Sistema vacuolar Profa Glaura Scantamburlo Fernandes Instituto de

Sistema vacuolar Profa Glaura Scantamburlo Fernandes Instituto de Biociências Departamento de Morfologia UNESP-Botucatu

Organelas delimitadas por membrana de uma célula animal.

Célula pancreática Núcleo Lisossomo MET Retículo Endoplasmático Rugoso Complexo de Golgi Peroxissomo Mitocôndria

Sistema vacuolar - Envoltório nuclear EN - Retículo endoplasmático: - Rugoso Membrana plasmática RER - Liso Núcleo - Complexo de Golgi CG REL Via biossintética secretora

Retículo endoplasmático 1. Formado por uma rede interna de vesículas interconectadas, constituídas por membranas, que delimitam uma cavidade interna chamada de luz. 1. Maior compartimento de membrana em uma célula eucariótica. 1. Continuidade com o envoltório nuclear. 1. O RE exerce diversas funções na célula, dentre elas a síntese de proteínas e lipídios.

Retículo endoplasmático Fotomicrografia de fluorescência de RE, célula de mamífero e de vegetal

RE é dividido morfo e fisiologicamente: Ø Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) = cisternas achatadas com ribossomos aderidos à parte externa (citoplasmática) de sua membrana. Ø Retículo Endoplasmático Liso (REL) = compartimentos tubulares, sem ribossomos aderidos.

Retículo Endoplasmático Rugoso Núcleo MET de cél. de pâncreas canino RER Polirribossomo

Retículo Endoplasmático Liso Núcleo RER REL MET de cél. de Leydig humana REL Reconstituição 3 D de REL, cél. hepática

Início da via biossintética secretora Membrana Plasmática RE Complexo de Golgi

Retículo Endoplasmático Rugoso Ø Síntese, modificação e transporte de proteínas. Ø Estes componentes podem: • permanecer no RE; • seguir para outras organelas; • ser dirigido para o meio extracelular; início da via biossintética secretora da célula. Ø Luz (lúmen) do RE = reações bioquímicas específicas, modificam a estrutura de lipídios e proteínas.

Síntese Protéica Ø O RER é desenvolvido nas células secretoras; Ø Ribossomo no RE = associação transitória; Ø Transporte de proteínas para o RE ocorre cotraducionalmente; Ø Outras organelas = pós-traducionalmente.

Síntese proteica polirribossomo Ø A maquinaria básica para a síntese de proteínas no RE é a mesma que ocorre nos ribossomos livres do citosol. Subunidades ribossomais no citosol Polirribossomo Membrana RER

A hipótese do sinal Peptídeo sinal do RE = seqüência N-terminal hidrofóbica sintetizada em ribossomos livres no citosol. encaminha a síntese protéica para o RE. clivado e não permanece na forma final da proteína.

Transferência co-traducional Seqüência sinal e seu direcionamento para o RER PRS dissocia e reciclada PRS Peptídeo sinal de RE na cadeia polipeptídi ca SRP Receptor de SRP na membrana do RER Canal de Translocação

Partícula de Reconhecimento de Sinal (PRS) Cadeia de RNA 7 S complexada com 6 cadeias polipeptídicas

Confirmação funcional da seqüência sinal

Transferência co-traducional Ø PRS - Partícula Reconhecedora do Sinal = partícula citoplasmática que se liga ao peptídeo sinal, logo que ele é traduzido; Ø PRS + peptídeo sinal = parada da síntese protéica; Ø Direcionamento do complexo peptídeo nascente + m. RNA + ribossomo para o RER (= receptor de PRS); Ø Ligação da PRS ao receptor de PRS = abertura do canal de translocação; Peptidase do sinal = enzima que reconhece o peptídeo sinal e o cliva da proteína; Peptídeo sinal = degradado posteriormente

Transporte de proteínas solúveis para dentro do lúmen do RER Proteínas residentes do RE = seqüência de retenção ou recuperação KDEL ou HDEL Canal de translocação Peptidase sinal Sequência sinal (aminoterminal) P. S. cliva S. S. libera proteína no lúmen do RER

Integração de proteínas intrínsecas na membrana do RER - Proteína intrínseca unipasso Sequência de parada de transferência Sequência sinal (aminotermin al)

- proteínas intrínsecas multipasso Ø Mais de uma seqüência hidrofóbica na estrutura final de uma proteína - Seqüência de início - Seqüência de finalização Ø Não são clivadas Sequência sinal (não aminoterminal)

Modificações de proteínas Ø Adoção da conformação final de polipeptídios pelas chaperonas; Ø Formação de pontes dissulfeto (PDI); Ø Glicosilação.

Glicosilação - Co-traducional Cadeia lateral da asparagina Oligossacarídeo

Degradação associada ao RE Ø Proteínas incorretamente dobradas podem: • Dobrar-se novamente até assumirem sua conformação correta. • Serem degradadas. CHAPERONES

Degradação associada ao RE Proteassomo

Retículo Endoplasmático Liso Síntese de Lipídios Fosfolipídios, colesterol e ceramidas Ø Fosfolipídios formadores de membranas celulares Ø Duas etapas: 1. Dois ácidos graxos são ligados a um glicerol-fosfato produzindo um acido fosfatídico; 2. Ocorre a diferenciação da cabeça polar dos fosfolipídios pela inserção de colina, inositol, serina ou etanolamina.

