MODIFICACIONES EN EL RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO

RUTAS DE SECRECIÓN:

• Proteínas, lípidos y carbohidratos nuevos son transportados desde el RE a través del aparato de Golgi a la superficie de la célula por vesículas de transporte que se fusionan con la membrana plasmática (exocitosis).
• Cada molécula que sigue esta ruta debe pasar por una secuencia establecida de organelos, siendo modificada quimicamente en el camino.

MODIFICACIONES EN EL RE:

1. Puentes disúlfuro: Se forman debido a la oxidación de cisteínas, ocurre en el lumen del RE y es catalizada por una proteína llamada disulfuro-isomerasa (ó PDI), esta enzima vive en el RE.
2. Glucosilación: Transformación de proteínas a glucoproteínas, mediante la unión de cadenas cortas de oligosacáridos. Los oligosacáridos se unen a una asparragina (ASn) de la proteína que está siendo glucosilada. Cuando la proteína es glusocilada completamente debe salir del RE en vesículas recubiertas por cop II (recuerden que las protínas salen del RE en vesículas de COPII hacia el aparato de Golgi). La glucosilación se compone de 3 glucosa, 9 manosas y 2 acetilglucosaminas.

COMPARTIMENTOS Y TRANSPORTE INTRACELULAR II (trafico de proteínas que ocurre dentro de la célula)

EXOCITOSIS Y ENDOCITOSIS

• La exocitosis es la fusión de una vesícula membranosa que contiene material intracelular con la membrana plasmática con el fin de que el material se libere al medio extracelular.
• La endocitosis es un proceso que ocurre en la célula en donde una porción de la membrana plasmática se deforma hasta un punto en el que se separa, ingresa lo que debe entrar y luego se cierra.

TRANSPORTE VESICULAR

• El espacio celular y cada compartimento membranoso (núcleo, aparato de Golgi, RET) se comunican unos con otros a través de vesículas de transporte. Cada vesicula debe ser selectiva, es decir, transportar solamente moléculas específicas y fusionarse con las membranas adecuadas.
• Ha2 2 tipos de rutas secretoras, la principal que va hacia afuera, y  la otra que va hacia dentro.

1. Ruta secretora principal: RET-->Aparato de Golgi-->vesícula de secreción-->membrana plasmática. Esta ruta de secreción es hacia el exterior de la célula, conduce desde la biosíntesis de proteínas en la membrana del  RET y su entrada en el RET, a través del complejo de Golgi, hasta la superficie celular.
2. Ruta que va hacia dentro: Membrana plasmática--> endosomas-->lisosomas.  En este caso la membrana se deforma hasta que una porción de la membrana entra en el citosol, esto va a producir un endosoma temprano que va a madurar y se va a transformar en un endosoma tardío, para finalmente fusionarse con un lisosoma y digerir lo que la célula haya ingerido a través de este proceso.( EN ORDEN: VESÍCULA-->ENDOSOMA TEMPRANO-->ENDOSOMA TARDÍO-->LISOSOMA)

PARA RECORDAR...LAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA SE SINTETIZAN EN EL RET.

¿Cómo se forman las vesículas de transporte?

En el lugar de la membrana plasmática en donde se forma la vesícula, hay algo que está deformando la membrana, ese algo son las proteínas de cubierta, y su función  es dar forma de yema a la membrana plasmática, pero además ayudan a capturar moléculas específicas que serán transportadas.

Hay 3 tipos diferentes  de proteínas de cubierta:

1.       Clatrina: Se forma en todas las vesículas de membrana plasmática, es decir, en todos los eventos de endocitosis.  Esta proteína transporta desde: endosoma temprano --> aparato de Golgi --> endosoma tardío. Su función se basa netamente en deformar la membrana plasmática, no hace nada más.

2.       COPII: Todas las vesículas que salen desde el RET hacia el aparato de Golgi.

3.       COPI: Todo el trafico que ocurre dentro del aparato de Golgi, ya sea hacia adelante o hacia atrás.

DATO: Si se elimina COPI o COPII se elimina la exocitosis, debido a que funcionan juntas.

Las vesículas se recubren de clatrina, y esta funciona con una estructura llamada trisquelion.
El trisquelion se conforma de 3 cadenas livianas (representada con puntos en la imagen) y 3 cadenas pesadas que serían las patas del trisquelion. El trisquelion forma estructuras triméricas y son la unidad principal de las vesículas de catrina.

