06 sorting RE SER Golgi - Università di Torino

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Citologia Animale e Vegetale (corso A - I. Perroteau) - smistamento delle proteine

Solo per uso didattico, vietata la riproduzione, la diffusione o la vendita

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La sintesi proteica inizia sempre nellostesso modo:aggancio della piccola subunitàribosomale al estremità 5’ dell’mRNA.si aggancio la grande subunitàribosomale In corrispondenza delcodone di inizio “AUG”.Il primo a.a. al N-terminale è dunqueuna metionina (Met)La sintesi proteica inizia con la letturadell’mRNA nella direzione 5’--->3’.A questo punto, se i primi a.a.sintetizzati corrispondono al “peptidesegnale” allora la sintesi potràproseguire soltanto in corrispondenzadella membrana del RER.Nelgi altri casi il ribosoma rimane“libero” e la sintesi prosegue fino allostop codon.

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E’ la proteina nascente a determinare se il ribosoma che catalizza la sua sintesideve rimanere libero oppure essere associato alla membrana del RER.

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Proteine che hanno destinazione finale in un compartimento dell’elenco sonosintetizzate da ribosomi liberi mentre proteine che hanno destinazione finale in uncompartimento dell’elenco guidano il ribosoma che le traduce verso il RER.

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La sequenza delle proteine determina non soltanto le lororegolazioni e funzioni ma anche la loro localizzazione.

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Esempi di sequenze di localizzazione:

Importazione nel nucleo (NLS) -Pro-Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val-

Exportazione dal nucleo (NES) -leu-Ala-Leu-Lys-Leu-Ala-Gly-Leu_Asp_Ile-

Importazione nel RER (peptide segnale): H2N-Met-Met-Ser-Phe-Val-Ser-Leu- Leu-Leu-Val-Gly-Ile-Leu-Phe-

Trp-Ala-Thr-Glu-Ala-Glu-Gln- Leu-Thr-Lys-Cys-Glu-Val-Phe-Gln-

Ritorno al RER -Lys-Asp-Glu-Leu-COOH

Importazione nella matrice del mitochondrio H2N-Met-Leu-Ser-Leu-Arg-Gln-Ser- Ile-Arg-Phe-Phe-Lys-Pro-Ala- Thr-Arg-Thr-Leu-Cys-Ser-Ser- Arg-Tyr-Leu-Leu-

Importazione nei perossisomi (PTS1) -Ser-Lys-Leu-COOH



L’informazione sulla localizzazione finale delle proteine ècontenuta nella loro sequenza amminoacidica

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Peptide segnale ---> RER(traslocazione co-traduzionale)

Assenza di peptide segnale(traslocazione post-traduzionale)



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Proteine con sequenze dilocalizzazione nucleareoppure sequenze dilocalizzazione mitocondrialioppure sequenze dilocalizzazioneperossisomiali oppuresequenze di localizzazionecloroplastica (cellulevegetali).



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nucleo

citosol

NLSImportina

NLS

Importina Esportina

NES

EsportinaNES




Sequenza di localizzazione nucleare (NLS):Proteine di trasporto tipo “importine” accompagnano le proteine che possiedono unasequenza “NLS” nel passaggio dal citoplasma al nucleoplasma attraverso i pori nucleari.

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Se la sequenza NLS è mutata, la proteina non viene piùtrasportata dal citoplasma al nucleoplasma.

(A): sequenza NLS corretta: la proteina ha una localizzazione nucleare(B): stessa proteina messa in evidenza in (A) ma con una mutazione puntiforma nellasequenza NLS (a.a. treonina in sostituzione della seconda lisina della sequenza NLS): lalocalizzazione è chiaramente citoplasmatica e non più nucleare perché la porteina mutatanon è più riconosciuta dall’importina.

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Smistamento delle proteine della via secretoria

Con alcune eccezioni, le sequenze delle proteine della via “secretoria” inizianocon al N-terminale il peptide segnale

Nota: anche se chiamata genericamente via “secretoria”, proteine di questa via possonoavere come localizzazione finale uno qualsiasi dei compartimenti elencati ed esseresolubili, associate a membrane oppure transmembrana.