Síntese de Lipídios

Síntese de Lipídios Crescimento da bicamada somente face citosólica; Ação das Flipases- coloca lipídios na face luminal da membrana do REL

Exportação de lipídios de membrana do REL Vesículas transportadoras (Golgi, lisossomos, membrana plasmática) Proteínas citosólicas transportadoras (mitocôndrias, cloroplastos)

Síntese de hormônios esteróides. Ø Colesterol = precursor dos hormônios esteróides (testosterona, estradiol, progesterona); Ø A síntese destes hormônios envolve um passo intermediário que ocorre nas mitocôndrias; Ø Colesterol = produzido nas membranas do REL é dirigido até as mitocôndrias; Ø Mitocôndria (reações de hidroxilação e clivagem lateral) = colesterol pregnenolona; Ø Pregnenolona = retorna ao REL hormônio esteróide.

Destoxificação 1. Drogas insolúveis = tendem a se acumularem no organismo podendo chegar a níveis tóxicos; 1. Destoxificação = reações de hidroxilação que transformam drogas insolúveis em substâncias hidrossolúveis; enzimas da família do citocromo P 450; 1. Ocorre no REL : fígado, rins, pele e pulmões. REL por efeito de drogas reduz muito o efeito de medicamentos

REL e a desintoxicação da célula REL Fígado de rato submetido tratamento prolongado com barbitúrico

Reservatório de Cálcio 1. REL = principal reservatório de células musculares ou não; proteínas ligadoras (calsequestrina e chaperonas). 1. Cálcio = mensageiro citoplasmático para varias respostas nas células eucarióticas, como secreção e proliferação. 1. Em células musculares o cálcio está envolvido diretamente na contração muscular. 1. Nestas células, o REL tem a denominação de Retículo

Retículo Sarcoplasmático Canais de liberação de Ca Retículo Sarcoplamático

Glicogenólise Ø Ocorre principalmente no fígado, nos hepatócitos. Ø Glicogênio = acumula-se em grânulos no citoplasma e pode ser degradado; Ø Enzima glicose-6 -fosfatase- presente no REL; Ø Disponibilizar glicose, controlando a glicemia do organismo.

REL e quebra de glicogênio REL Glicogênio Fígado de rato

RE: Comunicação entre organelas Ø Diversas proteínas e lipídios produzidos no RE são destinados à secreção e a outras organelas; Ø Vesículas de transporte.

Funções do RE Ø Síntese protéica; RER Ø Modificações de lipídios e proteínas; Ø Síntese de lipídios; Ø Síntese de hormônios esteróides; REL Ø Destoxificação; Ø Reservatório de Cálcio (contração muscular); Ø Glicogenólise; Ø Comunicação entre organelas; Ø Suporte mecânico; Ø Segregação no seu lúmen. RER e L

Envoltório nuclear Núcleo da célula eucariótica: organela extremamente organizada e composta pela cromatina, nucléolo, matriz nuclear e EN.

Componentes do Envelope Nuclear: Duas membranas: - interna: associada a lâmina nuclear e cromatina ou cromos; - externa: associação de ribossomos e continuidade com o RER.

Complexo de Golgi Sáculos achatados + Vesículas (destituídos de ribossomos)

Complexo de Golgi MET M. Luz

Complexo de Golgi Face de entrada Face de saída CIS TRANS Próximo ao RE Próximo a MP

Aspectos funcionais do Complexo de Golgi Via Biossintética Secretora Seleção, endereçamento e transporte Membrana Plasmática RE Complexo de Glogi

Funções do Complexo de Golgi Modificações de proteínas Glicosilação final, Sulfatação e Fosfatação. Glicosilação N-ligados: Início no RER e continua no CG; Açúcares se ligam ao –NH 2 de asparagina; Modificação desse no CG Oligossacarídeos grandes - Oligossacarídeos complexos: retirada de alguns açúcares e e adição de outros como galactose e ác. Siálico - Oligossacarídeos ricos em manose: retiradas de manoses

Funções do Complexo de Golgi Glicosilação O-ligados - Exclusivamente no CG; - Açúcares ligam-se no radical -OH lateral de um aa serina ou treonina; - Adição de oligossacarídeos é seqüencial nas diferentes cisternas do CG; - Oligossacarídeos pequenos

Funções do Complexo de Golgi Sulfatação Doador de sulfato (PAPS) na rede Golgi trans; Carga negativa a proteoglicanos e componentes da Matriz extracelular, e proteínas secretadas ou domínios extracelulares de proteínas e lipídeos na Membrana Plasmática. Fosforilação Face cis Ex: Fosforilação dos resíduos de manose em enzimas lisossomais. Síntese de polissacarídeos Na luz (lúmen) Ex: Glicosaminoglicanos

Funções do Complexo de Golgi Formação do acrossomo Liberação da vesícula acrossomal contendo grânulos pro-acrossomais Formação das membranas celulares Vesículas do CG vão para outras organelas Fusão com a MP = libera o conteúdo vesicular Fusão das membranas