notas de corte sisu

Retículo endoplasmatico rugoso

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição de retículo endoplasmático áspero

O retículo endoplasmático áspero (ER aproximado) faz parte do sistema endomembranar da célula e um subconjunto do retículo endoplasmático (ER). Essa organela se preocupa principalmente com a síntese, dobragem e modificação de proteínas, especialmente aquelas que precisam ser entregues a diferentes organelas dentro da célula, ou secretadas da célula. O ER aproximado também está envolvido na resposta da célula a proteínas desdobradas e desempenha um papel na indução da apoptose, devido à sua estreita interação com as mitocôndrias.

O ER áspero é caracterizado pela presença de ribossomos ligados à membrana que lhe dão uma aparência distinta sob o microscópio. Esses ribossomos se parecem com pregos e distinguem as organelas das seções lisas do ER. Algumas proteínas também são sintetizadas por cordas de ribossomos, chamados polissomos. O ER aproximado também pode ser identificado por sua morfologia-geralmente consiste em estruturas complicadas e achatadas do tipo saco que se originam perto do núcleo. O lúmen do ER áspero é contíguo com o espaço perinuclear e as membranas do ER áspero estão associadas à membrana nuclear externa.

Estrutura do retículo endoplasmático áspero

O pronto -socorro pode ser morfologicamente dividido em duas estruturas – cascata e lençóis. O retículo endoplasmático áspero é amplamente feito de folhas-uma variedade bidimensional de sacos achatados que se estendem pelo citoplasma. Além dos ribossomos, essas membranas contêm um importante complexo proteico chamado translocon, necessário para a tradução de proteínas dentro do ER áspero.

A estrutura do ER áspera também está intimamente envolvida na presença de elementos citoesqueléticos – especialmente microtúbulos. Quando a estrutura dos microtúbulos é temporariamente interrompida, a rede de ER entra em colapso e reforma somente após o citoesqueleto ser restabelecido. Alterações no padrão de polimerização por microtúbulos também são refletidas nas mudanças na morfologia do ER. Além disso, quando os ribossomos se destacam de folhas de retículo endoplasmático áspero, essas estruturas podem se dispersar e formar cisternae tubular.

As bordas das folhas de ER têm uma alta curvatura que precisa ser estabilizada. As proteínas chamadas reticulons e Dp1/Yop1p desempenham um papel importante nessa estabilização. Essas proteínas são proteínas integrais da membrana que formam oligômeros para moldar a bicamada lipídica. Além disso, eles também usam um motivo estrutural que é inserido em um folheto da membrana e aumenta sua curvatura. Essas duas classes de proteínas são redundantes, uma vez que a superexpressão de uma proteína parece compensar a falta da outra proteína.

Funções do retículo endoplasmático áspero

O retículo endoplasmático áspero desempenha várias funções na célula, amplamente associadas à síntese de proteínas. Os polipeptídeos são sintetizados, modificados, dobrados em sua forma 3D correta e classificados em direção a uma organela ou marcados para secreção. Ele também desempenha um papel importante na modulação da resposta da célula ao estresse e no controle de qualidade para a dobragem correta de proteínas. Quando o número de proteínas desdobradas aumenta, as células alteram a proporção de túbulos: folhas. Isso pode surgir da área maior disponível dentro das folhas do ER aproximado para resgatar proteínas desdobradas ou pode refletir a necessidade do proteoma distinto do ER áspero.

O proteoma do ER bruto reflete seu papel específico na célula. Ele contém enzimas envolvidas no metabolismo do RNA que se ligam e modificam o RNA. Isso é necessário, pois a organela está envolvida na tradução do RNA em proteína. Ele também contém proteínas que reconhecem várias sequências de sinal dentro de um polipeptídeo crescente e ajudam em sua translocação. As enzimas e proteínas de glicosilação que atuam como acompanhantes moleculares que garantem o dobramento adequado dos polipeptídeos sintetizados também são proteínas importantes dentro dessa organela. Ocasionalmente, a apoptose é induzida pelo ER em resposta a um excesso de proteína desdobrada dentro da célula. Esta função é mediada em consorte com mitocôndrias.

