. A interação deve induzir um
Modelo para fixação e fusão das vesículas
de transporte nas membranas alvo
A fusão da bicamada é proposta ocorrer em múltiplas etapas
Table 13-1Subcellular Locations of Some Rab Proteins
PROTEIN ORGANELLE
Rab1 ER and Golgi complex Rab2 cis Golgi network
Rab3A synaptic vesicles, secretory granules Rab4 early endosomes
Rab5A plasma membrane, clathrin-coated vesicles Rab5C early endosomes
Rab6 medial and trans Golgi cisternae Rab7 late endosomes
Rab8 secretory vesicles (basolateral)
Rab9 late endosomes, trans Golgi network
RE ou Golgi: o que determina se a proteína fica no
RE ou segue a rota de exocitose?
• Só proteínas enoveladas saem do RE
- aquelas parcialmente ou não enoveladas são retidas
- complexos proteicos são montados antes de sair;
- proteínas mal enoveladas são direcionadas para o
citosol para degradação.
• Proteínas que devem funcionar no RE: muitas têm
sinal de retenção no C-terminal. Se saírem, voltam...
- Solúveis- KDEL: reconhecido por uma proteína receptora
ligada à membrana do RE.
- De membrana: KKXX
O Aparelho de Golgi
A) Reconstrução tridimensional a partir de micrografia eletrônica do aparelho de Golgi de uma célula animal secretora. A face cis do Golgi e a mais próxima do ER. (B) Detalhe da zona de transição entre RE e Golgi de uma cél. animal. (C) Uma micrografia eletrônica do aparelho de Golgi da alga Chlamydomonas em seção transversal.
Processamento de oligossacarídeos
nos compartimentos de Golgi
RE
Modelo de maturação das cisternas x
transporte vesicular
“The Golgi Complex”.FEBS Letters.Volume 583, Issue 23, 3 December 2009, Pages 3764–3769
Transporte a partir do trans-Golgi
LISOSSOMO
Molecular Biology of the Cell. 4th edition. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al.
