COMPARTIMENTI INTRACELLULARI

E LO SMISTAMENTO DELLE PROTEINE

COMPARTIMENTI INTRACELLULARI

NUCLEO CITOPLASMA

CITOSOLSito della sintesi edegradazione delle proteine

ORGANELLI(compartimenti separati, attività specifiche)

ORGANIZZAZIONE DI UNA CELLULA EUCARIOTICA

GLI ORGANELLI CELLULARI SONO COMPARTIMENTI SEPARATI IN CUI SI SVOLGONO ATTIVITA’ CELLULARI

SPECIFICHE.

IL RETICOLO ENDOPLASMATICO (RE)

• E’ L’ORGANELLO PIU’ GRANDE • RETICOLO DI TUBULI E CISTERNE CHE SI ESTENDE DALLA MENBRANA NUCLEARE AL CITOPLASMA• E’ RACCHIUSO DA UNA MEMBRANA CONTINUA

Tre domini di membrana contigui, che svolgono funzioni diverse:

RE LISCIO (metabolismo dei lipidi)

RE transizione (rimaneggiamento delle proteine)

RE RUGOSO (sintesi proteica)

TRADUZIONE DELLE PROTEINE

inizia SEMPRE sui ribosomi liberi

Le proteine destinate al citosol, nucleo, mitocondri, cloroplasti, perossisomi, sono sintetizzate sui ribosomi liberi

Le proteine destinate alla secrezione, reticolo, Golgi, lisosomi, membrana plasmatica sono sintetizzate sui ribosomi associati al reticolo endoplasmatico rugoso (RER)

INDIRIZZAMENTO DELLE PROTEINE AL RE PUO’AVVENIRE MEDIANTE:

-VIA CO-TRADUZIONALE (traslocazione nel corso della sintesi proteica)

-VIA POST-TRADUZIONALE (traslocazione successiva al completamento della sintesi sui ribosomi liberi nel citosol)

TRADUZIONE DELLE PROTEINE

INDIRIZZAMENTO DELLA SINTESI AL RETICOLO ENDOPLASMATICO

via co-traduzionale

SEQUENZA SEGNALE = = corta sequenza di circa 20 amminoacidi IDROFOBICI, che vengono poi tagliati dalla catena polipeptidica, nel lume del RE

la traslocazione del ribosoma sulRE dipende da una particolare sequenza amminoacidica,

la SEQUENZA SEGNALE, localizzata nella regione amino-terminale della catena polipeptidica nascente

INDIRIZZAMENTO DELLA SINTESI AL RETICOLO ENDOPLASMATICO

via co-traduzionale

INDIRIZZAMENTO DELLA SINTESI AL RETICOLO ENDOPLASMATICO

via co-traduzionale

1. Sequenza segnale emerge dai ribosomi2. Riconoscimento da parte di una particella di riconoscimento particella di riconoscimento

del segnaledel segnale (SRPSRP) (formata da 6 proteine e da un piccolo RNA citoplasmatico srpRNAsrpRNA)

3. SRP lega ribosomi (blocco sintesi) e ad un recettore per SRPrecettore per SRP sul reticolo

4. Trasferimento del complesso (catena nascente, ribosomi, SRP) al RE rugoso.

5. Rilascio dell’SRP dal complesso6. Legame del ribosoma al complesso di traslocazione delle

proteine7. Inserimento della sequenza segnale in un canale sulla

membrana (trasloconetraslocone)

TAGLIO DELLA SEQUENZA SEGNALE

Successivamente alla ripresa della traduzione, la sequenza segnale viene rimossa da una peptidasi del segnale e la catena polipetidica sintetizzata è rilasciata nel lume del RE.

INSERIMENTO DI PROTEINE TRANSMEMBRANAINSERIMENTO DI PROTEINE TRANSMEMBRANA

Sequenze aminoacidiche di 20-25 aa idrofobici come sequenze transmembrana ad alfa-elica.

Proteine diverse hanno orientamenti e disposizioni transmembrana diversi.

Il lume del RE è topologicamente equivalente all’esterno della cellula

INSERIMENTO DI PROTEINE TRANSMEMBRANAINSERIMENTO DI PROTEINE TRANSMEMBRANA

1. Interazione seq.segnale-traslocone

2. Traslocazione proteina nel lume fino all’interazione del traslocone con una sequenza di stop del trasferimento

3. La sintesi della proteina prosegue nel citosol per la porzione carbossi-terminale

ALTERNATIVE DI INSERIMENTO NELLA MEMBRANAALTERNATIVE DI INSERIMENTO NELLA MEMBRANA

Sequenza segnale interna alla proteina (traslocata coinvolgendo SRP), non viene tagliata dalla peptidasi del segnale

PROTEINE A PIU’ DOMINI TRANSMEMBRANA

RIPIEGAMENTO E MODIFICAZIONI DELLE PROTEINE RIPIEGAMENTO E MODIFICAZIONI DELLE PROTEINE NEL RETICOLO ENDOPLASMICONEL RETICOLO ENDOPLASMICO

modificazioni per rimaneggiamento delle proteine avvengono durante la loro traslocazione attraverso la membrana o nel lume del RE (es. Rimozione della sequenza segnale).

Il ruolo principale delle proteine residenti nel lume del RE è quello di assicurare il corretto ripiegamento e assemblaggio delle catene polipeptidiche neosintetizzate.

