Tema 5 Biología Celular PDF

BIOLOGÍA CELULAR BLOQUE 2: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS Unidad Didáctica 5. Distribución y transporte de proteínas: retículo endoplásmico, aparato de Golgi y lisosomas BLOQUE 2: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS...

BIOLOGÍA CELULAR BLOQUE 2: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS Unidad Didáctica 5. Distribución y transporte de proteínas: retículo endoplásmico, aparato de Golgi y lisosomas BLOQUE 2: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 1 Unidad Didáctica 5 Guion de la Unidad Didáctica 5 5.1 Retículo endoplásmico. 5.2 Aparato de Golgi. 5.3 Mecanismo de transporte de las vesículas. 5.4 Lisosomas. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 2 Unidad Didáctica 5  Las células eucariotas también se caracterizan por la presencia de orgánulos rodeados de membrana en el citoplasma en los que se llevan a cabo actividades específicas de forma eficiente. El transporte de proteínas entre los distintos orgánulos constituye un proceso complejo que tiene lugar cuando aun está en marcha la traducción. Las proteínas destinadas a retículo endoplásmico (RE), aparato de Golgi (AG), lisosomas (L), membrana plasmática y a ser secretadas, se sintetizan en los ribosomas unidos a la membrana del RE. En el RE tiene lugar el plegamiento y procesamiento de las proteínas. Desde el RE, la proteínas se transportan en vesículas hasta el AG, donde son procesadas y distribuidas para el transporte a L, membrana plasmática o ser secretadas. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 3 Unidad Didáctica 5 Distribución y transporte de proteínas Retículo endoplásmico (RE) BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 4 Unidad Didáctica 5  El RE es una red de túbulos y sacos rodeados de membrana que se extiende desde la membrana nuclear a todo el citoplasma Todo el RE está rodeado por una membrana continua y constituye el orgánulo más grande de la mayoría de las células. Su membrana constituye el 50% de todas las membranas de la célula y su luz (o espacio de las cisternas) el 10% del todo el volumen celular. Dos tipos de RE: ▪ RE rugoso (RER): asociado con ribosomas en su cara externa (citosólica) e implicado en síntesis y procesamiento de proteínas. ▪ RE liso (REL): no se asocia a ribosomas y está implicado en el metabolismo de lípidos. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 5 Unidad Didáctica 5  RER y secreción de proteínas Experimento pulso-caza [George Palade (años 60)] BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS células pancreáticas acinares Unidad Didáctica 5 6  Esquema general de la distribución de la proteínas Las proteínas sintetizadas en los ribosomas libres permanecen en el citosol o son transportadas al núcleo, mitocondrias, cloroplastos o peroxisomas. Las proteínas sintetizadas en el RER se translocan directamente al interior del RE a través del traslocón. Las proteínas sintetizadas en el RE pueden quedar retenidas dentro de este o bien ser transportadas a las membranas del núcleo o los peroxisomas, o al aparato de Golgi, y desde este, a los endosomas, lisosomas, membrana plasmática o exterior a través de las vesículas secretoras. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 7 Unidad Didáctica 5  Marcaje de las proteínas para dirigirse al RE Las proteínas pueden ser translocadas al RE durante su síntesis en los ribosomas unidos a las membranas (translocación cotraduccional) o una vez la traducción se ha completado en los ribosomas libres del citoplasma (translocación postraduccional). El primer paso en la vía cotraduccional es la asociación del complejo ribosoma-ARNm con el RE. La ‘marca’ que determina que el ribosoma se una a la membrana del RE se encuentra contenida en la secuencia primeria de aa. de la cadena polipeptídica que se está sintetizando, en vez de a propiedades intrínsecas de ribosoma. Los ribosomas libres y los unidos a la membrana son funcionalmente indistinguibles, y toda la síntesis proteica se inicia en los ribosomas que se encuentran libres en el citosol. