Tema 12 - Rutas Endocitica PDF

Tema 12. RUTAS ENDOCÍTICAS  Tema 12. Rutas endocíticas 12.1 - LISOSOMAS 12.1.1 - Digestión celular a. Fagocitosis, b. Endocitosis c. Autofagia 12.1.2 - Digestión extracelular 12.1.3 - Enfermedades de origen lisosomal 12.2...

Tema 12. RUTAS ENDOCÍTICAS  Tema 12. Rutas endocíticas 12.1 - LISOSOMAS 12.1.1 - Digestión celular a. Fagocitosis, b. Endocitosis c. Autofagia 12.1.2 - Digestión extracelular 12.1.3 - Enfermedades de origen lisosomal 12.2 - Digestión no lisosomal: Proteasoma 12.3 - PEROXISOMAS  Tema 12. Rutas endocíticas 12.1.- LISOSOMAS PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS MEMBRANA - PROTEÍNAS DE MEMBRANA - PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS - BOMBA PROTONES ENZIMAS HIDROLÍTICAS → HIDROLASAS ÁCIDAS Figure 13-36 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 12. Rutas endocíticas 12.1.- LISOSOMAS PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS Orgánulo membranoso, presente en todas las células eucariotas (excepciones: eritrocito humano pierde sus orgánulos en diferenciación) Morfología heterogénea: redondo, tamaño variable… Digestión: distintos tipos de sustancias y cantidades Lumen → enzimas hidrolíticas: 40 tipos de Hidrolasas ácidas (lipasas, proteasas, glucosidasas, etc.) → activación: proteólisis en media ácido interior lisosomas Membrana lisosomal – Proteínas de membrana (muy glucosiladas) → Protección (recuerda tema 4) – Bomba de protones (pH = 5) (recuerda las bombas tipo V del tema 5) Protección (pH citoplasma  7,2): si se escapan hidrolasas del lisosoma, no funcionan bien en el pH del citosol – Proteínas transportadoras: T. activo secundario (dependiente del gradiente de H+) para transporte de metabolitos pequeños (aminoácidos, monosacáridos, nucleótidos,....) (recuerda tema 5) Figure 13-36 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 12. Rutas endocíticas 12.1.- LISOSOMAS FUNCIONES DE LOS LISOSOMAS 1. Digestión de desecho: Intracelulares (autofagia) y Extracelulares (fagocitosis) 2. Destrucción de microorganismos (fagocitosis) 3. Producción de nutrientes (endocitosis, fagocitosis y autofagia)  Tema 12. Rutas endocíticas 12.1.- LISOSOMAS TIPOS DE LISOSOMAS Lisosomas primarios Recién formados: Son las vesículas que geman desde la Red Trans del Golgi llevando enzimas lisosomales (Temas 5 y 11) Contenido homogéneo y densos a los electrones Se unirán a vesículas (ej. a endosomas, fagosomas, autofagosomas) o bien se fusionan con la membrana liberando sus hidrolasas al exterior (para digestión extracelular) Lisosoma secundario Lisosoma primario Lisosoma primario Lisosoma secundario Figure 13-36 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 12. Rutas endocíticas 12.1.- LISOSOMAS TIPOS DE LISOSOMAS Lisosomas secundarios Resultado de la maduración de endolisosomas, fagolisosomas, o autofagolisosomas, que son producto de la fusión de otros lisosomas primarios y/o secundarios con endosomas, fagosomas, o autofagosomas, respectivamente). EJ. Un fagosoma se puede fusionar con un lisosoma → fagolisosoma, que, cuando ya haya digerido y compartido todo lo que le llegó por fagocitosis, sólo le quedarán las hidrolasas ácidas y las proteínas de membrana (bombas de protones, etc, típicas de un lisosoma), lo consideramos un lisosoma secundario que posteriormente podrá fusionarse con otros fagosomas, endosomas o autofagosomas. Del mismo modo, un endolisosoma o un autofagolisosoma, acabarán siendo lisosomas secundarios, cuando hayan digerido y compartido todo lo que les llego desde la endocitosis o desde la autofagia, respectivamente. Figure 13-36 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 12. Rutas endocíticas Extensión de los pseudópodos 12.1.- LISOSOMAS A. FAGOCITOSIS 12.1.1. Digestión celular Mayoría de células hacen fagocitosis Algunas células son especialistas (fagocitos profesionales: por ej. Eritrocitos macrófagos y neutrófilos) Figure 13-46 Molecular Biology of the Cell (© Fagosomas = Vesículas de fagocitosis Garland Science 2008) Obtención de energía y de materiales Objetivo principal: Eliminación de: Bacterias Células viejas o en apoptosis Sustancias de desecho Cuerpos residuales Digestión incompleta Exocitosis o acumulación Figure 13-47a Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Nota: no solo los fagolisosomas que no han conseguido digerir todo su contenido son cuerpos residuales, también son cuerpos residuales los endolisosomas y autofagolisosomas que no hayan conseguido digerir todo su contenido  Tema 12. Rutas endocíticas 12.1.