Clatrina no participa en la captura de las moléculas específicas de transporte, lo único que hace es deformar la membrana.

         VESICULAS RECUBIERTAS POR CLATRINA

El receptor cargo interactúa con la molécula cargo que va a entrar en la vesícula que se formará en la membrana, Cuando esto ocurre se prooduce un cambio conformacional en el receptor que hace que interactue con un conjunto de proteínas llamadas adaptinas, la función de estas proteínas es adaptar al receptor con la proteína de clatrina. 

Mientras más union de molécula cargo-cargo receptor hayan, más moléculas de clatrina serán atraídas por las adaptinas y eso hae que se comiennze a deformar la membrana, hasta que se acumula la suficiente clatrina para que se forme la vesícula.

DATO: lA ADAPTINA Y CLATRINA SE ENCUENTRAN LIBRES EN EL CITOSOL DISPUESTAS A SER UTILIZADAS CUANDO SEA NECESARIA LA FORMACIÓN DE UNA VESÍCULA.

Cuando la vesícula ya está formada aún se encuentra unida a la membrana plasmática, para separar la vesícula de esta, es necesaria la participación de una proteína móvil del citoesqueleto llamada dinamina, la función que cumple esta proteína es enrollarse en ese pedazo de membrana que aun esta uniendo la vesícula formada con la membrana y estrangularlo para cortarlo. Luego de esto las adaptinas y las vesículas de cubierta son soltadas.

ESPECIFICIDAD DEL TRANSPORTE VESICULAR(SNAREs)

Para asegurar que todas las vesículas son destinadas al organelo correcto, las vesículas presentan en su superficie marcadores (son proteínas SNAREs) que permiten identificar qué está siendo transportado y de donde proviene cada vesícula. Los marcadores a su vez, son reconocidos por receptores presentes en la superficie de los organelos blanco.

Hay 2 tipos de marcadores SNAREs:

1.       Vsnares: Es el que va en la vesícula.

2.       Tsnares:Se encuentra en la membrana citosólica del organelo blanco.

V-snare y T-snare se van a unir para hacer que ambas membranas se unan.

Dentro de este proceso actúan más proteínas que ayudan a cumplir la función de ensamblaje, llamadas GTPasas, estas son de la familia RAB, y permiten el acercamiento inicial, son 2:

1.       RAB-GTP: Proteína que ayuda a la fusión de los v-snares con los t-snares.

2.       RAB-effector: Actúa como gancho que reconoce a la vesícula desde lejos, y lo aproxima para que puedan interactuar los SNAREs, tantto de la vesícula como del organelo blanco.

INTERRUPTORES MOLECULARES ASOCIADOS A LAS VÍAS DE TRANSDUCCIÓN

(LOS CUADROS EN VERDE REPRESENTAN PROTEÍNAS)
La proteína apagada en respuesta a una señal se fosforila por una proteína quinasa+ATP y de esta manera la proteína se activa.
La proteína encendida se desfosforila gracias a proteínas fosfatasas que eliminan el fosfato (P).

En este caso GDP no se fosforila como en el ejemplo anterior, sólo se saca y se cambia por GTP.
Cuando la proteína necesita ser inactivada, hay proteinas que provocan la hidrolisis de GTP en el cual se elimina un fosfato y se transforma en GDP (inactiva).

GAP: GTPasa  encargada de inactivar a la proteína, lo hace a través de hidrolisis transfoormando el GTP a GDP.
GEF:  Es una proteína que cambia GDP por GTP para activar otra proteína.

TIPOS DE RECEPTORES DE SUPERFICIE CELULAR

La señal hidrofílica no puede atravesar la membrana plasmática debido  a su naturaleza lipídica, por lo que requiere un receptor en su superficie, como una puerta que dirige hacia el interior de la célula, que sea capáz de reconocer  a la molécula señal. Además debe tener un dominio intracelular(dentro de la célula), que sea capáz de transducir esta respuesta para  que el mensaje llegue a destino.




HAY 3 TIPOS DE RECEPTORES DE SUPERFICIE:

• Acoplado a canales iónicos
• Acoplado a proteína G
• Acoplado a enzimas

Receptores acoplados a canales iónicos

El canal iónico actúa como receptor, y cuando llega un lligando (molécula señal(mensaje)), el receptor se abre formando un canal, este actúa de una manera selectiva para transportar los iones a favor de un gradiente de concentración.

