Compartimentos intracelulares e transporte

Profa. Ana Paula FFI0710- Biologia Molecular e Celular II

IFSC, 2013

Clula endotelial bovina corada: verde, membranas do RE; em laranja, mitocndrias

Viso geral da principal via de distribuio de protenas em clulas eucariticas

Mecanismos de importao pelas organelas

O destino de uma protena sintetizada no citosol depende

de sua seqncia de aminocidos;

Sinal de distribuio

Se no h sinal: residem no citosol; Sinais diferentes podem direcionar p/:

ncleo, mitocndrias, cloroplastos, peroxissomos ou RE.

Como a protena pode ser importada ?

1. Transporte mediado: as protenas se movimentam importao entre o citosol e o ncleo por meio dos poros nucleares (funcionam como portes seletivos).

2. Transporte transmembrana: protenas translocadoras transmembrana transportam diretamente protenas entre citosol-organelas.

3. Transporte vesicular: carregam protenas a partir do RE.

Todos requerem energia!

Qual o compartimento destino?

Seqncia sinalizadora (15 a 60 aminocidos)

Sinal de distribuio tpico.

Freqentemente removido aps a sntese

As seqncias-sinal que especificam o mesmo destino podem variar.

Propriedades fsicas mais importantes

que a seqncia exata.

Regio sinalizadora

Arranjo especfico tridimensional de tomos na superfcie protica. Persistem aps a sntese.

Podem direcionar para o ncleo e

lisossomos, p.e.

Transporte mediado: citosol-ncleo

Envelope nuclear: 2 membranas concntricas.

O envelope nuclear perfurado por POROS NUCLEARES

Formam canais para o trnsito de macromolculas

Entram: protenas nucleares Saem: RNAm maduro (mRNPs= complexo mRNA+protenas) e

subunidades ribossomais, tRNAs

Seqncia-sinal = 1 ou 2 seq. curtas contendo vrias K ou R Sinal de localizao nuclear

Micrografia eletrnica de varredura (criofratuta) de uma ponta de raiz de cebola mostrando o ncleo e

os poros nucleares.

Fonte:http://www.bioweb.wku.edu

Complexos de poro nuclear (NPCs) (~125 milhes de Daltons; 30 diferentes protenas em mltiplas cpias)

www.scripps.edu/~stoffler/proj/NPC/npc.html

Anel distal

Cesta nuclear

Fibrilas citoplasmticas

Anel nuclear

Domnio luminal

Membrana int.

Membrana ext. Anel citoplasmtico

Membrana nuclear externa

Membrana nuclear interna Espao perinuclear RE

Complexo poro nuclear

Antonin, W. Dont get stuck in the pore". The EMBO Journal (2013) 32, 173 - 175 doi:10.1038/emboj.2012.338

Complexo poro nuclear

Acima: microscopia-eletrnica de uma fina fatia do envelope nuclear (250 nm), no fixada e no corada revelando complexos poro- nucleares individuais. Abaixo: mudanas estruturais reversveis mediadas por clcio visualizados por AFM. O anel distal (seta) pode agir como um diafragma, abrindo aps a adio de quantidades milimolares de clcio e fechando aps a remoo de clcio.

Destino: ncleo

A interao de uma protena direcionada ao ncleo com o poro nuclear requer auxlio de

Receptores de importao nuclear (importinas)

Ligam-se ao sinal de localizao nuclear Receptores ajudam a direcionar a protena

por interao com as fibrilas dos poros.

A transferncia utiliza energia da hidrlise do GTP

Transporte ncleo-citoplasmtico

Volume 11, Issue 12, 2001, Pages 497503

Mudanas conformacionais da

importina-

Structure, Vol. 16, Issue 6, Pages 906915, 2008.

Como a protena pode ser importada para organelas?

1. Transporte mediado: citosol-ncleo atravs dos poros nucleares que funcionam como portes seletivos.

2. Translocadores proticos: protenas translocadoras transmembrana transportam diretamente protenas entre citosol-organelas.

3. Transporte vesicular: carregam

protenas a partir do RE.

Receptor de importao

Espao intermembranas

citosol

Matriz mitocondrial

Poro principal de importao

Protena precurssora

Hsp 70 citoslica

Seqncia de direcionamento p/ a matriz

Seqncia de direcionamento

clivada protena

ativa

Stio de contato

Importao de protenas para o interior da matriz mitocondrial

Protease de processamento da matriz

As protenas esto desdobradas para entrar;

possuem uma seq.-sinal, geralmente clivada aps a translocao;

O transporte a um stio especfico na organela requer outra seqncia-sinal;

Destino: mitocndria e cloroplastos

Hsp70 da mitocondrial

Setas identificam locais de contato entre a membrana externa e interna na

mitocndria

Destino: Retculo Endoplasmtico (RE)

Porta de entrada p/ : Golgi, endossomos, lisossomos e secreo;

Recebe 2 tipos de protenas do citosol:

Hidrossolveis, que so completamente translocadas pela membrana do RE e liberadas no lmen.

Transmembrnicas, que so parcialmente translocadas pela membrana do RE e tornam-se embebidas nela.

As protenas geralmente entram enquanto so sintetizadas...

A seqncia-sinal guiada

1. Por uma partcula

reconhecedora de sinal (PRS ou SRP) presente no citosol, liga-se sequncia-sinal de RE exposta

2. Pelo receptor de SRP,

embebido na membrana do RE.

H stios moleculares de posicionamento conectando os ribossomos que esto sintetizando protenas aos canais de translocao disponveis.

Sntese de protenas solveis e seu transporte co-traducional atravs da membrana do RE

(Partcula reconhecedora de sinal)

Seqncia sinal

citosol

Mammalian Sec61 Complex in: Science. 2009; 326(5958): 13691373.

doi: 10.1126/science.1178535

Experimentos com microssomos

Sntese de protenas transmembranas na bicamada lipdica do RE

Nem todas as protenas que entram no RE so liberadas no lmen... Algumas permanecem na membrana do RE (ou outras organelas)

unipasso multipasso

Sntese e insero na membrana do RE das protenas unipasso do tipo I

citosol

Lmen do ER

Translocon aberto

Peptidase sinal

Seqncia sinal clivada

Sequncia de finalizao de transferncia

Sntese e insero na membrana do RE das protenas unipasso do tipo II

citosol

Sequncia sinal-ncora interna

Lmen do ER

Arranjo das sequncias topognicas nas protenas de membrana unipasso e multipasso inseridas na membrana do RE

Algumas protenas so presas membrana por uma ncora fosfolipdica

Glicosilfosfatidilinositol

(GPI)

Transporte vesicular: viso geral das vias

secretora e endoctica de distribuio de

protenas

Qual o caminho das protenas a partir do

RE? Como so carregadas?