- LISOSOMAS B. ENDOCITOSIS 12.1.1. Digestión celular Capta fluido y macromoléculas desde medio extracelular: - Formación de vesículas de endocitosis (cubierta clatrina o caveolas) 1) Pinocitosis (no selectiva) 2) Endocitosis mediada por receptor (Selectiva: Receptores específicos Endosoma temprano para captación de macromoléculas específicas, dibujo) Dos posibles destinos de las vesículas de endocitosis: – Transcitosis (captado en un polo celular por endocitosis y liberado por exocitosis por el otro polo) (no aparece en el dibujo) Endosoma tardío – Lisosomas (Lo captado por endocitosis → digerido en los lisosomas) pH 6 Lisosoma primario RTG Lisosoma - pH 5 Lisosoma secundario  Tema 12. Rutas endocíticas 12.1.- LISOSOMAS B. ENDOCITOSIS 12.1.1. Digestión celular - Lisosomas » Vesículas de endocitosis se fusionan con endosomas tempranos » Endosomas tempranos Endosoma temprano Reciclaje a mb. Plasmática (receptores de endocitosis mediada por receptor) Se fusionan con lisosomas primarios (Vesic. Golgi que transportan hidrolasas, bombas de H+,… ) (no aparece en el dibujo) y maduran a endosomas tardíos » Endosomas tardíos o endolisosomas: pH=6 Endosoma tardío pH 6 Recicla mb. a Red Trans del Golgi (RTG), gracias a vesíc. de retrómero Lisosoma primario Se fusionan con lisosomas primarios o secundarios, y maduran a lisosoma secundario (cuando ya han digerido los materiales procedentes de la endocitosis y su pH=5) RTG Lisosoma - pH 5 Lisosoma secundario  Tema 12. Rutas endocíticas 12.1.- LISOSOMAS C. AUTOFAGIA 12.1.1. Digestión celular Se forman Vesículas Autofágicas (Autofagosomas) Origen: Membrana procedente del retículo endoplásmico (RE): RE desprende vesículas que se fusionan entre sí y forman un orgánulo que rodea una zona del citoplasma (en ocasiones incluso a otros orgánulos enteros) que haya que digerir. Al fusionarse por sus extremos, este orgánulo da lugar a un autofagosoma con doble membrana, y que encierra la zona de citoplasma que hay que degradar, que, al fusionarse con lisosomas, dará lugar a un autofagolisosoma que cuando digiera todo su contenido será un lisosoma secundario Figure 13-41 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 12. Rutas endocíticas 12.1.- LISOSOMAS C. AUTOFAGIA 12.1.1. Digestión celular Funciones: Destrucción de orgánulos: Eliminación de orgánulos viejos (mitocondrias, peroxisomas) Crinofagia (Eliminación del exceso de gránulos de secreción) Nutrición en condiciones desfavorables (ayuno) Diferenciación celular (ciertas células, como los eritrocitos, destruyen sus orgánulos por autofagia durante su diferenciación) Proceso regulado. Las estructuras que se van a eliminar llevarán una marca para su eliminación por autofagia 1. Extensión de membrana (desde el RE) 2. Cierre del autofagosoma 3. Fusión con lisosomas (autofagolisosoma) 4. Digestión de membrana interna y del contenido Figure 13-41 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 12. Rutas endocíticas Osteoclastos 12.1.- LISOSOMAS 12.1.2. Digestión extracelular Secreción de las hidrolasas Tejido óseo Lisosoma libera contenido por exocitosis Ejemplos: - Osteoclastos en Remodelación ósea → Las enzimas lisosomales liberadas por exocitosis y el pH ácido del líquido liberado digieren el hueso. - Fecundación: 2 tipos de digestión extracelular. Durante este proceso (una producida por el espermatozoide y otra por el ovocito secundario) Espermatozoide: Acrosoma (Lisosoma del espermatozoide): Secreción de hidrolasas para el avance a través de las cubiertas del ovocito (llamadas zona pelúcida = ZP) Ovocito 2º: Gránulos corticales (Lisosomas del ovocito): Cuando se ha dado la fecundación, el ovocito libera por exocitosis el contenido de sus gránulos corticales. Las digestiones producidas en la ZP, en este caso en vez de destruirla, la refuerzan, impidiendo que otros espermatozoides adicionales puedan digerir la ZP y fecundar ese ovocito (Bloqueo de la polispermia) El dibujo de la derecha muestra tanto la fagocitosis, como Digestión extracelular la autofagia, como la digestión extracelular. También muestra la posible formación de cuerpos residuales y como en ciertas condiciones patológicas puede ocurrir la rotura de lisosomas El dibujo de abajo muestra la autofagia de una mitocondria (parte izquierda del dibujo) y la fagocitosis de una bacteria (parte derecha del dibujo) Fagolisosoma Fagososoma  Tema 12. Rutas endocíticas 12.1.