TEMA 10. Retículo Endoplasmático PDF

TEMA 10. RETICULO ENDOPLÁSMICO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS ENDOMEMBRANAS No está presente en los organismos procariotas. Es un sistema interno de membranas que incluye a: - Retículo endoplasmático. - Aparato de Golgi: modificación covalente de proteínas y reparto a los compar...

TEMA 10. RETICULO ENDOPLÁSMICO 1. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS ENDOMEMBRANAS No está presente en los organismos procariotas. Es un sistema interno de membranas que incluye a: - Retículo endoplasmático. - Aparato de Golgi: modificación covalente de proteínas y reparto a los compartimentos destino. - Lisosomas: degradación organelas, macromoléculas y partículas endocitadas; digestión intracelular. Endosomas: transporte y modificación de partículas endocitadas. - Peroxisomas: reacciones de oxidación (peroxisomas y mitocondrias se dedican al metabolismo celular) - Mitocondrias (generan ATP, respiración celular) y cloroplastos. - Núcleo: síntesis de ADN y ARN. Contiene genoma. Aunque las funciones de estos orgánulos son las mismas en todas las células, su abundancia y forma se regula dependiendo de las necesidades de la célula. La membrana permite la especialización de las funciones. Aumenta la superficie celular en relación con el volumen. Citosol + citoesqueleto = hialoplasma Hialoplasma + orgánulos = citoplasma (todo lo que está dentro de la membrana). HIALOPLASMA: es un espacio celular, no un orgánulo. Invadido por el citoesqueleto. Es una solución muy concentrada y diversificada de compuestos orgánicos (proteínas, enzimas, ácido nucleicos, metabolitos, iones,aa…). Hay una gran cantidad de vías metabólicas: glucólisis, gluconeogénesis, lipolisis, síntesis de ácidos grasos, síntesis de aa y nucleótidos, síntesis de proteínas… El sistema de endomembranas se comporta como una RED DINÁMICA (intercambio de materiales): - Vesículas de transporte formadas por gemación a partir de un compartimento membranoso. - Movimiento dirigido a través de diferentes vías formadas por el citoesqueleto. - Fusión con la membrana de un compartimento diferente. El fujo de proteínas, lípidos y HC se da por dos vías: vía endocítica y vía secretora o biosintética (expulsar desechos o renovar la membrana). Síntesis de materiales en el RE, modificación a su paso por el Golgi y transporte a lo largo del citoplasma con diferentes destinos. Las proteínas se mueven entre compartimentos de diferentes formas: - A través de los complejos de poro nuclear (proteínas nucleares; permiten que el material genético que sale del núcleo pueda volver a entrar). - Mediante proteínas transportadoras localizadas en las membranas de otros orgánulos (RE, mitocondria, peroxixomas). - Mediante vesículas de transporte (proteínas de membrana, lisosomas o extracelulares). El destino de las proteínas determina la localización de su síntesis, depende de si tiene una molécula señal o péptido señal. Las secuencias señal (si tienen péptido señal) dirigen las proteínas hacia el RE (después al Golgi) y las que carecen de esta secuencia permanecerá en el citosol. - Las proteínas sintetizadas en ribosomas libres del citosol tienen como destino el citosol o bien transportadas al núcleo, mitocondrias, cloroplastos o peroxisomas. - Las proteínas sintetizadas en ribosomas unidos a membrana del RE son translocadas al lumen mientras el proceso de traducción está ocurriendo. Estas proteínas pueden tener como destino el propio RE o ser transportadas al aparato del Golgi y desde aquí a los lisosomas, membrana plasmática o al exterior de la célula vía vesículas secretoras.  1. RETÍCULO ENDOPLÁSMICO Red de túbulos y láminas interconcectados entre sí, que se extienden por todo el citosol, de manera que cualquier región del citosol está en contacto con alguna parte del RE (membrana única). Presenta el 10-15% del volumen total, aunque el contenido es variable. Alto contenido en enzimas. Existen una conexión física entre membrana nuclear, el retículo endoplasmático rugoso y el retículo endoplásmico liso. Existen dos tipos de RE, el RE LISO (sin ribosomas; síntesis de lípidos) y RE RUGOSO (con ribosomas; gracias a las proteínas riboforinas: síntesis de proteínas) Los lípidos y proteínas integrales de todas las membranas de la célula son elaboradas por el RE. Lípidos y proteínas comienzan la glucosilación en el RE y finaliza en el Golgi. 