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 8 Unidad Didáctica 5  Marcaje de las proteínas para dirigirse al RE Los ribosomas implicados en la síntesis de proteínas que van a secretarse están marcados para dirigirse al RE mediante una secuencia señal localizada en el extremo amino terminal de la cadena polipeptídica que está en crecimiento. La secuencia señal está constituida por aa. hidrófobos que son escindidos de la cadena polipeptídica durante la transferencia a la luz del RE. Cuando las células se rompen el RE se fragmenta en pequeñas vesículas denominadas microsomas. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 9 Unidad Didáctica 5  Marcaje de las proteínas para dirigirse al RE Güter Babel y David Sabatini (1971) propusieron por primera vez que la señal que dirigía a los ribosomas al RE se encontraba en el extremo terminal de la cadena polipeptídica. Güter Babel Experimentos de traducción de ARNm de proteínas de secreción. Cuando la traducción se llevaba a cabo en ribosomas libres daban lugar a proteínas ligeramente mayores, en comparación que las proteínas secretadas normales. Sin embargo, cuando se añadían microsomas al sistema, las cadenas polipeptídicas en crecimiento se incorporaban al microsoma y la secuencia señal era eliminada mediante rotura proteolítica y produciendo una proteína del tamaño esperado. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 10 Unidad Didáctica 5  Marcaje de las proteínas para dirigirse al RE Esta secuencia señal contiene entre unos 15-40 aa., incluyendo una tira de 7-12 aa. hidrófobos, habitualmente en el extremo amino terminal de la cadena polipeptídica, precedidos por aa. básicos como la Arginina (Arg). aa. básico aa. hidrófobos Secuencia señal de la hormona de crecimiento BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 11 Unidad Didáctica 5  Dirección cotraduccional de proteínas de secreción al RE 1. A medida que salen del ribosoma, las secuencias son reconocidas y unidas a una partícula de reconocimiento de la señal (PRS), constituida por 6 polipéptidos y un ARN citoplásmico pequeño. 2. La PRS detiene la traducción y acompaña al complejo hasta la membrana del RE, donde se une al receptor de la PRS. 3. La PRS se libera, y el ribosoma se une al translocón. 4. La traducción se reanuda y la secuencia señal es escindida por una peptidasa señal. 5. La continuación de la traducción impulsa la translocación de la cadena polipeptídica en crecimiento a través de la membrana. 6. El polipéptido, una vez completado, es liberado a la luz del RE. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 12 Unidad Didáctica 5 Dirección cotraduccional de proteínas de secreción al RE BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 13 Unidad Didáctica 5  Dirección cotraduccional de proteínas de secreción al RE En células de levadura y mamífero los translocones que atraviesan la membrana del RE son complejos de tres proteínas transmembranas denominadas Sec61. La inserción de la secuencia señal abre el translocón retirando un canal de translocación permitiendo que la cadena polipeptídica creciente sea transferida a través del translocón a medida que avanza la traducción. El proceso de la síntesis proteica produce directamente la transferencia de las cadenas polipeptídicas nacientes a través de la translocación al RE. A medida que se produce la translocación, una señal peptidasa escinde la secuencia señal y el polipéptido se libera a la luz del RE. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 14 Unidad Didáctica 5  Translocación postraduccional Las proteínas son traducidas por ribosomas citosólicas libres. Su incorporación postraduccional no requiere de una PRS. Sus secuencias señal son reconocidas por el complejo Sec62/63 asociadas con el translocón en la membrana del RE. Se requieren las chaperones Hsp70 para mantener a las cadenas polipeptídicas en su conformación primaria para que puedan penetrar el translocón. Otras chaperones Hsp70 en el interior del RE (denominadas BiP) son necesarias para permitir que la cadena polipeptídica atraviese el canal hasta el interior del RE. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 15 Unidad Didáctica 5  Translocación postraduccional Son muchas las moléculas BiP que se unen a la cadena polipeptídica a medida que experimentan translocación al RE impulsándolas de manera eficaz a través del canal. La unión de múltiples moléculas BiP y su liberación (unida a la hidrólisis de ATP) impulsan la translocación de la cadena polipeptídica en el RE. NOTA: las chaperonas son proteínas que ayudan al plegamiento de otras proteínas recién sintetizadas en la síntesis de proteínas. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 16 Unidad Didáctica 5  Inserción de las proteínas en la membrana del RE Las proteínas destinadas a incorporarse en la membrana plasmática o en la membrana del RE, Aparato de Golgi o lisosomas se insertan inicialmente en la membrana del RE en lugar de ser liberadas en la luz del RE. Desde la membrana del RE continúan hasta su destino final por la misma ruta que las proteínas secretoras. Estas proteínas son transportadas a lo largo de esta ruta como componentes de la membrana, en lugar de cómo proteínas solubles. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 17 Unidad Didáctica 5  Inserción de las proteínas en la membrana del RE Las proteínas integrales de la membrana se incluyen en la membrana mediante regiones hidrofóbicas que atraviesan la membrana lipídica. Las regiones de esta proteínas que atraviesan la bicapa lipídica suelen ser regiones en hélice  constituidas por 20 a 25 aa. hidrófobos. La formación de una hélice  maximiza los puentes de hidrógeno entre los enlaces peptídicos, y las cadenas laterales hidrófobas de los aa. interaccionan con las colas de ácidos grasos de fosfolípidos. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 18 Unidad Didáctica 5  Las distintas proteínas integrales de membrana difieren de cómo están insertadas Algunas proteínas integrales atraviesan la membrana una sola vez, otras tienen múltiples regiones que atraviesan la membrana. Algunas proteínas están orientadas en la membrana con su extremo carboxi- terminal en el lado citosólico; otras tienen su extremo amino-terminal expuesto en el lado citosólico. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 19 Unidad Didáctica 5 Las distintas proteínas integrales de membrana difieren de cómo están insertadas La orientación de las membranas proteínicas insertadas se establece a medida que las cadenas polipeptídicas en crecimiento se translocan en el RE. La luz del RE equivale topológicamente al exterior de la célula, por lo que los dominios de las proteínas de la membrana plasmática, que están expuestos en la superficie celular se corresponden con las regiones de la cadena polipeptídica que se translocan al interior del RE. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 20 Unidad Didáctica 5 La mayor parte de las proteínas insertadas en la membrana del RE lo hacen por la vía cotraduccional SRP/Sec61 Muchas de las proteínas son insertadas directamente en la membrana del RE por secuencias transmembrana internas que son reconocidas y llevadas al translocón por SRP, pero no son escindidas por la peptidasa señal. La cadena hélice  sale del traslocón lateralmente y fijan la proteína al RE. La secuencia transmembrana hidrófoba señala un cambio en el translocón, con lo que provoca la apertura de las hélices extendidas a la membrana del translocón permitiendo que el dominio transmembrana hidrófobo de la proteína salga del translocón a la bicapa lipídica. Dependiendo de la orientación de las secuencia señal transmembrana, las proteínas insertadas en la membrana por este mecanismo pueden tener un extremo amino (diapositiva 22) o carboxilo (diapositiva 23) expuesto en el citosol. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 21 Unidad Didáctica 5 La mayor parte de las proteínas insertadas en la membrana del RE lo hacen por la vía cotraduccional SRP/Sec61 N BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 22 Unidad Didáctica 5 La mayor parte de las proteínas insertadas en la membrana del RE lo hacen por la vía cotraduccional SRP/Sec61 BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 23 Unidad Didáctica 5 Inserción de una proteína de membrana con una secuencia señal escindible y una secuencia transmembrana interna Algunas proteínas transmembrana orientadas con sus extremos carboxilo expuestos en el citosol se insertan en la membrana del RE por un mecanismo alternativo. Estas proteínas