Introduzione al Sistema delle Endomembrane

Introduzione al Sistema delle Endomembrane

• Le vie biosintetiche secretorie ed endocitiche connettono le endomembrane in una rete interconnessa.
• La via secretoria trasporta le proteine dal reticolo endoplasmatico all'apparato di Golgi e poi all'esterno della cellula attraverso l'esocitosi.
• La via endocitica internalizza il materiale esterno della cellula attraverso l'endocitosi.

Via Secretoria

• Costitutiva: un percorso continuo in cui la cellula rilascia continuamente sostanze per il mantenimento dell'ambiente extracellulare.
• Regolatoria: un percorso in cui la secrezione avviene in risposta a uno stimolo esterno, producendo sostanze specifiche in quantità maggiori.

Autoradiografia

• Tecnica per localizzare materiali marcati radioattivamente in tessuti o cellule.
• L'esposizione del tessuto a una emulsione fotografica rivela i siti di incorporazione di materiale marcato.
• Utile per studiare il percorso delle proteine di secrezione nelle cellule pancreatiche.

Studio del Pulse-Chase

• Esperimento che segue il percorso di proteine secretorie nel tempo.
• Una fase "pulse" comporta l'esposizione della cellula ad amminoacidi marcati.
• Una fase "chase" comporta l'esposizione della cellula ad amminoacidi non marcati.
• Questo permette di tracciare la progressione delle proteine attraverso le vie biosintetiche, osservando come si spostano dal reticolo endoplasmatico all'apparato di Golgi e alle vescicole di secrezione.

Proteina Fluorescente Verde (GFP)

• Proteina che emette fluorescenza quando eccitata.
• Utile per studiare il traffico intracellulare delle proteine.
• Possibile utilizzarla per comprendere come le proteine si muovono all'interno della cellula.

Studio dei Mutanti

• Esperimento sul lievito per studiare i geni coinvolti nella secrezione.
• Mutazioni in geni relativi al processo secretorio permettono di caratterizzare il ruolo delle proteine coinvolte.
• Mutazioni sec12 e sec17 interessano il trasporto di materiale tra il reticolo endoplasmatico e il Golgi, e portano rispettivamente ad accumulo nel reticolo endoplasmatico o nel citosol.

siRNA

• Piccoli RNA a doppio filamento che silenziamento l'espressione di specifici geni bersaglio.
• Utilizzato per studiare il movimento della mannosidasi II (enzima sintetizzato nel reticolo endoplasmatico ruvido che si trasferisce nel Golgi).
• Attraverso il siRNA si blocca la traslocazione di proteina nel Golgi, bloccando l’azione del gene.

Organelli

• Si tratta di compartimenti cellulari specializzati con specifiche funzioni, come il reticolo endoplasmatico e l'apparato del Golgi.
• Hanno un ruolo nella proteina di folding e nell'assemblaggio delle proteine e nella modificazione post-traduzionali, nella secrezione, etc

Reticolo Endoplasmatico

• Sistema di membrane interconnesse suddiviso in RE rugoso e liscio.
• Il RE rugoso è caratterizzato dall'adesione dei ribosomi e svolge un ruolo nella sintesi di proteine che saranno secrete o introdotte nelle membrane, come la sintesi proteica, la glicosilazione e la formazione dei legami disolfuro.
• Il RE liscio non ha ribosomi aderenti, ed è coinvolto nella sintesi dei lipidi, nella detossificazione e nel metabolismo dei carboidrati.
• Ciascuno dei due ha un'organizzazione strutturale diversa per svolgere le sue specifiche funzioni.

Inserimento delle Proteine nelle Membrane del Reticolo Endoplasmatico

• Meccanismo complesso che utilizza sequenze segnale per guidare le proteine nella localizzazione corretta.
• Le sequenze segnale sono riconosciute da proteine di smistamento che le dirigono verso il reticolo endoplasmatico.
• Il trasporto delle proteine attraverso la membrana avviene tramite un processo co-traduzionale.

Trasporto nel Reticolo

• Le proteine integrali di membrana utilizzano sequenze segnale per attraversare la membrana.
• Esistono diversi tipi di topologia per le proteine di membrana, basata sul numero di volte che attraversano la membrana e l’orientamento dei segmenti.

Modificazioni delle Proteine nel Reticolo Endoplasmatico

• Le proteine subiscono modificazioni post-traduzionali cruciali, come la glicosilazione, la formazione di ponti disolfuro ed il ripiegamento corretto, per funzionare correttamente.
• Il controllo di qualità assicura il corretto ripiegamento, rimuovendo le proteine mal ripiegate.
• Questo processo è essenziale per mantenere la funzionalità e prevenire la formazione di aggregati tossici.

Proteina Disolfuro Isomerasi (PDI)

• Nel RER c'è una proteina che riarrangia i legami disolfuro nelle proteine.
• Tale proteina corregge i legami disolfuro errati formati durante il ripiegamento delle proteine.

Stress del Reticolo Endoplasmatico (ER stress)

• Accumulo di proteine mal ripiegate che causa Stress.
• I processi di Stress ER inducono numerosi meccanismi atti a contrastare l’accumulo di proteine mal ripiegate.

Meccanismi di Risposta allo Stress ER

• Molti meccanismi sono atti a controstare l'accumulo di proteine mal ripiegate, come l'inibizione della traduzione della proteina, l'attivazione di chaperon molecolari o l'apoptosi.
• Alcuni di questi meccanismi sono mediati da proteine come PERK, IRE1α e ATF6.

Conclusione

• Le endomembrane funzionano come una rete interconnessa per il trasporto, la modificazione e il controllo delle proteine.
• Il processo è un'operazione di importanza strategica perché le proteine che entrano nel percorso devono andare incontro a numerosi tipi di modificazione per poter acquisire la loro struttura tridimensionale definitiva.

Questo quiz esplora il sistema delle endomembrane, comprese le vie biosintetiche secretorie ed endocitiche. Esamineremo la via secretoria, sia costitutiva che regolatoria, e la tecnica dell'autoradiografia per studiare le proteine. Metti alla prova la tua comprensione di questi processi cellulari fondamentali.