Pueden transportar Na, Ca, K, Cl.

Los canales iónicos tienen funciones muy importantes en el sistema nervioso y muscular debido a que son los que generan la exitabilidad eléctrica.

Receptores acoplados a proteína G

La proteína G presenta 3 partes importantes marcados con letras en la imagen: A,B,C.

• A es un dominio de unión a ligando ubicado en la porción extracelular de la proteína.
• B son siete dominios transmembrana conformados en alfa-helice
• C es la porción intracelular acoplada a la proteína G (a,b) que interactúa con la proteína regulando su activación.

La porción C se le llama Proteína G heterotrimérica, esta compuesta por 3 subunidades (alfa, beta y gamma), beta y gamma se asocian a la membrana plasmátoica, y alfa además tiene un sitio activo de unión a nucleótidos de guanina, por ende puede unir GDP o GTP.

MECANISMO DE ACCIÓN DE LOS RAPG

Cuando aparece un ligando, el receptor cambia de forma e induce el intercambio en la proteína trimérica G de GDP a GTP y se activa, esto conlleva a la separación de las subunidades en alfa-GTP y complejo beta-gamma.

El receptor transduce la señal a través de la proteína G.

Al momento de la activación alfa-GTP  se va a mover por la membrana plasmática anclada a ella hasta chocar con una enzima llamada adenilciclasa, que es una enzima que se encuentra unida a la membrana y va a activar su actividad catalítica, que consiste en tomar ATP y producir AMPcíclico que  funcionará como segundo mensajero, y este AMPcíclico comenzará a producirse en grandes cantidades a partir de este único evento difundiendo por toda la célula.   se va se 

¿Cuál es la función del AMPcíclico dentro de la célula?

Ejemplo: Hay una proteína llamada Kinasa a, que está presente en las células de manera inactiva, porque tiene ensamblada una subunidad regulatoria que no le permite funcionar, estas subunidades responden a AMPcíclico, y cuando este se une a la subunidad regulatoria la hace cambiar  su conformación y  de esta manera  se libera a la proteína kinasa a de la subunidad regulatoria, y de esta manera la proteína kinasa a se activa.

Ahora la proteina kinasa a va a entrar al núcleo con RAN-GDP (buscar en blog), con la finalidad de activar una proteína llamada CREB que al activarse se unirá a otra proteína llamada CBP que se encontrará fosforilada y esta unión activará la transcripción de genes.

RECEPTORES INTRACELULARES

Como la molécula señal debe atravesar la capa lipídica (membrana plasmática), su naturaleza necesariamente debe ser hidrofóbica, ó pequeñas, como por ejemplo: Moléculas gaseosas como el óxido nítrico, u hormonas esteroidales que son de naturaleza lipídica.




                                                           OXIDO NÍTRICO

Óxido nitrosintasa: Enzima de la célula endotelial, se activa a través del aminoácido arginina para producir ácido nitrico (NO), al ser un gas difunde  muy rápido a través de la membrana plasmática y va a llegar a las células del músculo liso. La acción dell oxido nítrico va a producir la activación de una proteína GTP que va a producir GMPcíclico (segundo mensajero) al interior de la célula y eso va a producir la relajación de las células del músculo liso.

                                                HORMONAS ESTEROIDALES

Algunas hormonas esteroidales son el cortisol, estradiol, ácido retinóico, vitamina D3, tiroxina, entre otros.
Las hormonas esteroidales tienen dos tipos de respuesta:

• Respuesta primaria: La hormona se une al receptor que está dentro de la célula, y la unión entre ligando-receptor se une al promotor de DNA para expresar algún gen.
• Respuesta secundaria: Estas mismas proteínas van a regular la expresión de genes de dos maneras, 1. apagando la respuesta primaria ó 2. activando la respuesta secundaria.

VÍAS DE TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES, scaffold.

SCAFFOLD: Proteína de andamiaje.

Scaffold es una proteína encargada de reclutar a más proteínas que se encuentran dentro del citosol, que interactúan entre ellas y que serán activadas por la porción intracelular del receptor de membrana.