- LISOSOMAS 12.1.3. Enfermedades de origen lisosomal 1.- Enfermedades por acumulación Mutaciones en los genes que codifican alguna de las enzimas lisosomales. Acumulación de material no degradado Aumenta el tamaño y el nº de lisosomas. Mal funcionamiento celular máculas de carbón en macrófagos Patologías como la Enfermedad de Gaucher (Degradación de glucolípidos) Falta Glucosidasa  (glucocerebrósido → glucosa + ceramida) Gaucher Tipo I (macrófagos): hepato- y esplenomegalia. Lesiones óseas Gaucher Tipo II: afectación neurológica grave. mueren jóvenes Gaucher Tipo III: demencia, espasticidad,.... 2.- Enfermedades por destrucción – Rotura de la membrana del lisosoma. Causas como: anoxia, partículas de sílice, endotoxinas,... – Patologías como las Neumoconiosis: Varios tipos: Neumoconiosis del carbón, silicosis,…) – Inhalación de polvo de carbón, sílice,… – Lesiones pulmonares. Disnea, sobreinfecciones,... – Macrófago → rotura lisosoma → macrófago muere → liberación de las enzimas  Tema 12. Rutas endocíticas Proteasoma 12.2.- Digestión no lisosomal: Proteasoma Digestión No Lisosomal para degradación de proteínas (por ej. mal plegadas) marcadas con poliubiquitina para destrucción Tiene actividad proteasa dependiente de ATP Está en citosol y núcleo Partes de un proteasoma: Cilindro 20S: 4 anillos con actividad proteasa Dos CAP 19S: reconoce y despliega la proteína para introducirla en el Ubiquitina cilindro 20S. Gasta ATP Marcaje para la destrucción Ubiquitina (pequeña proteína que se une covalentemente a otras proteínas de diferentes maneras: diferente número de moléculas y diferente forma de unión). Si se forma una cola de poliubiquitina puede servir como marcaje para destruir la proteína marcada en el proteasoma Figure 6-92B Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008  Tema 12. Rutas endocíticas 12.2.- Digestión no lisosomal: Proteasoma La proteína marcada con poliubiquitina es destruida en el proteasoma (la ubiquitina es reciclada). El CAP 19S se encarga de reconocer el marcaje y desplegar y empujar la proteína hacia el interior del cilindro. El cilindro 20S se encarga de romper en pequeños péptidos la proteína, éstos péptidos saldrán por el otro CAP 19S Figure 6-90 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008) Anillo CAP (6 Proteínas AAA): Parte del CAP 19S que gastando ATP despliega y empuja la proteína hacia el cilindro 20S Figure 6-91 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 12. Rutas endocíticas Core cristaloide (↑ [Enzimas 12.3.- Peroxisomas oxidativas]) En todas las células eucariotas Más pequeños que los lisosomas La mayoría de proteínas importadas desde el citosol (translocadores) Figure 12-3 Molecular Biology of the Contienen al menos 50 enzimas diferentes (entre otras catalasa, y Cell (© Garland Science 2008) múltiples oxidasas,…). Estas enzimas realizan reacciones de oxidación de: ácidos grasos, aminoácidos y otros compuestos Sustratos oxígeno molecular Peróxido de hidrógeno orgánicos Figure 12-30 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)  Tema 12. Rutas endocíticas 12.3.- Peroxisomas Las enzimas oxidativas de los peroxisomas participan en procesos como: Detoxificación (hígado). Eliminación de alcohol, fenoles, etc. β-oxidación de ácidos grasos de cadena larga (Da lugar a acetil-CoA y ácidos grasos más cortos que terminarán de degradarse en la mitocondria) 1ª reacciones de síntesis de plasmalógenos: (fosfolípidos especiales de la Vaina de mielina)  Tema 12. Rutas endocíticas 12.3.- Peroxisomas Proliferación y Formación de Peroxisomas Peroxinas: proteínas que participan en la importación (translocación) de proteínas desde el citosol hacia los peroxisomas. El proceso necesita Hidrólisis de ATP Peroxinas Figure 12-33 Molecular Biology of the Cell (© Garland Science 2008)