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Transporte vesicular: transporte de substâncias através de vesículas
Aparelho de Golgi
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Transporte vesicular
• Ptns recém sintetizadas entram na rota biossintéticasecretora do RE;
•Ptnas passam por compartimentos onde são modificadas;
• Vesículas que transportam uma carga determinada saem de um compartimento doador e se fusionam a um compartimento aceptor;
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Aparelho de Golgi• É um dos principais sítios
de síntese de carboidratos, bem como, uma estação de classificação e de destinação para produtos do RE;
• Grande proporção dos carboidratos que são produzidos no golgi são conectados como cadeias laterais de oligossacarídeos em muitas ptns e lipídeos que o RE envia;
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• O lúmen de cada compartimento é topologicamente equivalente ao exterior da célula e esses compartimentos estão todos em constante comunicação;
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• O complexo de Golgi é uma organela com membrana, formada por várias compartimentos ordenados na forma de pratos empilhados;
•Cada pilha de Golgi é composta de 2 faces distintas: uma de entrada (Cis) e outra de saída (Trans). Ambas estão conectadas a compartimentos especiais (Cis-Golgi-Network e Trans-Golgi-Network), que são compostos por uma rede de estruturas tubulares em forma de cisterna
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• 1 - Porção cis Golgi Network= voltada para o RE rugoso = recebe vesículas;
• 2 – Porção média = entre cis/trans = sóprocessamento;
• 3 – Porção trans Golgi Network = voltada para a membrana plasmática = envia vesículas.
• A comunicação entre compartimentos épor meio de vesículas de transferência.
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• É no Golgi que ocorre a síntese de carboidratos e é a estação de separação e distribuição dos produtos do RE;
• Muitos carboidratos celulares são sintetizados no Golgi: Pectina e Hemicelulose da parede celular de células vegetais e as glicosaminoglicanas na matriz extracelular das células animais;
• Uma grande proporção dos carboidratos que o Golgi produz estão ligados a oligossacarídeos de proteínas e lipídios provenientes do RE;
• Certos oligossacarídeos servem como marcas para o direcionamento específico de proteínas para diferentes destinos.
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• O Golgi é abundante em células que são especializadas em secreção. Exemplo: as células caliciformes (globet) do intestino, que produzem grande quantidade de muco rico em polissacarídeo na luz do intestino. Nessas células, grandes vesículas são encontradas na parte do Trans-Golgi-Network.
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• O transporte de vesículas do RE para o Golgi se dá a partir de vesículas, nos chamados elementos de transição do RE, que são quase totalmente livres de ribossomos e que fundem-se à membrana do Cis-Golgi-Network, transferindo proteínas e lipídios sintetizadas pelo RE.
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• O tráfego de retorno tem duas funções principais:
-Manter quantidades estáveis de membranas em cada compartimento
-Recuperar proteínas do compartimento doador que são necessárias para o seunormal funcionamento
O tráfego entre RE e o Golgi é bidirecional
RE Golgi
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• Proteínas residentes do RE são seletivamernterecolocadas ou redirecionadas para o RE a partir do Cis-Golgi-Network. KDEL (Lisina, ácido aspártico, ácido Gluâmico e Leucina) é o sinal de retenção no RE.
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• Proteínas do Golgi retornam para o RE quando a célula étratada com a droga Brefeldina A que promove a ruptura do Golgi.
ManosidaseNormalTratada com Brefeldina A
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• A saída do RE pode ser considerada como ponto de controle de qualidade de proteínas. Se a conformação de uma proteína ou montagem das sub-unidades protéicas não for completada no RE, a proteína é degradada.
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• Duas classes de oligossacarídeos N-ligados estão associadas a glicoproteínas de mamíferos: Oligossacarídeos ricos em manose e oligossacarídeos complexos;
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As cadeias de oligossacarídeos são processadas no Golgi
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• As cisternas do Golgi são organizadas como uma série de compartimentos de processamento:
•Cis= contínuo com o Cis-Golgi-Network;
•Medial= cisterna central;
•Trans= contínuo com o Trans-Golgi-Network.
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• A diferença funcional entre as subdivisões do Golgi Cis, Medial e Trans foi a descoberta, através da localização, em regiões distintas, de enzimas responsáveis pelo processamento dos oligossacarídeos N-ligados.
Não corado
Corado com ósmio
Identificação de enzimas
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• Muitas proteínas são modificadas pela adição de oligossacarídeos em grupos OH de cadeias laterais de serina e treonina: Esses oligossacarídeos são denominadaos de O-ligados;
• Os carboidratos da membrana celular estão voltados para o lado da membrana que é topologicamente equivalente ao lado de fora da célula.
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Qual a função da glicosilação?