Síntese proteíca

A tradução para todas as proteínas começa no citoplasma, depois que uma transcrição de mRNA processada é exportada do núcleo. A tradução começa com a ligação de um ribossomo a uma transcrição madura de mRNA. No entanto, depois que os primeiros aminoácidos forem gerados, alguns polipeptídeos são importados para o ER antes que a tradução possa continuar. Isso se baseia no reconhecimento de um curto trecho de aminoácidos, também conhecido como sequência de sinal, por ribonucleoproteínas citosólicas abundantes chamadas partículas de reconhecimento de sinal (SRPs). A ligação do SRP interrompe temporariamente a tradução e permite que toda a maquinaria de tradução se mova em direção ao ER. No ER, o polipeptídeo nascente é enfiado na organela através de canais transmembranares chamados translocons. Esses canais são feitos de um complexo de proteínas que permitem ao polipeptídeo atravessar a bicamada lipídica hidrofóbica da membrana ER. O canal não é muito amplo e, portanto, precisa que o polipeptídeo seja inserido como uma corda desdobrada de aminoácidos. Nesse ponto, os SRPs se dissociam do polipeptídeo e a tradução recomenda. Depois que os primeiros aminoácidos entram no lúmen, as enzimas residentes em ER frequentemente clivam a sequência do sinal. Os aminoácidos mais recentes são adicionados à crescente cadeia polipeptídica, à medida que o ribossomo permanece ligado à membrana ER, e a proteína nascente continua a ser inserida no lúmen do ER. Esse processo é chamado de importação co-translacional para o ER.

O processo de tradução através de ribossomos ligados à membrana é particularmente importante para proteínas que precisam ser secretadas. Portanto, o ER áspero é proeminente nas células hepáticas que secretam albumina sérica, células do sistema digestivo que secretam enzimas, células endócrinas que sintetizam e secretam hormônios proteicos (como insulina) e em células que criam as proteínas da matriz extracelular. A síntese de proteínas envolvendo ER áspera também é importante para proteínas ligadas à membrana, especialmente aquelas como receptores acoplados a proteína G (GPCRs) que contêm vários alongamentos hidrofóbicos e atravessam a membrana mais de uma vez através do gancho de cabelo dobra em sua estrutura. O papel exato dos transcons e proteínas residentes em ER na conclusão da complexa tarefa de traduzir essas proteínas não é completamente compreendida.

Na mama de mamíferos, o sistema secretor envolvendo o ER áspero é crucial durante a lactação. Camadas únicas de células epiteliais cuboidais estão envolvidas no processo principal de produção de leite. O núcleo nessas células é colocado em direção à extremidade basal da célula e o aparelho Rough ER e Golgi está situado próximo ao núcleo. As proteínas sintetizadas pelo ER bruto incluem a proeminente caseína da proteína do leite e as proteínas de soro de leite. Essas proteínas são empacotadas em vesículas secretoras ou micelas grandes e viajam pela rede de Golgi antes de se fundir com a membrana plasmática, liberando seu conteúdo nos dutos de leite.

Dobragem de proteínas e controle de qualidade

Um dos efeitos colaterais de serem traduzidos no ER difícil, com o polipeptídeo sendo translocado como uma série desdobrada de aminoácidos, é que esses trechos curtos precisam ser protegidos até que possam formar sua estrutura 3D final, para que eles o não formar prematuramente agregados. Um mecanismo importante para garantir o dobramento correto de proteínas é a glicosilação do polipeptídeo nascente através de enzimas chamadas oligosaccariltransferases. Essas enzimas fazem parte do complexo translocon da membrana ER áspera. A glicosilação aumenta a solubilidade das cadeias peptídicas e as protege até que os acompanhantes moleculares possam se ligar a eles e facilitar sua dobra. As chaperonas moleculares proeminentes do ER áspero incluem a proteína de imunoglobulina de ligação (BIP), calnexina (CNX) e calreticulina (CRT). CNX/CRT Auxiliar na dobragem de proteínas em consorte com glicosilação. O BIP contém uma região de ligação ao substrato que reconhece alongamentos hidrofóbicos no polipeptídeo e um domínio ATPase que alimenta sua afinidade por esses alongamentos. Membros da família DNAJ/HSP40 de proteína Assist BIP em sua tarefa, modulando sua atividade ATPase e aumentando sua interação com fatores de troca de nucleotídeos. O ER também contém enzimas que catalisam a formação de ligações dissulfeto e acompanhantes e enzimas específicas do substrato necessárias para certas proteínas. Ele também mantém um ambiente oxidativo para ajudar nesta tarefa.

BIP, CNX/CRT e outras acompanhantes são enriquecidas em regiões do ER que interagem estreitamente com as mitocôndrias. Esta seção do ER é chamada MAM, ou membrana associada a mitocôndrias. O MAM está emergindo como um importante cubo de sinalização dentro da célula que integra sinais do ER e desempenha um papel na homeostase do cálcio, autofagia, apoptose e função mitocondrial.

