T7-Endocitosi PDF - Biologia Cel·lular, 1r Grau en Farmacia

T7-Endocitosi.pdf FarmaHero_05 Biología Celular 1º Grado en Farmacia Facultad de Farmacia y Ciencias de la Alimentación Universitat de Barcelona Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económic...

T7-Endocitosi.pdf FarmaHero_05 Biología Celular 1º Grado en Farmacia Facultad de Farmacia y Ciencias de la Alimentación Universitat de Barcelona Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10859978 TEMA 7 Endocitosi L’endocitosi és un procés pel qual hi ha captació de nutrients, macromolècules, partícules, membrana i, fins i tot, altres cèl·lules per una cèl·lula. A més, permet dur a terme el reciclatge de membrana, per tal d’equilibrar la mida de la membrana plasmàtica (equilibri entre l’exocitosi i l’endocitosi). També pot participar en la mobilitat cel·lular. Funcions: ➔ Reciclatge de membrana necessari per mantenir la vida de la cèl·lula ➔ Obtenir nutrients de: colesterol (sintetitzar membranes), ferro, membranes esteroides… ➔ Funció de defensa i nutrició Procediment general: 1. Invaginació de la membrana = permet captar macromolècules a través de receptors o sense. 2. Separació de la vesícula que conté les macromolècules necessàries per mantenir la vida de la cèl·lula. 3. Fusió de la vesícula amb un endosoma primerenc = aquí és on les proteïnes tornen a ser seleccionades per ser enviades a: - La seva nova localització (Ex. als lisosomes). - La membrana plasmàtica - L’altra membrana de la cèl·lula per via indirecta. 1. FAGOCITOSI La fagocitosi és una forma d’alimentació de determinades cèl·lules especialitzades i dels eucariotes unicel·lulars, dins les quals l’aliment entra a través de fagosomes que, posteriorment, s’uneixen a lisosomes amb enzims que permeten el fraccionament i la direcció de l’aliment. Protozous = la fagocitosi és la seva nutrició Animals (mamífers…) = cèl·lules especialitzades (de defensa, d’eliminació de cèl·lules velles, apoptòtiques…). Exemple de cèl·lules fagocitàries de l’humà: Cèl·lules de defensa com neutròfils i macròfags → duen a terme tant la pinocitosi com la fagocitosi. Això els permet eliminar microorganismes, bacteris, restes cel·lulars (detectades per la presència de fosfatidilserina a la MP) per mantenir el correcte funcionament de l’organisme. ➔Els macròfags eliminen 1011 eritròcits vells al dia Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10859978 PROCÉS: 1) Les cèl·lules fagocitàries detecten l’objecte de fagocitació mitjançant senyals que tenen a la seva superfície que interaccionen amb receptors. Aquestes senyals poden ser: - Sucres determinants de la superfície dels microorganismes - Anticossos que permeten detectar els microorganismes i que poden interaccionar amb magròfags = marquen l’inici de la Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. fagocitosi gràcies a la interacció anticòs-repceptor en cadena (com una cremallera). 2) La interacció receptor-objecte activa la Rac 1 i la CDC42 = són petites proteïnes de la família Rho i amb activitat GTP-asa. Permeten activar la polimerització d’actina. 3) Aquestes proteïnes augmenten la concentració de PI(4,5P)P2 (fosfatidilinositols). Això permet la polimerització d’actina i la formació de pseudopodis. 4) La proteïna Rac1 activa la PI3K (quinasa) que s’encarrega de transformar PI(4,5P)P2 en PI(4,5P)P3. Això permet la unió dels pseudopodis i la formació del fagosoma. 5) Finalment, el fagosoma es fusiona amb els lisosomes i, per funcions de digestió, els enzims hidrolítics destrueixen el microorganisme. 6) * A vegades, els agents patògens desenvolupen algun mecanisme per evitar la seva degradació en els lisosomes, després d’accedir a la cèl·lula mitjançant un fagosoma. Exemples: - Mycobacterium tuberculosis: genera proteïnes que eviten la fusió del fagosoma amb el lisosoma. - Listeria monocytogenes: genera enzims que hidrolitzen la membrana dels lisosomes. 