cuentan con una secuencia señal amino terminal normal, que es escindida por la peptidasa señal durante la translocación de la cadena polipeptídica a través del translocón. La parte amino-terminal en crecimiento del polipéptido es translocada en el RE a medida que avanza la traducción. La translocación del polipéptido es interrumpida por la hélice  extendida a la membrana en mitad de la proteína, que fija al polipéptido a la membrana. La salida de esta hélice  extendida a la membrana del translocón bloquea la ulterior translocación del polipéptido, con lo cual, la porción carboxilo-terminal de la cadena polipeptídica en desarrollo permanece en el citosol. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 24 Unidad Didáctica 5 Inserción de una proteína de membrana con una secuencia señal escindible y una secuencia transmembrana interna BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 25 Unidad Didáctica 5  Las proteínas que se extienden a la membrana varias veces se insertan como consecuencia de secuencias transmembrana con orientaciones alternas Una secuencia transmembrana interna puede llevar a la inserción en la membrana de una cadena polipeptídica con su extremo amino en el lado citosólico. La traducción continua activa, así la síntesis de la cadena polipeptídica se produce dentro de la luz del RE. Si se encuentran entonces un segundo dominio extendido a la membrana, la cadena polipeptídica saldrá del translocón para formar un bucle en la luz del RE y la síntesis de proteínas continuará en el lado citosólico de la membrana. Si se encuentra una tercera secuencia transmembrana, la cadena polipeptídica en crecimiento se insertará de nuevo en el RE, para formar otro dominio en bucle, esta vez en el lado citosólico de la membrana BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 26 Unidad Didáctica 5 Las proteínas que se extienden a la membrana varias veces se insertan como consecuencia de secuencias transmembrana con orientaciones alternas BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 27 Unidad Didáctica 5  Algunas proteínas con una secuencia transmembrana en su extremo carboxi-terminal se insertan en la membrana del RE por una vía postraduccional alternativa Estas proteínas no pueden ser reconocidas por las PRS, debido a que su dominio transmembrana no emerge del ribosoma hasta que termina la traducción y se libera la cadena polipeptídica completa del ribosoma. Los dominios transmembrana son reconocidos por un factor de direccionamiento denominado TRC40 o GET3, una vez completada la traducción. El TRC40 escolta a la proteína transmembrana a la membrana del RE, donde se inserta a través del receptor GET1-GET2. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 28 Unidad Didáctica 5 Algunas proteínas con una secuencia transmembrana en su extremo carboxi-terminal se insertan en la membrana del RE por una vía postraduccional alternativa BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 29 Unidad Didáctica 5 https://youtu.be/VRP-w0bBl3o BLOQUE 1: INTRODUCCIÓN Unidad Didáctica 2 30 Distribución y transporte de proteínas Plegamiento y procesamiento de la proteínas del RE BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 31 Unidad Didáctica 5  En el caso de las proteínas de secreción, muchos de estos procesos ocurren durante la translocación a través de la membrana del RE o en el interior de la luz del RE. Uno de estos procesos es la rotura polipeptídica del péptido secuencia señal a medida que la cadena polipeptídica se transloca a través de la membrana del RE. El RE también es el lugar donde se producen: ✓ el plegamiento de la proteínas, ✓ el ensamblaje de la proteínas de varias subunidades (estructura cuaternaria), ✓ la formación de puentes disulfuro, ✓ N-glicosilación, y ✓ la adición de anclajes glicolipídicos a algunas proteínas de la membrana plasmática. El papel principal de las proteínas de la luz del RE es catalizar el plegamiento y el ensamblaje de los polipéptidos recién translocados. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 32 Unidad Didáctica 5  Plegamiento de proteínas en el RE Las proteínas se translocan a través de la membrana del RE a modo de cadena polipeptídica sin plegar mientras prosigue la traducción. Estos polipéptidos se pliegan en su conformación tridimensional en el RE , asistidos por chaperonas que facilitan el plegamiento de las cadenas polipeptídicas. Las chaperonas Hsp70 (BiP) se unen a la cadena polipeptídica sin plegar cuando atraviesa la membrana, y después media el plegamiento proteico y el ensamblaje Las proteínas correctamente ensambladas son de proteínas con múltiples subunidades liberadas de BiP y otras chaperonas y así están en el interior del RE. disponibles para su transporte al Aparato de Golgi. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 33 Unidad Didáctica 5 La formación de enlaces disulfuro entre las cadenas laterales de los residuos de Cys es un aspecto importante del plegamiento y ensamblaje de las proteínas en el RE Los enlaces disulfuro no suelen formarse en el citosol, que se caracteriza por un ambiente reductor que mantiene la mayoría de los residuos de Cys en su estado reducido (-SH). En el RE, su ambiente oxidante, promueve la formación de los puentes disulfuro (S-S). La formación de los puentes disulfuro está Disulfuro isomerasa favorecida por la enzima proteína disulfuro isomerasa que se localiza en la luz del RE. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 34 Unidad Didáctica 5  Las proteínas también son glicosiladas en residuos de Asparagina (Asn), N-Glicosilación en el RE, mientras se están traduciendo Se añaden unidades de oligosacáridos constituidas por 14 residuos de azúcar a los residuos de Asn de las cadenas polpeptídicas en crecimiento, mientras están siendo translocadas al RE. El oligosacárido se sintetiza en un transportador lipídico (Dolicol). El oligosacárido se transfiere como una unidad a los residuos de Asn aceptores en la secuencia consenso Asn-X-Ser/Thr mediante una enzima unida a la membrana denominada Oligosacaril- transferasa. Hay tres residuos de glucosa que se eliminan mientras la proteína permanece en la luz del RE. Esta proteína sufre más modificaciones en el Aparato de Golgi. La glicosilación evita la agregación de proteínas en el RE, y añaden señales que promueven el plegamiento de las proteínas y su ulterior distribución en la vía secretora. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 35 Unidad Didáctica 5  Algunas proteínas se anclan a la membrana plasmática mediante glicolípidos en lugar de regiones polipeptídicas transmembranas Como estos glicolípidos anclados a la membrana contienen fosfatidilinositol, se denominan anclajes de glicosilfosfatidilinositol (GFI). Los anclajes de GFI contienen dos cadenas de ácidos grasos, un resto de oligosacárido constituido por inositol y otros azúcares, y etanolamina. Los anclajes GFI se ensamblan en la membrana del RE y se unen a los polipéptidos anclados en la membrana por una región C- terminal que atraviesa la membrana. La secuencia C-terminal de la proteína es escindida e intercambiada por el ancla GFI, por lo que estas proteínas solo quedan ancladas a la membrana por el enlace glicolipídico. La orientación de en el RE determina que las proteínas ancladas al GFI son expuestas hacia el exterior de la célula, permaneciendo unidas a la membrana por el anclaje GFI. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 36 Unidad Didáctica 5 Distribución y transporte de proteínas Control de calidad en el RE BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 37 Unidad Didáctica 5  Muchas proteínas sintetizadas en el RE son rápidamente degradadas, principalmente porque no se pliegan correctamente. Estas proteínas mal plegadas son retiradas del RE gracias a un proceso conocido como degradación asociada al RE (ERAD), por el cual se identifican las proteínas mal plegadas, salen del RE y vuelven al citosol donde son degradadas por el sistema ubiquitina- proteosoma. Las chaperonas y las enzimas de procesamiento de proteínas de la luz del RE actúan como sensores de proteínas con defectos de plegamiento. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 38 Unidad Didáctica 5  Una vía bien caracterizada de plegamiento de glicoproteínas está relacionada con las chaperonas calnexina y calreticulina La calnexina y la calreticulina reconocen los oligosacáridos procesados parcialmente, de los cuales se han eliminado dos residuos de glucosa terminal. La calnexina o la calreticulina, en asociación con una proteína disulfuro-isomerasa y una peptil-propil isomerasa facilitan el plegamiento de la glicoproteína en su conformación correcta. La glicoproteína es liberada por la eliminación de un tercer residuo de glucosa terminal del oligosacárido. De esta forma se permite el reconocimiento de la glicoproteína por un sensor de plegamiento de proteínas que vigila si la proteína ha alcanzado un estado totalmente plegado. Si el plegamiento es el adecuado la proteína continúa su curso hacia el aparato de Golgi. En caso contrario, el sensor de plegamiento añadiría un residuo de glucosa al oligosacárido, entrando en un nuevo ciclo con la clanexina o la calreticulina para otro intento de corrección del plegamiento. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 39 Unidad Didáctica 5  Una vía bien caracterizada de plegamiento de glicoproteínas está relacionada con las chaperonas calnexina y calreticulina Si después de varios ciclos la glicoproteína sigue sin plegarse correctamente o presenta un defecto irreversible de plegamiento, es dirigida a la vía ERAD para su degradación. La proteína con el defecto de plegamiento es reconocida por una enzima denominada EDEM1 que elimina los residuos de manosa del oligosacárido. La eliminación de la manosa evita que la glicoproteína con defectos de plegamiento sean devueltas a la calnexina o la calreticulina, y sean transferidas a un complejo transmembrana con actividad ubiquitina- ligasa. A continuación, son translocadas al citosol donde degradada en los proteasomas. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 40 Unidad Didáctica 5  La cuantía de proteínas no plegadas en el RE está vigilada con el fin de coordinar la capacidad de plegar proteínas en el RE con las necesidades fisiológicas de la célula Esta regulación está mediada por una vía de señales conocida como Respuesta a las Proteínas no Plegadas (UPR, Unfolded Protein Response) que se activa si se acumulan demasiadas proteínas sin plegar en el RE. La activación de la UPR da lugar a la expansión del RE y a la producción de más chaperonas para satisfacer la demanda de plegamiento de proteínas, así como una reducción transitoria de la cantidad de proteínas sintetizadas de novo que llegan al RE. Si estas modificaciones son insuficientes para cubrir las necesidades de plegamiento de las proteínas y se produce un acúmulo de proteínas sin plegar en el RE, la célula se vería abocada a una muerte celular programada, eliminándose así las células de un organismo que son incapaces de plegar correctamente las proteínas. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 41 Unidad Didáctica 5  En mamíferos, la UPR está por compuesta tres proteínas: IRE1, ATF6 y PERK IRE1: resulta en la escisión y activación del ARNm que codifica para XBP1 en la cara citosólica del RE. o XBP1 es un factor de transcripción que induce la expresión de chaperonas, enzimas de síntesis de lípidos y proteínas de la ERAD. ATF6: es un factor de transcripción retenido en la cara citosólica de la membrana del RE. En células sometidas al estrés de proteínas con defectos de plegamiento, ATF6 es trasladado al Aparato de Golgi, donde es escindido de forma activa al citosol. Desde allí va al núcleo donde va a inducir la expresión de más genes de respuesta a proteínas no plegadas. PERK: proteína-quinasa que fosforila e inhibe al factor de iniciación de la traducción (eIF2). Esto da lugar a una reducción global de la síntesis de proteínas y por tanto a una disminución de la carga de proteínas mal plegadas en el RE. o La activación de PERK da lugar a una mayor producción de ATF4, un factor de transcripción que contribuye a un más a la producción de proteínas implicadas en la UPR. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 42 Unidad Didáctica 5 Distribución y transporte de proteínas RE liso y síntesis de lípidos BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 43 Unidad Didáctica 5  El REL es el sitio principal donde se sintetizan los lípidos de las membranas de las células eucariotas. Puesto que son extremadamente hidrófobos, los lípidos se sintetizan asociados con las membranas celulares ya existentes. La mayoría de los lípidos de sintetizan en las membranas del REL y son transportados mediante vesículas o proteínas transportadoras. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 44 Unidad Didáctica 5  La membrana plasmática está compuesta por tres tipos de lípidos: fosfolípidos, glicolípidos y colesterol Los fosfolípidos son los componentes fundamentales de las membranas celulares, derivan del glicerol y son sintetizados en la cara citosólica de la membrana del REL a partir de precursores citosólicos hidroslubles. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 45 Unidad Didáctica 5  La membrana plasmática está compuesta por tres tipos de lípidos: fosfolípidos, glicolípidos y colesterol 1. Los ácidos grasos se transfieren desde los transportadores de CoA al Glicerol-3-fosfato mediante una enzima unida a la membrana, y el fosfolípido resultante (Ac. fosfatífico). 2. Las enzimas (fosfatasas) de la cara citosólica del REL convierten el ác. fosfatídico en diacilglicerol y catalizan la adición de diferentes grupos de cabeza polares, dando lugar a: fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina y fosfatidilinositol. 3. La síntesis de estos fosfolípidos en la cara citoplasmática del RE permite que las cadenas hidrófobas permanezcan ocultas en la membrana, mientras que las enzimas unidas a la membrana catalizan sus reacciones con precursores hidrosolubles (como la CDP-colina o citicolina) en el citosol. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 46 Unidad Didáctica 5  Translocación de los fosfolípidos a través de la membrana del RE Puesto que los fosfolípidos se sintetizan en la cara citosólica de la membrana del REL, solo se añaden a la mitad de la bicapa lipídica. Posteriormente se translocan a través de la membrana mediante flipasas fosfolipídicas, dando lugar a un crecimiento uniforme de las dos mitades de la bicapa fosfolipídica. Esta translocación requiere el paso de un grupo polar a través de la membrana, que es facilitado por las flipasas. Existen distintas familias de flipasas, algunas de las cuales son específicas de fosfolípidos concretos. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 47 Unidad Didáctica 5  El RE también es el lugar principal de la síntesis de otros lípidos de membrana: colesterol y la ceramida. La ceramida se convierte en glicolípidos o esfingomielina en el Aparato de Golgi. Colesterol El REL es abundante en células que son activas en el metabolismo lipídico. Ej. Las hormonas esteroideas se sintetizan en el RE a partir de colesterol, por lo que son especialmente abundantes en las células productoras de esteroides, como por ejemplo: en testículos y ovarios. El REL también es abundante en hígado, donde contienen enzimas que metabolizan compuestos liposolubles. Estas enzimas desintoxicantes inactivan un elevado número de drogas potencialmente nocivas. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 48 Unidad Didáctica 5 Distribución y transporte de proteínas Exportación de proteínas y lípidos desde el RE BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 49 Unidad Didáctica 5  Proteínas y lípidos migran a través de la vía secretora en vesículas de transporte Las moléculas son exportadas desde el RE en vesículas que experimentan gemación a partir de unas regiones especializadas del RE denominadas sitios de salida del RE, o SSER. Las vesículas se fusionan para formar el comportamiento intermedio RE-Golgi (CIREG), desde la cual la mercancía es transpportada al Aparato de Golgi. Las proteínas de membrana y los lípidos se transportan de forma similar, manteniendo su orientación fisiológica de un orgánulo a otro. Las proteínas luminales del RE direccionadas por el Golgi se unen por proteínas de membrana que se empaquetan selectivamente en vesículas. Las proteínas del RE residentes destinadas a permanecer a la luz del RE son marcadas por secuencias de recuperación KDEL en su extremo carboxilo. Si estas proteínas son exportadas desde el RE al Golgi, son reconocidas por un receptor de reciclaje en el CIREG o el aparato de Golgi y devueltas selectivamente al RE. BLOQUE II: ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS CÉLULAS 50 Unidad Didáctica 5