Vacolos

Imagem de um vacolo vegetal obtida por microscpio eletrnico.

Os vacolos so estruturas citoplasmticas com tamanhos variados e revestidos por membrana, formados a partir do retculo endoplasmtico ou do complexo golgiense. Existem trs tipos de vacolos com especficas funes, dependendo do tipo de organismo: vacolos digestivos, vacolos contrteis ou pulsteis e vacolos de armazenamento. Os digestivos, tpicos de clulas fagocitrias, esto associados atuao de enzimas lisossmicas, formando outros vacolos derivados a esse processo: vacolos primrios e secundrios, ou tambm chamados de vacolos digestivos e residuais. Os contrteis, ou tambm com funo pulstil, so caractersticos de alguns protozorios (paramecium), que so responsveis pelo equilbrio osmtico, eliminando o excesso de gua. Esse tipo tambm pode ser utilizado como auxlio locomotor ou excretor de algumas espcies.

J os vacolos de armazenamento, encontrados primordialmente nos vegetais, ocupam significativo volume celular. Dependendo da espcie, armazenam variadas substncias: carboidratos (amiloplastos plastos de reserva nutritiva nas razes), protenas (proteoplastos plastos de reserva protica em sementes), alguns pigmentos de ptalas e folhas (antocianinas) e at toxinas (nicotina e tanino), substncias de defesa contra predadores herbvoros. Desta forma, os vacolos so organelas citoplasmticas com especializao evolutiva bastante diversificada.

EndossomosSo compartimentos de forma variada, localizados entre o complexo de Golgi e a membrana plasmtica. Os endossomos so responsveis pelo transporte e digesto de partculas e grandes molculas que so captadas pela clula atravs de uma variedade de processos conhecidos como endocitose. Existem dois tipos de endocitose que depende da substncia ou partcula ingeridos, conhecidos por: fagocitose e pinocitose. A fagocitose envolve a ingesto de grandes partculas, tais como parasitas, bactrias, clulas prejudiciais, danificadas ou mortas, restos celulares, por meio de grandes vesculas endocticas chamadas fagossomos. Dependendo do tipo celular, a fagocitose uma forma de alimentao (nos protozorios) ou uma forma de limpeza e proteo como nos macrfagos (foto abaixo), neutrfilos e clulas dendrticas.

O tamanho do fagossomo determinado pelo tamanho da partcula a ser ingerida. Estes se fundem com os lisossomos dentro das clulas, ento o material ingerido degradado. A pinocitose envolve a entrada de lquidos e fluidos extracelulares juntamente com as macromolculas e os solutos dissolvidos. Neste processo, a membrana plasmtica internalizada numa taxa que varia entre os tipos celulares. A pinocitose pode ser inespecfica, onde as substncias penetram na clula automaticamente, e a regulada, onde ocorre a formao das vesculas pinocticas quando a substncia interage com um receptor especfico da membrana. A pinocitose pode ser iniciada por cavolos (pequenas cavidades) em regies da membrana plasmtica ricas em colesterol.

Existem dois tipos de endossomos: os endossomos primrios ou iniciais, localizados nas proximidades da membrana plasmtica, e os endossomos secundrios ou tardios, prximos s redes cis e trans do Golgi. Os endossomos iniciais formam os compartimentos de protenas especficas determinando seu destino: reciclagem e devoluo para o mesmo domnio da membrana plasmtica; transcitose (o material interiorizado por um lado da clula atravessam o citoplasma e saem por exocitose do lado oposto); ou destinados aos lisossomos, onde sero degradados.

Os endossomos tardios tem funo na rota biossinttica-secretora, juntamente com o RE e Golgi e transporte de molculas endocitadas para o Golgi.A importao de protenas especficas para uma clula pode ser efetuada atravs da ligao destas protenas receptores presentes na membrana citoplasmtica e porterior incluso em vesculas. Esta endocitose mediada por receptor possui uma gama de implicaes biolgicas, pois, uma forma de enviar metablitos essenciais para as clulas, pode modular respostas a hormnios proticos e fatores de crescimento, funciona como agente seletivo para a captao de protenas que vo ser degradadas e uma fonte de entrada para muitos vrus e bactrias nas clulas. A maioria dos receptores de superfcie celular so glicoprotenas transmembranicas que possuem um grande domnio extracelular, uma ou duas hlices transmembranicas, e uma pequena regio citosslica. Existem, na membrana, regies especializadas denominadas depresses revestidas onde encontramos muitos dos receptores. A poro citosslica destas depresses revestida por clatrina, uma protena destinada a formar redes ao redor de vesculas membranosas. Vrios receptores se agrupam nas depresses revestidas esteja ou no presente um ligando, outros dependem da ligao protena para se agrupar.

O incio da endocitose por receptor se d pela invaginao de uma depresso revestida seguida da formao de uma vescula revestida feita pela clatrina. Aps a formao da vescula revestida ocorre a perda da capa de clatrina e a fuso com um endossomo. Os endossomos se fundem uns com os outros formando vesculas maiores com dimentro variando entre 200 e 600nm. A acidificao dos endossomos pelas bombas de prtons energizadas por ATP leva a dissociao dos complexos protena-receptor possibilitando que cada um possa seguir um destino diferente.

