Tema 11 - Aparato de Golgi PDF

Tema 11. APARATO DE GOLGI National Human Genome Research Institure. https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Aparato-de-Golgi  Tema 11. Aparato de Golgi 11.1.- Tráfico Vesicular Intracelular: RER - GOLGI 11.2.- Aparato de Golgi: funciones, estructura, procesamiento de ol...

Tema 11. APARATO DE GOLGI National Human Genome Research Institure. https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Aparato-de-Golgi  Tema 11. Aparato de Golgi 11.1.- Tráfico Vesicular Intracelular: RER - GOLGI 11.2.- Aparato de Golgi: funciones, estructura, procesamiento de oligosacáridos, transporte y procesamiento de enzimas lisosomales 11.3.- Mecanismos de secreción a. Secreción constitutiva b. Secreción regulada  Tema 11. Aparato de Golgi 11.1.- Tráfico vesicular intracelular: RER-GOLGI Ruta sintética-secretora Azul: vesículas de retorno al RE Rojo: vesículas de transición => COPI => COPI 2 direcciones: Recuperación de materiales: transporte vesicular desde el goli Golgi hacia el RE en Vesículas de retorno que son Vesículas con cubierta COP I. Se forman en el Golgi y se fusionan con el RE. Vesículas de transición: de RER A GOLGI: Vesículas con Cubierta COP II: Transporte y clasificación (Carga Rogi seleccionada) - La cubierta COPII ayuda en la formación de la vesícula y en la selección de la carga que transportará: La carga serán proteínas con señal de salida hacia el Golgi prot selecciona que va a vehicular cabinas IPL favorecen formación las vesículas como les an coalómeos de I  Tema 11. Aparato de Golgi 11.1.- Tráfico vesicular intracelular: RER-GOLGI hansición para ir a Golgi de Las vesículas recubiertas con COPII parten desde la zona de transición del retículo endoplasmático y se fusionan formando el compartimento a entre ERGIC, el cual se desplaza guiado por los intermedio Gelgi y RE microtúbulos hacia el lado cis del aparato de Golgi. En el Kara lado cis, los compartimentos ERGIC y vesículas provenientes de diferentes zonas del retículo se fusionan para formar las primeras cisternas del aparato de Golgi. Desde los compartimentos ERGIC se forman vesículas de reciclado recubiertas por COPI que van de vuelta al retículo endoplasmático. recuperación de material rugobo La cubierta COP I ayuda en la formación de la vesícula y en la selección de la carga (la carga serán proteínas con señal de retorno al RE, es decir las proteínas residentes del RE que se hayan escapado por error en las vesículas de transición hasta el Golgi y deben ser devueltas al RE en las vesículas de retorno.  Tema 11. Aparato de Golgi 11.1.- Tráfico vesicular intracelular: RER-GOLGI Vesículas recubiertas Cubierta proteica característica: Diferente cubierta según el tipo de transporte Funciones de la cubierta - las proteínas de la cubierta se unen al lado citosólico de la membrana correspondiente e interaccionan entre ellas formando una estructura que: Determina la formación de la vesícula velecciona pot. manra directa - Participa en la selección de la carga: Selecciona proteínas indirecta de membrana directamente, y proteínas solubles paraquea prot tranomb Y necontada ya así recentan más an que no - indirectamente gracias a receptores & Y por union prot hanemb. Determina que la vesícula sólo se pueda fusionar con la. membrana correcta (selección de Rab y Snare) (ver más liberal no se adelante) La cubierta se recicla cuando se forma la vesícula (recordad el https://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/ampliaciones/5-vesiculas-c.php tema 5)  Tema 11. Aparato de Golgi 11.1.- Tráfico vesicular intracelular: RER-GOLGI Vesículas recubiertas Tipos de cubierta: 1. Clatrina (recordad tema 5): ↳ Endocitosis Mediada por Receptor. Transporte desde la membrana plasmática hacia los endosomas Transporte del Golgi a Lisosomas (lisosomas primarios) 2. CUP = COP (cubierta proteica): - Dos tipos COPII y COPI: = calómeros REFfoglisma es - Vesículas que van desde retículo al Golgi (COPII) (vesículas de transición) - Vesículas que van desde Golgi al Retículo (COPI) (vesículas de retorno) - Vesículas que transportan materiales entre compartimentos del Golgi (COPI) * 3. Retrómero: Vesículas que reciclan materiales desde lisosomas hacia el Golgi ESTUDIO => EN !! Figure 13-4 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 11. Aparato de Golgi 11.1.