Apesar desses mecanismos para garantir que as proteínas sejam dobradas corretamente, alguns precisam ser removidos do sistema, devido a erros na tradução ou devido a mutações genéticas, levando à produção de proteínas defeituosas. Isso é realizado pelos sistemas de controle de qualidade dentro do pronto -socorro que a ‘prova de leitura’ de proteínas recém -sintetizadas. Quando o polipeptídeo não se dobra em seu estado nativo, as acompanhantes moleculares se ligam ao polipeptídeo novamente e fazem outra tentativa de dobrar a proteína em sua forma correta. Quando tentativas repetidas falham, as proteínas dobradas podem ser exportadas para o citosol e removidas pelo proteassoma usando degradação de proteínas mediada por ubiquitina.

Classificação de proteínas

Depois que as proteínas são sintetizadas e dobradas, elas precisam ser despachadas para o seu destino final. A primeira etapa nesse processo é a formação de vesículas das bordas do ER áspero. Essas vesículas carregam carga em direção à rede de Golgi e são criadas pela ação coordenada de uma variedade de proteínas, a partir do complexo da proteína do revestimento vesicular II (COPII). Uma enzima GTPase e um fator de troca de nucleotídeos são necessários para que a COPII cumpra suas funções. Juntos, essas proteínas distorcem a membrana e permitem a formação de uma vesícula transportando carga apropriada. As proteínas que precisam permanecer dentro do ER são movidas de volta através do transporte retrógrado do Golgi usando vesículas formadas por uma proteína relacionada chamada COPI.

Termos de biologia relacionados

  • MICELLE – Um agregado de moléculas contendo regiões hidrofílicas e hidrofóbicas dispersas em um líquido, formando uma solução coloidal. Em um meio aquoso, as micelas se formam com as regiões hidrofílicas voltadas para a água e as regiões hidrofóbicas sequestraram em direção ao interior.
  • Polissoma – Associação entre uma transcrição de mRNA madura e dois ou mais ribossomos envolvidos na tradução dos códons dentro do RNA.
  • Proteoma – conjunto completo de proteínas expressas em uma célula, tecido, órgão ou organismo em um determinado momento.
  • Ribonucleoproteína – Complexo formado pela Associação de Ácido Ribonucleico (RNA) com Proteínas.

Questionário

1. Qual destes é verdade sobre o retículo endoplasmático áspero? A. crucial para sintetizar proteínas que são secretadas da célula B. Importante durante a lactação e a produção de leite C. cravejado de ribossomos e polissomos D. Todos os itens acima

Resposta à pergunta nº 1

D está correto. O retículo endoplasmático áspero desempenha um papel importante na síntese de proteínas destinadas à secreção da célula. Portanto, é cravejado de ribossomos e polissomos, que estão traduzindo o mRNA contendo o código para essas proteínas. Esse processo é particularmente importante durante a lactação, uma vez que o leite contém várias proteínas que sustentam um bebê durante os meses iniciais.

2. Qual desses mecanismos moleculares está diretamente envolvido na dobragem de proteínas adequada no ER? A. Ligação de partículas de reconhecimento de sinal a um polipeptídeo nascente B. transloconos na membrana ER C. glicosilação e ligação de chaperonas moleculares D. todas as opções acima

Resposta à pergunta nº 2

C está correto. Das três opções, apenas a glicosilação e a ligação de chaperonas moleculares desempenham um papel na dobragem de proteínas dentro do ER. A ligação de SRPs a uma cadeia polipeptídica crescente e a presença de transloconos na membrana ER são aspectos importantes da síntese de proteínas. No entanto, esses componentes da síntese de proteínas não estão diretamente envolvidos no polipeptídeo que atinge sua forma correta 3D ou estrutura nativa.

3. Qual dessas proteínas está envolvida no transporte anterógrado do aparelho de ER aproximado para o Golgi? A. Ubiquitina e o proteas do proteassoma B. CNR/CXT Proteínas de chaperona C. copii D. todas as opções acima

Resposta à pergunta nº 3

C está correto. A degradação proteasomal mediada por ubiquitina é uma parte importante do mecanismo de controle de qualidade dentro da célula para descartar proteínas dobradas. Da mesma forma, o sistema CNR/CXT e outras chaperonas moleculares também fazem parte dos mecanismos dentro do ER áspero para garantir que os polipeptídeos se dobrem em sua formação correta. Uma vez concluído esse processo, no entanto, são as proteínas COPII que estão envolvidas no transporte anterógrado de vesículas que transportam carga em direção ao Golgi do retículo endoplasmático.

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