2. PINOCITOSI La pinocitosi la duen a terme totes les cèl·lules i és una forma contínua i constitutiva. Implica la ingestió de fluids i soluts en vesícules petites. Hi ha diferents tipus de pinocitosi: ❖ Via depenent de clatrina → és la proteïna que es va descobrir primer. La clatrina és una proteïna de coberta que permet la formació d’una vesícula. ❖ Via indepenent de clatrina → aquest procés es duu a terme quan la clatrina està inhibida o no funciona, ja que la cèl·lula segueix tenint processos d’endocitosi. En aquest cas, no hi ha una proteïna que faciliti la formació de vesícules. - Caveoles = depenent de caveolina ❖ Macropinocitosi → sistema regulat a la polimerització d’actina i en el qual hi participa la proteïna Rac per generar vesícules grans. La proteïna Rac provoca ruffles de membrana (ondulacions) que permet la unió entre ells o amb la MP per formar un macropinosoma. Aquest permet captar un gran volum de fluid extracel·lular quan es desenvolupa un senyal d’activació. Te has descargado este apunte gracias a la publicidad. También puedes eliminarla con 1 coin. Biología Celular Banco de apuntes de la a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10859978 2.1. PINOCITOSI DEPENENT DE CLATRINA La clatrina es pot observar per microscopia electrònica i té forma de trisquèlion. Per tant, està formada per 3 subunitats pesades i 3 subunitats lleugeres que s’uneixen entre si donant lloc a una geometria esfèrica (constituïda per hexagons i pentagons). Quan la clatrina es Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. troba en solució aquosa, s’oligomeritza, cosa que permet que sigui una proteïna de coberta perfecta per crear vesícules en la TNG i la MP. Com s’observa si realment s’està produint una vesícula depenent de clatrina? a. A través d’imatges de microscòpia electrònica de transmissió: S’observa la formació d’una invaginació de membrana i unes parts més electrodenses a la zona citosòlica. Aquestes cavitats s’anomenen CCP (= concavitats recobertes de clatrina). Ex: obtenció colesterol per part d’un ou de gallina per poder formar el rovell 1. El colesterol és transportat per partícules LDL (s’observa amb el MET) 2. La dinamina oligomeritza, s’uneix a les vesícules en forma d’espiral i les estrangula. D’aquesta manera les separa de la membrana i hi englobar-li dins el colesterol i les partícules LDL. b. Mitjançant la tècnica deep-etching: S’observa amb el microscopi de scanning. Aquesta tècnica consisteix en trencar la cèl·lula i ombrejar la part interna de la membrana amb metalls pesants per tal d’observar la superfície interior de la cèl·lula. PROCÉS FORMACIÓ DE VESÍCULES DEPENENT DE CLATRINA: Procés continu i molt complex que està regulat per proteïnes i fosfatidilinositols. Dura 30s - 1min. 1) En un moment i lloc determinat arriba una senyal = es genera una gran quantitat de PI(4,5P)P2. Si ja n’hi havia, es fa accesible. 2) En augmentar el nivell de PI(4,5P)P2, les AP2 (proteïnes adaptadores) s’uneixen a la membrana plasmàtica. Canvien la seva conformació. 3) Així, les AP2 interaccionen amb receptors de la MP i amb la clatrina. Per tant, fan de pont entre aquests dos. 4) Allà on la clatrina està unida a la MP s’hi uneixen: el receptor específic, el PIP2 (fosfatidilnositols-4,5-bifosfat) i altres proteïnes. Això permet la invaginació de la membrana. 5) Altes proteïnes, detecten la curvatura de la membrana i s’uneixen al PIP2 per estabilitzar la curvatura i deformar la membrana. 6) Després, la dinamina s’uneix al PIP2 i a les vesícules en forma d’espiral i les estrangula. Mentres, s’oligomeritza per formar les vesícules. 7) En formar-se la CCVs (vesícula envoltada de clatrina) intervenen una serie de proteïnes per separa les proteïnes de coberta. Aquestes són: Proteïnes Synaptojanin: fosfatases que desfosforilen el fosfat de la posició 5 dels PIP 2 , fet que provoca la desaparició d’aquests. A més, com que s’uneix a les AP2 i a altres proteïnes de coberta, permet el desensamblatge de la coberta de la vesícula. Aquestes proteïnes són reclutades les vesícules gràcies a la Rab5. Proteïnes Hsc70 8) La proteïna sense coberta es pot fusionar amb un endosoma primerenc (EE) o seguir amb processos de fusió homotípica. Te has descargado este apunte gracias a la publicidad. También puedes eliminarla con 1 coin. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10859978 2.2. PINOCITOSI INDEPENDENT DE CLATRINA I. Via dependent de caveoles (caveolina) Caveoles: són petites cavitats en forma d’omega que s’observen amb el MET o amb la tècnica de freeze deep etching. Estan recobertes de la proteïna caveolina. - Estan presents en quasi totes les cèl·lules - Es consideren un tipus de raft lipídic degut a la seva composició. Són riques en glicoesfingolípids, colesterol i conté caveolina. Tenen una via d’entrada per tal d’obtenir determinades molècules com albúmina o la toxina colèrica (contenen receptors anomenats gangliòsids GN1). Caveolina: proteïna que es troba en les caveoles, concretament en els extrems N-Terminal i C- Terminal orientats cap al citosol. Per tant, la zona hidrofóbica queda inserida dins la membrana i s’encarrega II. Rutes endocìtiques: dependents o independents d’invaginar quan la PROCEDIMENT: proteïna s’oligomeritza. 1. Via de reciclatge: Retorn de les proteïnes o receptors que ja han fet la seva funció (captació de molècules per l’endosoma). Això permet la redirecció de receptors des d’un lloc de la MP fins a altres dominis d’aquesta. Es pot fer de 3 maneres: - Via directa = directament cap a la membrana plasmàtica - Via lenta (regulada per Rab 4) = passa per un compartiment de reciclatge i, després va cap a la MP. - Via ràpida (regulada per Rab 11) = passa per una fusió amb els endosomes de reciclatge (ERC) i, després, per un transport vesicular ràpid fins a la MP (Rab 11: marcador del compartiment intermig entre EE i la MP) Exemple: avanç de la cèl·lula = canvi de posició de les integrines 2. Maduració dels endosomes: Els endosomes pateixen la maduració mentre viatgen a través de microtúbuls fins al centre de la cèl·lula. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10859978 TIPUS D’ENDOSOMES: Early endosome (EE) → Estació de classificació i distribució dels objectes de fagocitació per ser redireccionats a noves rutes. Localització perifèrica: es troben al costat de la MP ja que rep tot el material endocitat quan es fusiona amb les vesícules endocítiques gràcies al Rab5. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Funció: classificació i distribució del material endocitat. [A la membrana dels EE hi ha presents bombes de protons, que faciliten l’entrada d’aquests des del citosol (pH neutre) fins l'interior dels compartiments. A mesura que s'avança en la via endocítica, el nombre de protons dins els EE augmenta i, per consegüent, el pH in tern disminueix fins un pH de 6-6’5, el qual permet la regulació de l’afinitat d'interacció entre proteïnes] Característiques: a la seva membrana tenen Rab5 i EEA-1 (antigen 1 dels EE + efector de Rab5), el qual participa en la fusió dels endosomes. Late endosome (LE) → Endosomes formats a partir del canvi de conformació que es desenvolupa als endosomes primerencs al llarg del procés de maduració. Localització perinuclear: al costat del nucli i de l’aparell de Golgi. Característiques: - Alta concentració de protons. Per tant, tenen un pH més àcid. - Presenten Rab7 a la membran = permet regular processos + participen en processos de reciclatge Conversió de Rab5 a Rab7: El Rab5 permet el reclutament d’efectors que recluten Rab7 El Rab7 s’activa i recapta un dels seus efectors: GAG de Rab5 (proteïna inactivadora de Rab5) Aquesta GAG s’activa i dissocia el Rab5, per tant, el Rab7 queda lliure Procés d’intravesicularització dels endosomes: Els endosomes poden produir vesícules al seu interior gràcies a la maquinària molecular de la seva membrana ja que permet desenvolupar invagiacions que acaben transformant- se en vesícules. Multivesicular bodies: subpoblació d’endosomes dins els endosomes tardans. Poden deformar la membrana i formar vesícules a l’interior. S’identifiquen amb microscopia electrònica. Després, enzims hidrolítics els modifiquen canviant la seva composició. Formació de lisosomes: els lisosomes tenen un pH interior molt àcid ja que les bombes de protons de la seva membrana han actuat més estona. Procediment: 1. En el RE es sintetitzen enzims hidrolítics lisosomals. 