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• Maioria das funções ainda são desconhecidas;
• Tornar uma glicoproteína mais resistente a ação de proteases;
• Direcionar o transporte de ptns;
• Regulação;
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Lisossomos
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Lisossomos• São organelas citoplasmáticas, onde ocorre a
maioria da digestão intracelular; • Existem mais de 40 tipos de enzimas
hidrolíticas ácidas (pH=5.0);
• A membrana do lisossomo é rica em glicoproteínas e proteínas de transporte dos produtos de degradação.
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• Função:
– digestão intracelular.• Quebra de restos intra e extracelulares,
destruição de microorganismos fagocitados e produção de nutrientes para célula
• O que é digerido????
– Material de endocitose;– Organelas e moléculas (reciclagem).
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Estrutura• Esféricas e de tamanho
variável.• Formadas por uma bicamada
lipídica.• Identificação = fosfatase ácida.
• Podem acumular material não digerido corpo residual.
Face interna revestimento de carboidratos proteção contra a ação do conteúdo lisossomal.
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Formação dos lisossomos
• A partir do complexo de Golgi.• 1 – A partir da face trans vesículas com
enzimas pré-lisossomais.• 2 - Endossomos formação de pH ácido
bombas de prótons (próton-ATPases):– Resultados:
• pH abaixo de 6;• Dissociação das pré-enzimas dos receptores.
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Lisossomos
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pH de lisossomos e endossomos
Visualização histoquímica dos lisossomos.Precipitado de fosfato de chumbo paralocalizar a fostatase ácida.
V= pH 5.0 Lis.,
A e Ve= pH liso. 5.5 e endo 6.5. Proteínas são marcadas com subst. Fluorescente e fagocitadas.
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• Vacúolos de plantas e fungos são lisossomos versáteis; de 30 a 90% do vol. Celular;
• Várias funções: Estoque de nutrientes; produtos de excreção; compartimento de degradação.
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• Materiais são transportados para os lisossomos por diversos caminhos;
• Três caminhos de degradação encontram-se nos lisossomos: 1. Endocitose; 2. Autofagia e 3. Fagocitose;
•Os lisossomos são centrais de encontro.
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Autofagia• Uma mitocôndria possui meia vida de 10 dias no fígado;
•O processo de autofagia começa com o empacotamento da organela por membranas de RE criando um autofagossomo que então se funde com os lisossomos;
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Como as proteínas lisossômicas são reconhecidas no Aparelho
de Golgi?
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Enzimas lisossomais são separadas de outras proteínas no Trans-Golgi-Network por proteína receptora ligada à membrana que reconhece manose-6-fosfato (que foi introduzida no cis-Golgi-Network). Receptores de M-6-F na membrana do Trans-Golgi-Network formam vesículas especiais de transporte cobertas por clatrina; O receptor se liga à M-6-P em pH=7 no Trans-Golgi-Network e se solta a pH= 6 no endossomo tardio.
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Síntese do marcador de manose-6-fosfato na hidrolase lisossomal
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• Um sinal derivado da estrutura tridimensional da proteína é necessário para o reconhecimento pela N-acetil-glicosamina fosfotransferase;
• Defeitos na enzima N-acetil-glicosaminafosfotransferase causa doenças de depósito;
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• 1 - Síntese a partir dos ribossomos formação da pré-enzima;
• 2 – No retículo endoplasmático glicosilação da pré-enzima;– Adição de açúcar no resíduo de asparagina (N-ligado).
• 3 – Complexo de Golgi– Na rede cis adição de manose-6-P na pré-enzima.– Na rede trans ligação aos receptores.
• 4 – Endossomos pH ácido desligamento dos receptores.– Ativação das enzimas.
Síntese das enzimas lisossomais
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• depois da liberação das enzimas os receptores retornam para rede Trans do golgi e parecem ter um peptídeo sinal KDEL;
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Endocitose
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Fagocitose• ingestão de microorganismos ou debris
celulares via fagossomos > ou = a 250 nm em diâmetro;
Fagocitose de hemáceasalteradas por um macrófago.
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• Células fagocíticas especias denominadas de fagócitos profissionais (macrófagos e neutrófilos) podem ingerir partículas grandes.
• Os macrófagos combatem infecção e removem células danificadas (1011 hemácias velhas são removidas por dia)
• Um macrófago ingere 25% de seu volume em 1 h;
• Nos protozoários a fagocitose é uma forma de alimentação;
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Pinocitose• Ingestão de fluidos e solutos via pequenas
vesículas < ou = a 150 nm em diâmetro;
• Cél. Realisa pinocitose constantemente;
• Ciclo endocítico-exocítico;
• As vesículas pinocíticas se formam a partir de fossas cobertos por uma proteína denominada CLATRINA na membrana plasmática;
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Estrutura de uma capa de clatrina
Triquélions Formados por cadeias polipeptídicas: 3 grandes e 3 pequenas
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Formação das vesículas cobertas por clatrina
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Peptídeo-sinal para endocitose
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Formação de vesículas de cobertas por clatrina
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• Por volta de 2500 vesículas coberta por clatrinadeixam a MP de fibroblastos em cultura a cada minuto;
• A endocitose poder ser mediada por receptor (ex: absorção de colesterol); A maioria do colesterol no sangue é ligado a proteína na forma de partículas conhecidas como Low-Density-Lipoproteins ou LDL. Quando a célula necessita de colesterol o receptor ésintetizado e enviado à MP.
• Mais de 25 tipos diferentes de receptores participam da endocitose mediada por receptor.
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• defeitos na entrada de LDL provocam aterosclerose
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Revestimento Vesicular
1. Exisem 3 tipos de vesículas cobertasbem caracterizadas, que diferem nacapa protéica que possuem: vesículascobertas por clatrina, cobertas por COPI-e cobertas por COPII
2. cobertas por clatrina (Transporte seletivo de receptores transmembrana, receptor M6P na memb do TransGolgi Network, receptor de LDL da MP);
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Proteínas que revestem vesículas
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• Transporte seletivo por vesículas cobertas por clatrina. As proteínas adaptinas ligam-se à receptores de carga e às clatrinas
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Dinamina
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2. Vesículas cobertas por COPI- e COPII medeiam, comumente, o transporte do RE e Golgi
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Modelo da formação da vesícula coberta com coatomer (COPII)Ação da
brefeldina A
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GTPases Controlam a montagem da capa protéica das vesículas
Ação da brefeldina A
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• Partículas endocitadas ligadas à receptores podem ter destinos diferentes:
1 – reciclados e devolvidos para o domínio da MP de onde vieram;
2 – seguir para um domínio diferente da MP mediado por um processo chamado de TRANSCITOSE;
3 – seguir para o lisossomo e serem degradados
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• As proteínas receptoras podem ter 3 destinos diferentes na endocitose: 1) retornam p/ MP ex. Receptor de LDL; Transferina
2) lisossomos;
3) novo domínio na MP (transcitose) ex. EGF (fator de crescimento epidermal
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• Caminho endocíticoda MP para o lisossomo;
• Células epiteliais possuem endossomosiniciais e tardios;
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• Dois compartimentos endossomais iniciais em células epiteliais
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Exocitose
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Secreção constitutiva e regulada
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• Três classes de ptnas são separadas no Golgi:
– Destinadas aos lisossomos: são marcadas com M6P;
– Proteínas com secreção regulada: marcadas por sinais análogos ao de MP;
– Maioria das outras ptnas: são transportadas para a superfície celular pela rota secretora constitutiva não-seletiva (rota padrão);
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O local mais conhecido de direcionamento de substâncias dentro da célula é na rede Trans do Golgi;
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Formação de vesículas secretoras brotando do trans-golgi-network(células b do pâncreas)
Exocitose de vesículas secretoras Insulina
Partícula de Ac-ouro ligada à clatrina(vesícula imatura com pro-insulina)
Vesícula secretora madura (sem ouro)
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• Proteínas são, muitas vezes, processadas proteolíticamente durante a formação de vesículas secretoras.
•ex. pro-hormônio propiocortina secretado pela glândula pituitária;
• Vesículas secretoras esperam perto das MP atéserem sinalizadas a liberar seus conteúdos.
Produzido:cél. lobo anterior
Cél. Lobo intern. (pituitária)
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• A exocitose regulada é uma resposta local da MP é no citoplasma adjacente (um sinal para secreção é, na maioria das vezes,um mensageiro químico (p.ex., um hormônio que se liga à membrana plasmática); No caso do axônio, é um sinal elétrico que abre canais iônicos de Ca2+.
• Os componentes da membrana de vesículas secretoras são reciclados.
•Mastócito de rato com vesículas de histamina.
Esfera
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Vesículas sinápticas se formam a partir de endossomos. Muitos neurônios “disparam” mais de 1000x por segundo, liberando vesículas sinápticastoda vez.
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Células polarizadas direcionam proteínas do rede Trans do golgi para o domínio apropriado na membrana (Transcitose);
Junções compactas
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• Mecanismos moleculares do transporte vesicular e manutenção da diversidade de compartimentos celulares.
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• Como a célula mantém a diversidade dos compartimentos com as trocas massivas de substâncias entre eles?
1. por marcadores nas membranas
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• Papel postulado das proteínas SNAREsna condução do transporte vesicular ( adaptadores de fusão vesicular)
Proteínas SNARE no SN são alvos das toxinas do botulismo e tétano.
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Dissociação de SNARE
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• Papel postulado das proteínas Rab conferindo especificidade no ancoramento da vesícula de transporte:
- fixação e ancoragem das vesículas à membrana alvo;
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Modelo para o mecanismo de fusão de vesículas mediado por proteínas.
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Entrada do vírus HIV em linfócitos
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Modelo para a fusão de membranas mediado por uma proteína viral
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A B
Fusão de células de inseto infectadas por um baculovírus recombinante expressando o gene do envelope do vírus da Febre Amarela