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1- La sintesi delpolipeptide iniziasu di un ribosomalibero nel citosol

2- la proteina SRPsi lega al peptidesegnale e bloccatemporaneamentela sintesi proteica

3- SRP si lega ad unrecettore posto sullamembrana del RE. Talerecettore fa parte delcomplesso di trasferimentoo traslocone che forma unporo sulla membrana delRE e lega il peptide segnale

4- SRP abbandona ilcomplesso, la sintesiproteica riprende. Laproteina nascenteattraversacontemporaneamente

5- un enzimaidrolitico rimuoveil peptide segnaledella proteina

6- In assenza di altrosegnale, raggiunto ilcodone di stop, ilribosoma si sgancciadall’mRNA e laproteina è localizzatanel lume del RER

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Il traslocone è un poro proteico tappato sulversante del lume del RE che si apresoltanto dopo interazione con un ribosoma.

Le proteine SRP sono riciclate

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Smistamento di una proteina di secrezione: RE --> Golgi --> vescicola di secrezione --> spazio extracellulare

Trans Golgi vescicola disecrezione

RE

RE RE RE

RE RERERE

citosol citosol citosol citosol

citosol citosol citosol citosol

citosol citosol citosol

citosol

Mb plasmatica

Nucleo Nucleo Nucleo Nucleo

Cis GolgiCis Golgi

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Proteine transmembrana: Inserimento co-traduzionale nel doppio strato fosfolipidico

Membrana del RERComplesso ditraslocazione

Sequenza dilocalizzazionetransmembrana(alfa-elica)

Peptide segnale

Proteinatransmembrana

Nota: in questo schema per semplicità non sono più stati rappresentati mRNA e ribosoma.

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cytosol

Lume RE

Esempio: sintesi e smistamento di un recettore asingolo passo transmembrana la cui localizzazionefinale è la membrana plasmatica.

RE


Solo per uso didattico, vietata la riproduzione, la diffusione o la venditaSolo per uso didattico, vietata la riproduzione, la diffusione o la vendita

Peptidesegnale

Dominio extracellulare di legamedel ligando

NH2 COOH

Dominiotransmembrana

Dominio citosolico conattività enzimatica

Dominio citosolico conattività enzimatica

Peptide segnale

Dominio extracellulare dilegame del ligando

Mb del RE

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RE

Golgi



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RE

Golgi



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Golgi

extracellular



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Golgi


extracellular


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Golgi


extracellular


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Spiegare la sintesi e lo smistamento del recettoremetabotropico al glutamato?

Sevenpass transmembrane receptor



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Golgi

extracellularCitologia Animale e Vegetale (corso A - I. Perroteau) - smistamento delle proteine


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extracellular

Golgi



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extracellular

Golgi



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Proteine di membrana (ma non transmembrana) ancorate a lipidi

Proteine extracellulari ancorate a lipidi sono sintetizzate da ribosomi associatial RE, traslocate in modo co-traduzionale nel lume del RER, agganciate aGPI, trasportate da vescicole attraverso il Golgi fino alla membranaplasmatica

Proteine intracellulari (citoplasmatiche) ancorate a lipidi sono sintetizzate daribosomi liberi, ancorate alla membrana del RE sul lato citoplasmatico etrasportate fino alla membrana plasmatica associate a vescicole (vedi diaposuccessiva)

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2 Proteine citoplasmatiche (intracellulari) ancorate a lipidi di membrana



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Colesterolo

PhosphadidylethanolaminePhosphadidylinositol Phosphadidylserine

citosol

Spazio extracellulareSphingomyelin Glycolipid Phosphadidylcholine

Colesterolo



Asimmetria di composizione del doppio strato fosfolipidico

Asimmetria dicomposizione dellamembrana plasmatica

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RE



L’asimmetria di composizione del doppio statofosfolipidico si realizza nel RE e viene conservatafino alla membrana plasmatica: stesso principio diorientamento dell’indirizzamento delle proteine

Nota: i due strati fosfolipidicisono stati identificati con duecolori diversi.

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Per rivedere i concetti di questa lezione e preparare le prossime:

Reticolo endoplasmatico, Golgi, Lisosomi, vescicole(Colombo Cap.5, pp97-141)

Strutture e funzioni del RE (liscio e rugoso), modifiche post-ptraduzionalidelle proteine, glicoproteine

Strutture e funzioni dell’apparato di Golgi: cisterne con funzio differenziate,smistamento delle proteine dall’apparato di Golgi, indirizzamento delleproteine ai lisosomi

Struttura e funzione dei lisosomi

Formazione e fusione delle vescicole.



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