2. Aquests enzims viatgen al Golgi. A la TGN es seleccionen i viatgen fins els lisosomes a través d’endosomes. 3. Mentre desprenen proteïnes i reben enzims hidrolítics, els endosomes tardans maduren per formar, finalment, els lisosomes. Transport dels enzims als lisosomes: transport vesicular de les hidrolases òptimes (enzims) ja que necessiten un pH àcid per treballar, des de la TGN fins als lisosomes, on passaran a ser funcionals. Via de la proteïna AP1: la AP1 fa de pont entre les vesícules i la clatrina. Aquesta via és necessària per formar vesícules a la TGN ja que aquestes transportaran enzims hidrolítics cap els EE. Via de la proteïna AP3: Aquesta via és necessària per formar ves´cules a la TGN ja que aquestes transportaran enzims hidrolítics cap als LE. Transport vesicular paral·lel al de maduració: els lisosomes madurs es poden fusionar amb els endosomes tardans per formar endosomes amb capacitat de degradació. Te has descargado este apunte gracias a la publicidad. También puedes eliminarla con 1 coin. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10859978 Procés de Kiss and Run: és la fusió breu d’endosomes amb lisosomes. Aquests lisosomes aporten enzims hidrolítics i una disminució del ph (contacten i se’n van). Lamp 1,2 i 3 (lysosome associated membrane proteins): marcadors característics dels lisosomes. Unió de proteïnes a les membranes dels endosomes: - Membrana dels EE = l’EEA-1 és reclutat gràcies al Rab5, què pot activar PI3K Quinasa, la qual permet formar PIP3. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. - Membrana dels LE = les molècules són reclutades gràcies al Rab7, què pot activar una quinasa, la qual fosforila en posició 5 i, per tant, permet obtenir PI(3,5)P2. 3. CAPTACIÓ DE DIFERENTS COMPONENTS PER ENDOCITOSI Existeixen 4 tipus d’endocitosi que depenen del receptor i de la clatrina, a on el lligand i el receptor poden seguir diferents rutes. 3.1. CAPTACIÓ DE COLESTEROL (LDL) El colesterol és un lípid que circula per l’organisme esterificat i adherit a LDL (Low density lipoprotein) = són lipoproteïnes formades per una monocapa de fosfolípids, una apoproteïna i un conjunt d’èsters de colesterol, aquests darrers són els que li atribueixen la baixa densitat. Són essencials per captar colesterol ja que és necessari per formar les membranes de les hormones esteroides. PROCÉS: 1) El receptor LDL és reconegut per AP2, tant si està o no unit a un LDL. Te has descargado este apunte gracias a la publicidad. También puedes eliminarla con 1 coin. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10859978 2) El receptor LDL és transportat fins els endosomes, on la partícula LDL queda direccionada cap a l’interior. 3) Degut a l’acidesa (↓pH) de l'interior dels endosomes , la partícula LDL i el receptor perden afinitat. 4) El receptor és reciclat cap a la MP i torna al cicle. En canvi, la partícula LDL queda dins l’endosoma i viatja fins als lisosomes on és hidrolitzada per les estereasses (enzims hidrolítics que alliberen el colesterol). 5) Quan és alliberada, el colesterol surt de la membrana gràcies a les NPC1 (transportadors de colesterol) Defectes: Si el transport del receptor LDL no funciona correctament es desenvolupen les malalties de Hipercolesterolèmia Familiar. Si els receptors de LDL estan mutats poden: a. No unir les partícules LDL. b. No ser captats per la AP2 En conseqüència, aquestes s’acumulen en la circulació, provocant: la placa arteriosclerótica, l’obturació dels capil·lars i l’infart de miocardi. 3.2. CAPTACIÓ DE FERRO (TRANSFERRINA) 1) El receptor de transferrina és reconegut i transportat fins els endosomes, tengui unit o no un LDL. 2) En els endosomes es manté la unió receptor-transferrina però el ferro és dissociat i alliberat. 