1.1. RETÍCULO ENDOPLÁSMICO RUGOSO Está presente en todos los tipos celulares excepto en los hematíes y los espermatozoides. Distribución variable, va a estar más desarrollado en las células hepáticas y del páncreas (porque van a hacer mucha síntesis de proteínas). Está ubicado junto a la envoltura nuclear y se une a la misma de manera que puedan introducirse los ácidos nucleicos mensajeros que contienen la información para la síntesis de proteínas. FUNCIONES: - Síntesis de proteínas: crea proteínas de secreción, proteínas propias de otros sistemas de endomembrana (lisosomas, Golgi, RE, endosomas) y proteínas de la membrana plasmática. - Modificaciones postraduccionales de proteínas La síntesis de proteínas comienza siempre en un ribosoma libre del citosol. La unión del ribosoma al RER se produce cuando la proteína que se sintetiza tiene una secuencia señal. Las modificaciones postraduccionales ayudan a las proteínas a adquirir su forma funcional y dirigir su destino (fosforilaciones, N-glicosilaciones, puentes disulfuro, plegamiento…) Si no tienen secuencia señal las proteínas se sintetizan en el citosol, pero si sí tienen secuencia señal las proteínas terminan su síntesis en el RER. En los ribosomas libres se sintetizan proteínas del citosol, núcleo, mitocondrias y peroxisomas. PROCESO DE SÍNTESIS DE PROTEÍNAS SECRETORAS O MEMBRANARES Comienza la traducción en ribosomas libres y cuando en el extremo N-terminal aparece el péptido señal, indica que la proteína debe ser traducida en el RER. 1. A medida que la secuencia señal (péptido de unos 20aa) emerge del ribosoma, es reconocida y unida a la partícula de reconocimiento de la señal (PRS o SRP). La unión de PRS a proteína provoca una parada en la traducción y cambio de conformación en PRS que le permite ser reconocida y unirse a su receptor membrana. Esa partícula señal solo sirve para que el ribosoma llegue al RER y la traducción de la proteína se de dentro de este orgánulo pero no hace nada más, una vez consigue su función se separa y se queda libre en el citosol para que se reutilice. 2. La PRS acompaña al complejo hasta la membrana del RE, donde se une al receptor de la PRS. 3. La proteína en síntesis va atravesando un canal de membrana (traslocador). Se produce la hidrólisis de GTP para liberar la PRS y que se pueda reutilizar en otro momento. El canal de membrana es otra proteína solo que está sintetizada de otra manera (traslocador) es lo que permite que la proteína pase al interior del RER. 4. Se reanuda la traducción y la cadena polipeptídica en crecimiento es translocada a través de la membrana. El ribosoma se libera para volverse a utilizar en otro momento. 5. La escisión de la secuencia señal por la peptidasa señal libera el polipéptido (proteína) en la luz del RE. En el lumen del RE están presentes las chaperonas que determinarán el plegamiento correcto del péptido. Algunas proteínas que quedan situadas en la membrana del RER poseen señales hidrófobas que les permiten anclarse a la bicapa debido a la presencia de una secuencia de parada de la transferencia (20-25aa) que impiden que siga translocándose al interior. Las proteínas sufren MODIFICACIONES POSTRADUCCIONALES que le ayudan a adquirir su forma funcional y dirigir su destino. En condiciones de estrés celular, provocado por hipotermia, hipoxia… se produce la acumulación de proteínas mal plegadas en el RER. Se desencadena una respuesta que implica aumento de transcripción de genes que codifican para chaperonas y para proteínas implicadas en la retrotraslocación al citosol y finalmente degradación de estas proteínas. Si la acumulación de proteínas es muy intensa y no puede recuperar la homeóstasis, colabora en el inicio de la vía apoptótica y muerte celular. Hay evidencias de que el estrés en RER está asociado a algunas enfermedades neurodegenerativas como Alzheimer, Parkinson… (se puede observar acúmulos de proteínas mal plegadas en luz de RER o citosol. Una vez que una proteína ha sido marcada con ubiquitina, es reconocida y degradada por el proteasoma. Una proteína mal plegada se degrada (ubiquitinación indica qué proteínas están mal plegadas para degradarlas). Si hay muchas proteínas mal plegadas en la célula entrará en apoptosis y desembocará en numerosas patologías. Movimiento sustancias RE hacia el exterior Muchas proteínas deben pasar al Golgi y seguir una modificación postraduccional antes de su destino final. A partir de Golgi se forman estructuras que se fusionan con Golgi. Las vesículas de transporte formadas por gemación a partir de un compartimento membranoso permiten el movimiento dirigido a través de diferentes vías formadas por el citoesqueleto. Después se fusiona con la membrana de un compartimento diferente. 