Esto finalmente va a producir una respuesta dentro del citosol, que va a producir otra señal, por lo tanto va a haber una amplificación de la señal, lo que produce muchas moléculas llamadas segundos mensajeros. Estos segundos mensajeros pueden actuar con distintos tipos de proteína las que pueden integrar una señal, se puede aumentar o disminuir su velocidad para finalmente producir una proteína efectora activada que va a producir en este caso como respuesta a la activación de un gen.

MUERTE CELULAR

Hay 2 tipos:

Apoptosis: Destruye células dañadas sin afectar a las células que la rodean, pues implosionan ( se destruyen hacia dentro).

Necrosis: Es la forma de muerte celular resultante de un daño agudo en los tejidos, por ejemplo, un moretón,

ACETILCOLINA, una importante molécula señalizadora.

Es una importante molécula señalizadora, por ejemplo, la secreción de saliba se produce por acetilcolina.

FUNCIONES EN MÚSCULO:

• En músculo esquelético: Produce contracción muscular, (véase, el músculo esquelético es el que recubre los huesos).
• En músculo cardíaco:Relaja las células del músculo cardíaco, disminuye el pulso y la fuerza de contracción, por ende el corazón late mas lento y menos fuerte.

Comunicación Celular I (emisor, mensaje, código, contexto)

OBJETIVOS: Entender como las células del organismo multicelular se pueden organizar y comunicar para funcionar como un organismo.

La proteína unida a la membrana  que actúa como mensaje (SEÑAL, en verde), llega a la membrana mediante ruta exocítica, lo que implica el paso de ribosomas al citosol, luego irse al retículo, traducir la proteína asociada a la membrana endocrínica y luego esa proteína pasa del retículo al aparato de golgi en vesículas recubiertas de COP II

• Si la proteína está en la membrana, fue traducida en los ribosomas asociados al retículo endoplasmático.
• Las proteínas traducidas en el citosol, se quedan en el citosol, ó pueden ser destinadas a mitocondrias y cloroplastos.

VESÍCULAS RECUBIERTAS: COP II= Van desde el retículo endoplasmáico rugoso al aparato de                                                                      Golgi,

                                                     COP I= Va desde el Aparato de Golgi al retículo endoplasmatico                                                                          rugoso.

DISTINTAS FORMAS EN LAS QUE UNA CÉLULA PUEDE DISTRIBUIR UN MENSAJE

COMUNICACIÓN PARACRINA: Comunicación de corto alcance, la célula que señaliza libera al exterior el mensaje y sólo las células que están cerca de ella recibirán el mensaje.

COMUNICACIÓ SINÁPTICA: Ocurre cuando una neurona libera un neurotransmisor y es percibido por receptores que se encuentran en la célula blanco (es otra neurona en este caso), este proceso se llama sinapsis y ocurre a na corta distancia

COMUNICACIÓN ENDOCRINA: Comunicación a largo alcance, la célula señalizadora libera el mensaje al torrente sanguíneo (canal de distribuición mucho mas amplio), por lo general el mensaje son hormonas.

CUANDO LA SEÑAL LLEGA AL RECEPTOR DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA, DEBE SER TRANSDUCIDA AL INTERIOR DE LA CÉLULA PARA PRODUCIR LA RESPUESTA, Y ESTA TRADUCCIÓN OCURRE GRACIAS A LA ACCIÓN CONSECUTIVA DE PROTEINAS SEÑALLIZADORAS QUE SE ENCUENTRAN EN EL CITOSOL.
TODO ESTO ES PARA CONSEGUIR FINALMENTE PROTEÍNAS EFECTORAS QUE SON LAS QUE PRODUCEN UN CAMBIO, POR EJEMPLO:

• PROTEÍNAS QUE REGULAN LA EXPRESIÓN DE GENES
• PROTEÍNAS DEL CITOESQUELETO QUE VAN A CAMBIAR LA FORMA DE LA CÉLULA (ESTO PERMITE QUE LA CÉLULA SE MUEVA).

OTROS CAMBIOS DENTRO DE LA CÉLULA POR UNIÓN LIGANDO-RECEPTOR:

1.- Fosforilar una proteína y activarla ( respuesta rápida).
2.-La señal puede tener una rama que transduce la señal hacia el núcleo donde se va a activar la transcripción de genes, es decir, se producen RNAmensajeros, luego saldrá deñ núcleo, producira una proteína y alterará la síntesis proteica (respuesta lenta).