- Tráfico vesicular intracelular: RER-GOLGI Vesículas de transición (cubierta COP II) Gemación en sitios de salida del RER = sin ribosomas unidos pot. mal plegadas Proceso selectivo (Selección de la Carga). La cubierta (COPII) no sólo ayuda a formar. = Unidas a chaperonas ! la vesícula también se encarga del reconocimiento de la carga: Las proteínas que deben ir desde el RER hasta el Golgi se concentran en la zona de gemación. La selección realizada por la cubierta COPII de dos formas: Unión directa a la cubierta COPII: ↳– Proteínas de membrana. Expresión de señal de salida en cara citosólica de la proteína (esta señal interacciona directamente con la cubierta COPII) Unión indirecta a la cubierta COPII: 3 – Proteínas solubles. Se unen a receptores (exit signal receptor) que, a su vez, son proteínas de membrana reclutadas por la cubierta. El receptor es reciclado después. Por tanto, la cubierta, gracias a estos receptores, indirectamente también recluta proteínas solubles del interior del RER Las mal plegadas o mal ensambladas retenidas en el RER por chaperonas (enmascaran las señales de salida de las proteínas a las que se unen)  Said-GDPinactiva lesta atosoll Tema 11. Aparato de Golgi S - en g - Sar1-GES leuta en RE) =- prot q hace of GDP -sere-Explactival lenta lecombie Gip 11.1.- Tráfico vesicular intracelular: RER-GOLGI en mbDE) a Formación de la cubierta COP II Cop # y# son complejos proteites ! 1 ⑪ Salb GiPy , ? , So 16 od prot,Raba esta en ext 4. permiten fasion 3 Gemación i 23 ySec24 en mbRE van a selector large 2113/31 en mb RE 3 va a former y nace 2 gemacin Figure 13-13 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) A pot. solubles tienen you unas a pot , demb  Tema 11. Aparato de Golgi 11.1.- Tráfico vesicular intracelular: RER-GOLGI Formación de la cubierta COP II 1.- La cubierta se forma cuando la proteína Sar1 que está en el citosol, se activa por interacción con una proteína llamada Sar1-GEF de la membrana del RER (Sar1-GEF obliga a Sar1 a cambiar GDP por GTP), Sar1 con GTP cambia de forma y exhibe una cadena hidrofóbica que se inserta en la membrana del RER. 2.- Después, Sar 1 recluta a otras proteínas de la cubierta (Sec23, Sec24) que son las que seleccionan la carga de la vesícula y también reclutan al resto de proteínas de la cubierta (Sec13/31) 3.- Sec13/31 son las que adoptan forma de cesto obligando a la gemación de la vesícula. Después, (esto último ya no aparece en el dibujo) una vez se ha formado la vesícula por gemación, estará en el citosol y perderá la cubierta -parecido a lo que pasaba con la cubierta de clatrina (Tema 5) – Esto ocurre porque al cabo de un tiempo, suficiente como para que ya se haya formado la vesícula, el propio Sar1 hidróliza su GTP, con ello se desencadena la pérdida de la cubierta COP II (ya que Sar 1 vuelve a esconder su cola hidrofóbica y se separa de la bicapa, lo que hace que con Sar1 se desensamble la cubierta entera). Cuando las vesículas de transición pierden la cubierta de COPII se fusionan entre ellas y con la red cis del Golgi (RCG) (veremos más adelante que es el primer compartimento de los dictiosomas del aparato de Golgi)  Tema 11. Aparato de Golgi 11.1.- Tráfico vesicular intracelular: RER-GOLGI Formación de la cubierta COP II Fusión (mb. de la vesic. con mb. diana) Homotípica (membranas iguales) o Heterotípica (membranas diferentes) Siempre Fusión simétrica (se respeta la orientación de la membrana) (Recuerda del tema 10) Reconocimento de Membrana: Fusión entre sí de membranas compatibles paciónclaestinal a Proteínas que participan en el reconocimiento y fusión: Vesículas debe tener Marcadores de superficie (Indican el origen y tipo de carga y son distintos tipos de proteínas Rab y SNARE) Receptores específicos para esos marcadores en mb. de orgánulo diana (distintos tipos de Rab y SNARE)  Tema 11. Aparato de Golgi 11.1.- Tráfico vesicular intracelular: RER-GOLGI Formación de la cubierta COP II Proteínas Rab (Dirigen a las vesículas durante la fusión). Si la membrana de la vesícula y la membrana del orgánulo diana tienen rab compatibles entonces al interaccionar sus Rab se acercan lo suficiente como para unirse. Distribución selectiva. Aproximación de vesículas a membrana correspondiente Proteínas SNARE (Median la fusión) v-SNARE (en la vesícula) y t-SNARE (supeficie de mb. diana) hélices enrolladas entre sí DOBLE CONTROL: Sólo se fusionarán la vesícula y la membrana de destino si hay un doble reconocimiento. Primero debe reconocerse el sistema Rab de ambas membranas, para que las dos membranas se acerquen los suficiente, y, si hay correspondencia, entonces debe comprobarse si también la hay correspondencia para el sistema SNARE, si también “encajan” la V-SNARE con la T-SNARE las dos membranas se acercan aún más y se fusionan  Tema 11. Aparato de Golgi 11.1.- Tráfico vesicular intracelular: RER-GOLGI Recuperación de Materiales Vesículas de retorno: - Con cubierta COP-I Figure 13-23b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Movimiento por microtúbulos La carga (las proteínas que deban volver al retículo) debe tener señales específicas de recuperación: Para Proteínas de Membrana: 10 ves gracias ↳Secuencia Lys-Lys-X-X-Cterminal (KKXX). Reconocida por la cubierta COP-I Para Proteínas solubles: secuencia KDEL: Lys-Asp-Glu-Leu-C-Terminal gavis Reconocida por el Receptor KDEL (y éste reconocido por cubierta COP-I en RCG) de cara CIS hacia RE diveiras mut golgi > - he ayudado - mut por Figure 13-24 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 11. Aparato de Golgi 11.1.- Tráfico vesicular intracelular: RER-GOLGI Recuperación de Materiales -En la red cis del Golgi (RCG): prot. con sec. KDEL se unen al receptor KDEL que a su vez es reconocido por la cubierta COPI y por tanto vuelven juntos al RE -En el RE, el receptor KDEL libera a la proteína con sec. KDEL y es reciclado “vacío” (sin carga) de nuevo hacia la RCG en vesículas COPII Que en el Golgi el receptor KDEL y la secuencia KDEL se unan y que en el RE se separen depende del pH ( es más ácido en el Golgi) * Vesicular-tubular recida" resícula =recida de la mb de la vesícula cluster (VTC) fusión de vesículas de transporte) Golgi entre RE y Golgi mb vuelve a Figure 13-24 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 11. Aparato de Golgi 11.2.- Aparato de Golgi Estructura Cerca de núcleo y centrosoma pro hay exparne Estructura regular: Uno o más dictiosomas formado Cada dictiosoma: ↳ 3 estina Cisternas aplanadas : Más anchas en los extremos = acumulación Apiladas: 4 – 6 Conexiones tubulares entre cisternas de distintos dictiosomas para transporte RE laga Cara o región CIS desde · – Proximal, convexa, de formación. Relacionada con mb. nuclear y RE. Recibe vesículas de transición Zona medial – Modificaciones químicas se lleva mayor parte medific =1 poty obras mol Cara o región TRANSVista desde mb – Distal, cóncava, de maduración. Cercana a mb. orientada hacia mb plasmatica ~ – Forma vesículas de secreción y hacia los endosomas/lisosomas Figure 13-26a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 11. Aparato de Golgi Desarrollo variable según especialización. Ejemplo: Célula 11.2.- Aparato de Golgi caliciforme tiene muy desarrollado el ap. de Golgi porque Funciones = Enhologiscas en , d secreta mucus: mezcla de glucoproteínas y proteoglucanos q producen moco en epi respi 1. Modificación, empaquetamiento, y distribución de proteínas y lípidos de secreción o de uso interno + recepazón 2. Síntesis de glúcidos: Ejemplos: Pared vegetal (Pectina y Hemicelulosa), Glucosaminoglucanos de los Proteoglucanos (además sufrirán Sulfatación), Mucus (ej. células caliciformes) Vesículas de secreción en cel. caliciforme Rojo: ruta secretora Figure 13-29 Molecular Biology of Verde: Ruta endocítica the Cell (© Garland Science 2008) Azul: rutas de recuperación de materiales Figure 13-3a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 11. Aparato de Golgi 11.2.- Aparato de Golgi pregión Red CIS del Golgi (RCG) Recibe Vesículas de Transición: Vesículas tubulares procedentes del Retículo (Transportan proteínas y lípidos) Clasificación contenido: avance ó retroceso (recuperación de materiales) Cisternas Cisternas cis => RCG Cisternas media =, región media Cisternas trans = 2RTl /region Red trans del Golgi (RTG) De clasificación, empaquetamiento y distribución Salida en vesículas a destino final: ↳ - Lisosomas - Vesículas de secreción care ae tran quete Figure 13-25a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 11. Aparato de Golgi 11.2.- Aparato de Golgi Modificaciones covalentes de las sustancias que pasan por el Golgi (proteínas, lípidos,…) Secuencia organizada: Organización espacial coincide con la Organización bioquímica Enzimas características en cada cisterna: Una enzima de las que actúan en los primeros pasos de una ruta bioquímica estará sobre todo en las cisternas cis, y las que actúan en los últimos pasos estarán sobre todo en las cisternas trans R glucopot van Por ejemplo: Procesamiento del N-Oligosacárido egi. Recuerda (Tema 10) En el RE se añadió un mismo tipo de N-oligosacárido a las proteínas. En el Golgi el N-oligosacárido sufre una serie de modificaciones (primero Iglando unas y luego otras: organización bioquímica) según va pasando por orden por las cisternas en las que se realizan dichas reacciones (organización espacial) mansmfinos Es decir, secuencia bioquímica (Las enzimas sólo usan como sustrato la glucoproteína producto de la reacción anterior) y espacial (las primeras libración enzimas de la ruta están en la cara cis, y las últimas en la cara trans). Vericuld 23 123 Nacion ,  Tema 11. Aparato de Golgi 11.2.- Aparato de Golgi Procesamiento del Oligosacárido Enzimas que son proteínas de membrana residentes en el Golgi (Integrales de 1 solo paso). Reacciones en su superficie luminal (centro activo hacia luz) Glucosidasas (quitan monosacáridos), ó Glucosil-transferasas Complejo 2 tipos de N-oligosacáridos: ①tona , Presentan un Core común (parte del oligosacárido que siempre se conserva): Oligosacáridos Ricos en Manosas: Golgi no añade nada, sólo se quitan algunas manosas. Por tanto, core con algunas manosas adicionales niosent Oligosacáridos Complejos: Además se añaden monosacáridos. Varias copias del trisacárido: N-acetilglucosamina – galactosa – Ac. siálico Que se forme un oligosacárido de un tipo u otro depende de posición del oligosacárido en la proteína: ✓ Si es accesible a las enzimas → Complejo COREE ✓ Si es menos accesible → Rico en Manosa Figure 13-30 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  1 oligosas ⑳gi ⑫R Neglucantamano. en - N-gleola Aparagina olizosacándo (14) O-glucosilación ~ - ↳ ↳s Ilfreon ese  Tema 11. Aparato de Golgi 11.2.- Aparato de Golgi Otras Modificaciones: O-glucosilación y los Proteoglucanos O-glucosilación: Otro tipo de glicosilación que sucede por completo en el oserina Golgi Glucosil-transferasas: 1 NacGal + ≥ 10 ≠ 10 manomeres + son añadidos Primero unión de N-acetil galactosamina por enlace O- glicosídico a una Serina o una Treonina de la proteína y luego se van añadiendo otros monosacáridos de forma secuencial Glucosilación de proteínas core de proteoglucanos Figure 13-32 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Glucosaminoglucanos (GAGs) también llamados mucopolisacáridos Sulfatación de GAGs  Tema 11. Aparato de Golgi 11.2.- Aparato de Golgi Glucosilaciones: Función (recuerda) N-Glucosilación: a para & Promueve plegamiento (cuando todavía está en el RE): intermediarios más solubles se evita la agregación progresión del plegamiento media la unión a chaperonas y lectinas (tema 10) N- y O -Glucosilación Cadenas poco flexibles ↳ Limitan el acercamiento → > resistencia a proteasas (tema 4) - Cubierta protectora (tema 4): Cambios de forma más fáciles que con pared -por Pulmón e intestino: Protección frente a patógenos (mucus)formación Unión con lectinas (proteínas que reconocen y se unen a determinados glúcidos). Ej: Reconocimiento célula – célula en fecundación, coagulación, respuestas inflamatorias del endotelio, etc. (tema 4)  Tema 11. Aparato de Golgi 11.2.- Aparato de Golgi Transporte Entre Cisternas ⑤ 2 hipótesis: 1. Modelo del Transporte Vesicular: Estructura relativamente estática. Cada cisterna posee enzimas específicas. Movimiento por vesículas de transporte (COP-I): - Flujo direccional: - Anterógrado. destino final (quinesinas) =, Naciamb lado t , - Retrógrado. regreso al compartimento de origen (dineínas) => hervia múcleo, lado O 1. Modelo de la Maduración de Cisternas: las cisternas van avanzando por el dictiosoma (se mueven de cis a trans): mus antrógrado - i a traves asternas 11 Los túbulos que llegan a la RCG se fusionan,rehroyerado maduran apor - vésiculas CNCOPE cisternas Cis, que maduran a cisternas mediales, que maduran a cisternas Trans, que forman RTG, que libera vesículas,… Flujo retrógrado en vesículas: redistribución de enzimas hipsteisAma pequesvaja Ambos modelos No son excluyentes: pr a Modelo de Transporte Vesicular: Más Rápido= Modelo de Maduración de Cisternas: Transporte de estructuras grandes. Más lento = Figure 13-35a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) hansporte lento  Tema 11. Aparato de Golgi haciaex señal 3. secreción onstitutiva - 11.2.- Aparato de Golgi sección - regulada L hacia 1 Librosomes 3 posibles rutas Destino Final espacio extras Según señal 2. Figure 13-64 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) hacia extras 1, 7 , 3 =, espacio = hacia mb.  Tema 11. Aparato de Golgi 11.2.- Aparato de Golgi Transporte desde Golgi hacia Lisosomas: Marcador Enzimas Lisosomales para su clasificación hacia lisosomas (recuerda tema 5) Se añade el marcaje Manosa-6-fosfato en cisternas cis Se une a receptores transmembranales (receptor manosa 6P) en RTG (red trans Golgi) a pH = 6,5 – 6,7 Figure 13-8 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Figure 13-43 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Geman vesículas de clatrina desde RTG: Reclutan proteínas que presentan “signal patch”: - Proteínas membranales lisosomales (ej. Bombas de H+) - Receptor de manosa 6P unido a Enzimas lisosomales Las vesículas pierden la cubierta y se fusionan con endosomas. En el endosoma: – Separación del receptor (pH = 6) – Fosfatasa ácida (retira el fosfato al marcaje manosa 6P) – Reciclaje de receptor en Vesículas recubiertas de Retrómero  Tema 11. Aparato de Golgi 11.3.- Tipos de secreción Vesículas de secreción (geman desde RTG) (Tema 5) Exocitosis: Fusión con membrana citoplasmática (Tema 5) Nuevos componentes para la membrana y nuevos componentes a espacio extracelular: Por ejemplo: proteoglucanos y glucoproteínas Secreción Constitutiva – Continuamente. No requiere señales específicas – En todas las células (polarizadas y no polarizadas) Figure 13-63 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Secreción Regulada – Células especializadas en secretar un producto (hormona, enzima, neurotransmisor, etc.) en respuesta a Señal que desencadena la liberación – Almacenamiento en vesículas de secreción (concentración y almacenamiento) – Proteínas de secreción (formación de agregados en RTG mediante signal patchs) – En células polarizadas (salvo excepciones)  Tema 11. Aparato de Golgi 11.3.- Tipos de secreción 1. Secreción Regulada Vesículas secretoras inmaduras Fusión de unas con otras Concentración del contenido Recuperación de membrana Acidificación de la luz Bombas de protones Agregación del contenido Figure 13-65 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 11. Aparato de Golgi 11.3.- Tipos de secreción 1. Secreción Regulada Células secretoras especializadas (Polarizadas) ↑ vesículas densas (Almacenamiento) Aproximación a la membrana (Proteínas motoras y Microtúbulos) Liberación rápida de grandes cantidades de producto Recepción de la señal desencadena aumento de Ca2+ provoca la exocitosis la exocitosis (tema 5) Por ej: Hormona que desencadena señales que incrementan el Ca2+ citosólico. Figure 13-66b Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Por ej: Potencial de acción que incrementa el Ca2+ citosólico Secreción: Procesamiento: Precursores proteicos inactivos que maduran por proteólisis. Por ej.: precursores de hormonas, neurotransmisores o hidrolasas - Polipéptidos demasiado cortos para albergar las señales que las dirigen. Ej. Encefalinas (neuropéptidos de 5 aminoácidos) - Proteínas peligrosas si se activan en el interior. Ej. hidrolasas  Tema 11. Aparato de Golgi 11.3.- Tipos de secreción Vesículas de secreción: exocitosis Figure 13-68 Molecular Biology of the Cell (© Figure 13-69 Molecular Biology of Garland Science 2008) the Cell (© Garland Science 2008) Exocitosis se limita a la región de contacto Reciclaje de Membrana tras secreción (tras exocitosis) El exceso de membrana tras la secreción es Retirado rápidamente por endocitosis. Superficie de membrana ≈ cte. (equilibrio entre secreción y endocitosis) Sin embargo, ciertos procesos requieren aumento de la cantidad de membrana que se consigue con: Más exocitosis que endocitosis. Por ejemplo en: Citocinesis Pequeñas roturas Fagocitosis Figure 13-70 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)