1.2. RETÍCULO ENDOPLÁSMICO LISO Orgánulo de transición que participa en la síntesis de triglicéridos, fosfolípidos y esteroides (sintetiza la mayoría de los lípidos necesarios). También dispone de enzimas detoxificantes, que metabolizan el alcohol y otras sustancias químicas. Sus membranas se continúan con las del RER. Tiene tubos interconectados que pueden establecer conexiones con mitocondrias, depósitos de glucógeno y peroxisomas. Los peroxisomas también tienen función de destoxificación (los peroxisomas y las mitocondrias tienen contacto entre ellos). Se encuentra en células que se encargan de la destoxificación: células adiposas, células de Leydig (producen testoterona), hepatocitos y sebáceas. REALIZAN DIVERSAS FUNCIONES: SÍNTESIS Y AUTOENSAMBLAJE DE LÍPIDOS En el REL se lleva a cabo la síntesis de la mayor parte de los lípidos celulares: triglicéridos, fosfoglicéridos, ceramidas, lípidos derivados del colesterol (ácidos biliares, progesterona, estrógenos, testosterona, vitamina D). Los fosfolípidos sintetizados en la cara citosólica quedan en la mitad de la bicapa, pero el REL contiene translocadores (flipasas) que mueven estas moléculas de la cara citosólica a la luminal. Los que tengan que ir a la membrana son llevados allí por medio de las lipasas (flip-flop). Síntesis de esteroides (testosterona, estradiol); ej: en las glándulas suprarrenales el colesterol que entra a la célula se transforma en pregnenolona en la mitocondria, pasa al REL donde se completa la biosíntesis de andrógenos, estrógenos, progesteronas o corticoides suprarrenales. TRANSMISIÓN DE IMPULSO Y ALMACENAMIENTO Y LIBERACIÓN DE CALCIO El REL en las células musculares que toma el nombre de retículo sarcoplásmico (RS) que adopta una conformación muy especializada (tubos T) que actúan como reservorio de iones de calcio (Ca2+). Son células de mayor tamaño debido a ese calcio que acumulan en su interior. Cuando una motoneurona recibe un impulso nervioso, este desencadena la liberación de acetilcolina en la placa neuromuscular. La unión de la acetilcolina con sus receptores de la célula muscular conduce a la liberación de los iones calcio almacenados en el retículo sarcoplásmico hacia el citosol. Estos iones de Ca2+ citosólicos ponen en marcha la contracción muscular (al unirse con la troponina). El calcio al dejar de ser utilizado, por transporte activo, se vuelve a almacenar para aprovecharlo en otro momento. HOMEOSTASIS DE LA GLUCOSA Intervienen en la glucogenólisis. Proceso que consiste en la movilización de glucosa cuando hay necesidad a partir de glucógeno, se hace mediante la desfosforilación de glucosa 6 fosfato (presente en el REL de los hepatocitos) permitiendo que la glucosa sea transportada al exterior celular. PROCESOS DE DETOXIFICACIÓN Eliminación de sustancias tóxicas (barbitúricos o etanol). Estas sustancias proceden de la degradación de células extrañas, conservadas, herbicidas, medicamentos o drogas. Se lleva a cabo fundamentalmente en el hígado, riñón, intestino, pulmón y piel. Los fármacos son liposolubles y tienen que transformarse en hidrosolubles para poder eliminarlos (este es el motivo por el cual se pide a los pacientes obesos que adelgacen antes de una qx para que el cálculo de dosis sea preciso y no se quede parte de ese fármaco en el tejido adiposo). Los pacientes plurimedicados sudan más para eliminar esos fármacos y se eliminan también por la respiración. Los citocromos se encuentran en la membrana del REL y degradan la mayoría de los fármacos. DESATURACIÓN DE ÁCIDOS GRASOS Formación de dobles enlaces. Se necesitan fosfolípidos con dobles enlaces para que la membrana sea más fluida.  2. PATOLOGÍAS ASOCIADAS AL RE El mal funcionamiento del retículo endoplásmico (RE) puede estar relacionado con varias patologías importantes, dado que el RE desempeña funciones esenciales en la síntesis y plegamiento de proteínas, la homeostasis del calcio y la síntesis de lípidos: ENFERMEDADES NEURODEGENERATIVAS Por acumulación de proteínas mal plegadas o agregados tóxicos en las neuronas. - Alzheimer: acumulación de proteínas β-amiloide (transmisión del impulso nervioso) mal plegadas y proteína tau en el cerebro. - Parkinson: acumulación de α-sinucleína (sinapsis) mal plegada también induce estrés en el RE y la muerte neuronal. DIABETES MELLITUS TIPO 2 El estrés del RE causado por la producción excesiva de insulina o el mal plegamiento de proteínas puede provocar la muerte de las células beta, lo que contribuye al desarrollo de la diabetes mellitus tipo 2. ENFERMEDADES HEPÁTICAS El hígado es un órgano muy dependiente del RE, dado que es un sitio principal de síntesis de proteínas y lípidos. Por lo tanto, el mal funcionamiento del RE puede estar involucrado en varias patologías hepáticas. - Esteatosis hepática (hígado graso): el estrés del RE contribuye a la acumulación de lípidos en el hígado. - Enfermedad hepática alcohólica: El alcohol puede dañar el RE en los hepatocitos, lo que lleva a la acumulación de proteínas mal plegadas y lípidos, y al desarrollo de fibrosis hepática y cirrosis.