3) El conjunt ferro-apotransferrina (transferrina sense ferro) és reciclat cap a la MP i, en trobar-se amb un pH neutre, la proteïna perd afinitat i és alliberada. 4) El receptor queda lliure i pot tornar a unir transferrina amb ferro. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10859978 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. 3.3. CAPTACIÓ DE EGF-EGFR (FACTOR DE CREIXEMENT EPIDÈRMIC) 1) L’EGF s’uneix al seu receptor, EGFR, i l’activa. 2) L’EGFR es dimeritza i, això fa que s’activi la seva activitat pirosinaquinasa. - Piroquinasa: proteïna que fosforila determinats substrats amb residus de pirosina. - A la cua citosòlica de l’EGFR hi ha residus de pirosina que són autofosforilats. En conseqüència, es recluten proteïnes. Això fa que s’activin un serie de senyalitzacions que permeten l’activació de processos cel·lulars (Ex. proliferació cel·lular). 3) L’EGFR s’internalitza i, per tant, augmenta la velocitat del procés mitjançant la clatrina. 4) En la seva internalització, l’EGFR promou la seva ubiquitinització. És a dir, la seva cua citosòlica s’uneix a una ubiquitina (proteïna de 8kd). 5) Com que la unió EGF-EGFR és molt forta, resisteix als pHs dels compartiments endocítics. Això fa que la cua citosòlica del receptor EGFR senyalitzi dins els endosomes. 6) En els LE, els EGFR són reconeguts pel complex SKR. Aquest permet la seva intravesicularització en els MVBs. En conseqüència, quan els cossos vesiculars es fusionen amb els lisosomes, l’efector EGF i la cua citosòlica de l’EGFR queden exposats als enzims hidrolítics. 7) Down regulation: Regulació per disminució del receptor. Els enzims hidrolítics inhibeixen el receptor (l’eliminen) i, per tant, la senyal de proliferació finalitza ja que la seva cua citosòlica ja no té accés a les proteïnes. 8) El nº de receptors a la MP disminueix. Exemple: En els tumors pancreàtics existeix una quinasa que inhibeix la degradació d’aquests receptors 3.4. CAPTACIÓ D’IgGs, IgA (plgR): Procés de transitosi Eritròcits = cèl·lules polaritzades que presenten una part de la membrana plasmàtica en contacte amb el tracte intestinal i una altra part amb la circulació. 1) A la llum del tracte intestinal hi ha els receptors d’IGgs que detecten els anticossos de la la llet materna, gràcies al pH àcid d’aquesta zona, el qual facilita la interacció entre aquests dos. 2) El receptor i els anticossos s’uneixen i, per via dependent de clatrina, viatgen fins als endosomes. Te has descargado este apunte gracias a la publicidad. También puedes eliminarla con 1 coin. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10859978 3) Allà, aquestes unions són seleccionaes i redireccionades, a través de compartiments de reciclatge, fins a la MP. 4) Com que el pH de la MP és neutre, disminueix l’afinitat d’interacció receptor-anticòs, el receptor es separa de l’anticòs Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. 4. EMMAGATZEMATGE DE TRANSPORTADORS DE GLUCOSA EN ENDOSOMES DE RECICLATGE Endosomes de reciclatge: poden actuar com un magatzem de certes proteïnes que, posteriorment, són reciclades fins la MP. 1) Els transportadors de glucosa són acomulats en endosomes de reciclatge. 2) Quan arriba la senyal d’insulina, aquesta hormona interacciona amb el seu receptor i desenvolupa un altre senyal que facilita el reconeixement dels transportadors de glucosa. 3) Aquests transportadors de glucosa es reciclen, viatgen fins a la MP, augmenten de concentració i, per tant, provoquen una entrada masiva de glucosa dins la cèl·lula 5. COMPARTIMENTS ENDOSOMALS EN CÈL·LULES POLARITZADES Els EE d’aquestes cèl·lules provoquen endocitosis diferents (una a la membrana apical i l’altra a la membrana basolateral), finalitzen el seu cicle de maduració en els lisosomes i els LE. Te has descargado este apunte gracias a la publicidad. También puedes eliminarla con 1 coin. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10859978 Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad.