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citologia: reticolo endoplasmatico

uso didattico, vietata riproduzione e vendita 1

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Citologia Animale e Vegetale (corso A - I. Perroteau) - Reticolo endoplasmatico

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In microscopia elettronica si distinguono due tipi di fondamentali di RE chesvolgono funzioni diversi e differiscono per la loro composizione chimica: ilRE rugoso e il Re liscio

Reticolo endoplasmatico liscio

Reticolo endoplasmatico rugoso

Mitocondrio




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Il reticolo endoplasmatico(RE) è un insieme dicisterne e tubi membranosiche delimitano uncomplesso di cavitàampiamenteintercomunicanti. Lo stessoinvolucro nucleare deveessere considerato comeuna specializzazione del RE

Anche se strutturalmente e funzionalmente distinti, i due tipi di RE sono incontinuità l’uno con l’altro


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Il RE svolge un ruolo centrale in numerosissime funzioni cellulari:

•Sintesi (sul lato citoplasmatico del RER) e maturazione delleproteine di membrana, delle proteine secretorie e di quelledestinate al Golgi e ai lisosomi.•Modifiche post traduzionali delle proteine:

•Taglio proteolitico del peptide segnale•Realizzazione di eventuali legami disolfuri•Eventuale inserimento di un àncora lipidica (GPI),•Aggiunta di una struttura glucidica complessa (glicosilazioneN-terminale)

•Sintesi dei fosfolipidi (sul lato citoplasmatico del REL) equindi biogenesi delle membrane•Glicosilazione dei fosfolipidi•Sintesi degli steroidi•Detossificazione•Immagazzinamento e rilascio di calcio intracellulare•Autofagocitosi

RE liscio(REL)

RE granuloso(RER)




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Funzioni del REL: Il REL svolge numerose funzioni grazie agli enzimipresenti e ai sistemi di trasporto e di permeabilità della sua membrana.

REL: produzione della maggior parte delle componenti lipidiche delle membane


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Gran parte degli enzimi coinvolti nella sintesi dei fosfolipidi è localizzatasulla membrana del REL, con il sito attivo rivolto verso il citosol




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Comuni fosfolipidi di membrana


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Sintesi e aggiunta di nuovo fosfolipi sul lato citosolico: accrescimentoassimetrico dei due strati fosfolipidici risolto dall’intervento di due famiglie dienzimi: scramblasi e flippasi

Sintesi assimetrica: aggiunta dinuovi fosfolipidi soltanto sullato citosolico

citosol

lume REL

citosol

lume REL




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Ridistribuzione tra i due stratti (scramblasi )

Sintesi assimetrica


citosol

lume REL

citosol

lume REL

L’enzima “scamblasi” mischia i fosfolipidi

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citosol

Assimetria di composizione (flippasi )

citosol




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Assimetria di composizione della membrana del RE

citosol

Lume RE glicolipidi

Fosfatidil inositolo, Fosfatidil serina e fosfatidil etanolamina- - - --

Fosfatidil colina


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Colesterolo

PhosphadidylethanolaminePhosphadidylinositol Phosphadidylserine

citosol

Spazio extracellulareSphingomyelin Glycolipid Phosphadidylcholine

Colesterolo

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

Asimmetria di composizione del doppio strato fosfolipidico

Asimmetria dicomposizione dellamembrana plasmatica



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RE

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

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 fosfolipidici sono statiidentificati con due colori diversi per poterseguire l’orientamento dell’assimetriarealizzata a livello del RE.

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Funzioni del REL: glicosilazione dei fosfolipidi e in collaborazione con il RERglicosilazione N-term delle proteine




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Funzioni del REL: Oltre alla produzione dei fosfolipidi, il REL svolge unruolo essenziale nella sintesi del colesterolo e degli ormoni steroidei

Il REL è particolarmente sviluppato in cellule che producono gli ormoni steroidei(ghiandola surrenale, gonadi) ed è in stretto contatto con i mitocondri perché gli enzimidella sintesi degli ormoni steroidei sono suddivisi tra questi due organelli. La prima el’ultima parte della sintesi degli ormoni steroidei avviene nella membrana dei mitocondri,mentre modifiche intermedie sono svolte da enzimi appartenenti alla membrana del REL.


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ER heterogeneity iscreated by extrinsiccues.(a) interactions between the ER(green) and different extrinsic cuesincluding localized mRNAs nearperipheral tER sites, the plasmamembrane, mitochondria (M) and aphagosome (P). Microtubules aredrawn in purple. G, Golgiapparatus. (b) A single stage-9Drosophila oocyte surrounded byfollicle cells. Within the oocyte,Gurken protein (red) is restricted tothe dorsal/ anterior corner near thenucleus (N) in dots representingthe tER–Golgi units. The ER in allcells is green. (c) Diagram of threeprotein complexes potentiallyinvolved in ER–plasma membranecontact. (d) Electron micrograph ofa mitochondrion wrapped in ERshowing zones of apposition(arrows), where ER depleted ofribosomes comes to within 30nm ofthe mitochondrion. Scale barrepresents 200nm.