A via tomada pela transferrina e seu receptor um dos quatro resultados potenciais. Cada molcula de transferrina transporta dois iontes Fe+3 de locais de absoro e armazenamento para locais de uso. A protena sem ferro chamada de apotransferrina e esta no se liga ao receptor. A ligao de Fe+3 envolve HCO3- e uma cadeia lateral de Tirosina sob a forma aninica. A transferrina se liga ao receptor ocorre a formao de vescula fuso com o endossomo acidificao do mesmo e consequente dissociao do ferro de deu transportador. Parte da vesciula portadora de apotransferrina ligada ao receptor se destaca e direcionada para a membrana citoplasmtica, enquanto o Fe+3 armazenado sob a forma de Ferritina no citossol. Quando a vescula destacada se funde membrana citoplasmtica, a apotransferrina liberada do receptor devido sbita mudana de pH. Tanto o transportador de ferro quanto o receptor so reciclados com pouca perda. Modo Destino do receptor Destino da protena Exemplos 1 Reciclado Reciclada Transferrina, Protenas de MHC 2 Reciclado Degradada Transcobalamina II 3 Degradado Degradada Fator de crescimento epidermico, complexos imunitrios 4 Transportado Transpotada Imunoglobulina A, imunoglobulina G materna Modo 1 2 3 4 Destino do receptor Reciclado Reciclado Degradado Transportado Destino da protena Reciclada Degradada Degradada Transpotada Exemplos Transferrina, Protenas de MHC Transcobalamina II Fator de crescimento epidermico, complexos imunitrios Imunoglobulina A, imunoglobulina G materna

As catepsinas so uma famlia de proteases de cistena que podem ser encontradas em muitos tipos de clulas. Sintetizadas a partir de pre-pro-catepsinas, so ativadas sob o pH cido dos lisossomos e representam a maioria das proteases presentes nesta organela. So distribudas de maneira desigual entre os diversos tecidos, caracterizando-os. Introduo As catepsinas so uma famlia de proteases que podem ser encontradas em muitos tipos de clulas. Foram registrados aproximadamente 12 membros dessa famlia, os quais se distinguem com relao estrutura e ao substrato. So ativas sob o pH cido dos lisossomos (~5), o que torna sua atividade compreendida quase que inteiramente no interior dessa organela. As catepsinas L, B, D e H representam a maior parte das proteases lisossomais e so elas que determinam primariamente a capacidade proteoltica dos lisossomos. Sntese e direcionamento para os lisossomos

A sntese de catepsinas realizada a partir de pre-pro-enzimas. O pre-peptdeo guia o precursor de catepsina dentro do lmen do retculo endoplasmtico rugoso e hidrolisado durante a traduo. J o pro-peptdeo permite um enovelamento (folding) apropriado da catepsina nascente que inibe sua atividade proteoltica, mas preserva sua estrutura terciria sob condies de pH neutro. Alm disso, pro-catepsinas so cotraduzidas glicosiladas. O processo de direcionamento de pro-catepsinas para os endossomos/lisossomos se d atravs da ligao daquelas com resduos de manose-6-fosfato (M6PR) na subunidade trans-Golgi, os quais sero translocados para os endossomos maduros (late endosomes), onde o pH - j ento cido (~6) dissociar as pro-catepsinas dos M6PR. O processo proteoltico de converso de pro-catepsina protease ativa ocorre nos endossomos maduros ou nos lisossomos. A diminuio do pH devido s bombas de H+ (prton) presentes nas membranas das organelas enfraquecem as interaes entre o pro-peptdeo e ento o stio ativo clivado e exposto. Proteases lisossomais e tipos de catepsinas A hidrlise de protenas nos lisossomos realizada por um conjunto de endopeptidases e exopeptidases. As primeiras clivam as ligaes peptdicas internas protena, ao passo que as segundas hidrolisam as extremidades C- ou N-terminal. Duas classes de endopeptidases so encontradas nos lisossomos: asprtico e cisteno proteases. Estas so ativas no meio cido e rico em cistena da organela, mas outras (catepsinas S, K e B) so ativas em pH neutro. A maioria das cisteno proteases lisossomais so somente endopeptidases (catepsina, F, K, L, S, V e legumana), mas a catepsina B tambm uma carboxipeptidase e a catepsina H, uma aminopeptidase. A catepsina D o maior representante de asprtico endopeptidases identificada nos lisossomos, ativa somente em pH < 6 e no requer um ambiente redutor. Catepsinas B, L, H e D funcionam como a ubiquitina. As demais apresentam distribuio variada e especfica para cada tecido. Conforme a atividade das endopeptidases procede, novos resduos de C- e N-terinal so formados e servem de substrato para as exopeptidases. As principais carboxipeptidases lisossomais incluem a catepsina H, a catepsina C e a tripeptidil peptidase I, que removem, respectivamente, um, dois e trs aminocidos do N-terminal. A quantidade de endopeptidases de, ao menos 10 vezes a quantidade de exopeptidases e acredita-se que sejam aquelas que iniciam a protelise lisossomal. Localizao das catepsinas nos diferentes tecidos As catepsinas B, H, L e D revelam uma distribuio especfica nos diversos tecidos. Altos nveis so encontrados em tecidos os quais apresentam alta taxa de protein turnover (renovao do material protico, reciclagem protica), como o caso dos rins, fgado e placenta, enquanto baixos nveis so observados onde esta taxa baixa, como no msculo esqueltico.

Vesculas transportadorasAs vesculas de transporte brotam a partir de regies revestidas e especializadas da membrana, podendo ser esfricas ou tubulares.

Esses revestimentos so de protenas especficas com diferentes funes, que podem formar: - Vesculas revestidas por clatrina: so produzidas pela membrana plasmtica por endocitose ou brotam da rede trans do Golgi. Esta vescula possui tambm outra protena, a adaptina, necessria para a conexo da clatrina membrana da vescula e aprisionamento de molculas especficas. - Vesculas revestidas por COPI e COPII (coatmero): medeiam o transporte a partir do RE e das cisternas do Golgi.