Proteina DISOLFURO ISOMERASI: Proteina DISOLFURO ISOMERASI: facilita la formazione di ponti disolfuro tra le catene laterali di residui di cisteina (anche azione dell’ambiente ossidante del lume)

Proteine CHAPERONE: Proteine CHAPERONE: aiutano la proteina neosintetizzata a raggiungere un corretto ripiegamento e riconoscono proteine ripiegate in maniera scorretta

ANCORE DI GLICOSILFOSFATIDILINOSITOLO (GPI) ANCORE DI GLICOSILFOSFATIDILINOSITOLO (GPI)

GLICOSILAZIONE formazione di glicoproteine

PRINCIPALI FUNZIONI DEL REL

-DETOSSIFICAZIONE DA XENOBIOTICI (IDROSSILAZIONE) aggiunta di gruppi idrossilici a molecole organiche aumentano la Solubilità di molecole idrofobiche favorendone l’eliminazione

- METABOLISMO DEI CARBOIDRATI (EPATOCITI) enzima chiave: glu 6 fosfatasi sulla membrana di REL Glicogeno Glu 6P Glucosio

-IMMAGAZZINAMENTO DI CALCIO Rilascio di calcio porta alla contrazione delle fibre muscolari

-SINTESI E RILASCIO DEI LIPIDI

RE E SINTESI DEI LIPIDISito principale di sintesi del colesterolo, dei fosfolipidi, dei glicolipidi e della ceramide (precursore dei glicosfingolipidi)

La sintesi dei fosfolipidi avviene sul lato citosolico della membrana del RE, a parire da costituenti idrosolubili presenti nel citosol (es. GLICEROLO)

Sintesi e scambio di fosfolipidi da un lato all’altro della Sintesi e scambio di fosfolipidi da un lato all’altro della membrana del REmembrana del RE

ESPORTAZIONE DI PROTEINE E LIPIDI DAL REESPORTAZIONE DI PROTEINE E LIPIDI DAL RE

Il trasporto di molecole lungo la via secretoria avviene in VESCICOLE DI TRASPORTO, che si originano per gemmazione dalla membrana di un organello e si fondono con la membrana di un secondo organello.

Le proteine destinate ad essere proteine di membrana della membrana plasmatica sono integrate nella membrana della vescicola

TRAFFICO VESCICOLARETRAFFICO VESCICOLARE

Le proteine vengono identificate come destinate al trasporto nel Golgi o ad essere trattenute nel RE da 2 tipi distinti di sequenze di indirizzamento (sequenze per la residenza/recupero di proteine nel RE)

L’APPARATO DEL GOLGI

-Costituito da sacche appiattite (cisterne) racchiuse da membrane.-Centro di smistamento delle proteine, di processamento e di sintesi dei glicolipidi, sfingomielina e polisaccaridi

GLICOSILAZIONE DELLE PROTEINE NEL GOLGI

SINTESI DI FOSFOLIPIDI E GLICOLIPIDI

TRASPORTO VESCICOLARE O MATURAZIONE PER CISTERNE

TRASPORTO VESCICOLARE-FORMAZIONE DELLE VESCICOLE

VESCICOLE RIVESTITE DI CLATRINAAssunzione di molecole extracellulariE per trasoprto dal Golgi ai lisosomi

VESCICOLE RIVESTITEDA COAT PROTEIN (COP)

COP IGemmano dal Golgi

COP II gemmano dal RE

TRASPORTO VESCICOLARE-FORMAZIONE DELLE VESCICOLE

Clatrina

TRASPORTO VESCICOLARE-FUSIONE DELLE VESCICOLE

SEGNALI DI LOCALIZZAZIONE CELLULARE

Le proteine che non hanno alcun segnale di localizzazione vengono secrete

I LISOSOMI-Organelli contenenti idrolasi acide in grado di demolire tutti i polimeri biologici (lipidi, proteine, carboidrati, acidi nucleici)-Sistema digestivo della cellula-le idrolasi acide si attivano solo dal pH acido (pH=5)

RICONOSCIMENTO DI PROTEINE LISOSOSMIALI

VIE DEGRADATIVE DEI LISOSOMI

SISTEMA UBIQUITINA-PROTEASOMASISTEMA DI DEGRADAZIONE DELLE PROTEINE-VELOCE- SPECIFICO degradazione delle proteine del ciclo cellulare(es. degradazione ciclinaB inattivazione Cdc2 uscita dalla mitosi)-PRESENTE A LIVELLO CITOPLASMATICO E NUCLEARE-DEGRADAZIONE DI PROTEINE INUTILIZZABILI o DI PROTEINE MISFOLDED

Organelli a singola membrana presenti in tutte le cellule- Contengono enzimi ossidativi come la CATALASI-Rappresentano il sito di utilizzo dell’ossigeno molecolare-Le proteine dei perossisomi derivano da ribosomi liberi-Si pensa che siano vestigia di un antico organello che svolgeva il metabolismo dell’ossigeno negli antenati delle cellule eucariotiche.

Gli enzimi utilizzano l’ossigeno molecolare per rimuovere atomi di Hda substrati organici in reazioni ossidative che produconoperossido di idrogeno.

RH2 + O2 R+ H2O2 IMPORTANTE NEL FEGATO (ETANOLO)

RIH2+ H2O2 2 H2O+ O2

I PEROSSISOMI

OSSIDAZIONE DEGLI ACIDI GRASSI

- Reazione di demolizione degli acidi grassi:Le catene alchiliche sono accorciate in sequenze di 2 atomi di

carbonio alla volta (acetil CoA)- Acetil CoA è esportato al citolsol dove viene usato nelle reazioni

biosintetiche- reazione effettuata anche nei mitocondri nelle cellule di mammifero

ESOCITOSI