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Different membrane contact sites(MCSs) (green lines) can becategorized on the basis of theorganelle that partners the ER, witheach one forming a different type ofER junction (ERJ). Curved arrowsindicate non-vesicular trafficking ofsmall molecules at ERJs.The universal involvement of the ERenables non-vesicular trafficking ofmolecules between two compartmentsthat form ERJs. For example,phosphatidylethanolamine (PtdEtn)that is synthesized in the innermitochondrial membrane efficientlyaccesses the plasma membrane by anon-vesicular route (broken arrows)that involves both mitochondrial ERJs[mitochondrial associated ERmembrane (MAM)] and plasmamembrane ERJs [plasma membrane-associated membrane (PAM)].

A transport network based on the endoplasmic reticulum (ER).


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Atg8/LC3

Autofagosoma Cellule trasfettate con GFP-LC3

controlloInduzione diautofagocitosi




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•Funzioni del REL: DetossificazioneIl REL dispone di enzimi che , catalizzando reazioni di idrossilazione,rendono molecole tossiche (compresi farmaci, inquinanti, droghe) piùfacilmente solubbili nell’acqua e dunque più facilmente eliminabili (urine).

•Funzioni del REL: Immagazzinamento e rilascio di calcio intracellulare

Ca++

Ca++Ca++

Ca++ Ca++Ca++

Ca++

Ca++

Ca++

Ca++Ca++

Ca++

Ca++

Canali

pompe

citosol

extracellulare Ca++




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• Sintesi (sul lato citoplasmatico del RER) e maturazione delleproteine di membrana, delle proteine secretorie e di quelledestinate al Golgi e ai lisosomi.

• Modifiche post traduzionali delle proteine:1. Taglio proteolitico del peptide segnale*2. Struttura (Folding)3. Realizzazione di eventuali legami disolfuri4. Eventuale inserimento di un àncora lipidica (GPI),5. Aggiunta di una struttura glucidica complessa

(glicosilazione N-terminale)

RE granuloso(RER)

vedi diapo 13 e 15 del 11-12-08

1- Taglio proteolitico del peptide segnale


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2-Le molecole “chaperone” intervengono nel ripiegamento (folding) delleproteine appena traslocate.

Bip interagisce con iprimi dominiidrofobici delpolipeptide nascentee l’interazionetermina quando leporzioni idrofobicheinterascono fra diloro e sono copertedelle porzioniidrofiliche dellaproteina terminata




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3- Realizzazione di eventuali legami disolfuri


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PDI= proteina disolfuro isomerasi




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Capacità di correzione


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4- inserimento di un àncora lipidica. GPI:glicosilfosfatidilinositolo

Un piccolo masignificativogrupppo di proteinetraslocate all’internodel RE vienemodificato perlegame covalente aun fosfolipide

Enzima checatalizzal’aggancio

Vedi anche diapo 26 del 11-12-08: proteine di membrana ancorate a GPINotare la localizzazione delle principale fasi della reazione




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5- Aggiunta di una struttura glucidica complessa (N-glicosilazione)

Notare la localizzazione delle principale fasi della reazione

Non appena le proteinesono trasferite all’internodel RE, molte di questesono modificatecovalentemente con grossicomplessi glucidici. Piùdella metà delle molecolesecretorie e di membranasono glicosilate.

Poiché questo processoavviene su residui diasparagine (N) vienechiamato N-glicosilazione

OST




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Dopo che una proteina è stata glicosilata, subisce varie modificazioni nellastruttura oligosaccaridica, inclusa la rimozione di alcuni residui glucidici.

Rimozione di unmannosio

Rimozione di 3molecole diglucosio




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Gli oligosaccaridi sono utilizzati come etichette perindicare lo stato di ripiegamento delle proteine


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1- Rapida “Spunta” di glucosio ma proteina noncorrettamente ripiegata perciò non può andareverso Golgi




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2- Con il riconoscimento dell’ultimo glucosio, interazionecon calnessine (o calreticuline) che sono “chaperone” efavoriscono il ripegamento delle proteine. Queste chaperoneassociano anche ERp57 che favorisce la corretta formazioneponti disolfuri


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4- la proteina si stracca dalla chaperone perché la glucosidase II rimuove l’ultimoglucosio: se la proteina non è correttamente ripegata viene riconosciuta dalla glicosiltrasferasi (UGGT) che aggiunge nuovamente un glucosio.




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5- In questa forma la proteina viene nuovamente associata alla calnessina: processociclico fino a ripiegamento corretto.


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5- La proteina correttamente ripiegata può essere trasportata verso il Golgi




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6- La proteina non correttamente ripiegata viene mandata verso i sistemi di degradazionedelle proteine


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