Histología 2 Síntesis y empaquetamiento de proteínas - Nani Grodis (2)

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MAQUINARIA DE SÍNTESIS Y EMPAQUETAMIENTO 
DE PROTEÍNAS
Los principales componentes son los ribosomas (y polirribosomas), el
retículo endoplásmico rugoso y aparato de Golgi.
RIBOSOMAS
12 nm de anchura y 25 nm de
longitud, compuestos por proteínas
y ARN ribosómico (ARNr).
Composición:
Subunidad grande 60S, consistente
en 49 proteínas y 3 ARNr.
Subunidad pequeña 40S, formada
por 33 proteínas y un ARN 18S
Los valores de sedimentación de
los 3 ARNr son 5, 5.8 y 28S.
La subunidad pequeña tiene un sitio para la unión del ARNm, un sitio P para la unión
al ARNt peptidilo, un sitio A para la unión a ARNt aminoacilo y un sitio E en el que el
ARNt que produjo su aminoácido sale de ribosoma.
A algunos ARNr de la subunidad grande se les llama ribozimas, que catalizan
uniones peptídicas.
Ambos tipos de subunidades están presentes en el citosol individualmente, sin formar
ribosomas hasta iniciar la síntesis de proteínas.
CORRELACIONES CLÍNICAS
Ribosomopatías
-Anemia de Diamond-Blackfan
(ADB), la médula ósea no
produce suficientes eritrocitos.
- Eritroblastos deprimidos o
ausentes, con proeritroblastos en
baja cantidad.
- Poseen hemoglobina fetal y los
individuos presentan anomalías
esqueléticas y talla más baja.
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO
Es el mayor sistema
membranoso de la célula,
aproximadamente la mitad del
volumen, siendo túbulos y
vesículas interconectados cuya
luz se denomina cisterna.
- Retículo endoplasmático liso
(REL)
- Retículo endoplasmático 
rugoso (RER)
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO 
LISO
Sistema de túbulos
anastomosados y vesículas
planas ocasionales de unión a
la membrana, se continúa con la
luz del retículo rugoso.
La mayoría de las células no son
abundantes en REL, salvo que
participen en la síntesis de
esteroides, colesterol,
triglicéridos o desintoxiquen
sustancias como el alcohol o los
barbitúricos.
En algunas células, se ha especializado y se denomina retículo 
sarcoplásmico, en donde actúa en los iones calcio secuestrados 
como ayuda para el control de la contracción muscular.
Carece de ribosomas asociados.
RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO
Las células que exportan proteínas tienen un alto contenido de RER. Las membranas
poseen proteínas integrales que actúan en el reconocimiento y unión de estos
ribosomas a la superficie citosólica y mantienen la morfología aplanada. Las
proteínas integrales de interés son:
- Receptor de partículas de reconocimiento de señales (proteína de acoplamiento)
- Proteína receptora de ribosomas (riboforinas I y II)
- Proteína de poro
Para preservar sus características morfológicas, hay tres familias que modelan el RE:
A) Reticulones – curvaturas del RE
B) Cinectinas – forma aplanada laminar
C) Atlastinas – Uniones estables entre las cisternas
CORRELACIONES CLÍNICAS
Paraplejía espástica hereditaria
(PEH), cuadro neurodegenerativo
por mutaciones en los genes que
codifican las proteínas que dan
forma al RE.
Pertenecientes a las familias de
los reticulones y atlastinas.
Debilidad y espasticidad de
miembros inferiores, con trastorno
de la marcha, porque se impide
la formación de la mielina normal,
afectando a los axones de los
tractos piramidal y dorsal.
El retículo endoplásmico rugoso
participa en la síntesis de
proteínas que se empaquetarán o
enviarán a la membrana
plasmática, y las modificaciones
postraduccionales así como su
degradación en caso de ser
necesario.
Es esencial que la maquinaria de síntesis de proteínas reconozca el comienzo y el
final de un mensaje, para evitar la fabricación de proteínas incorrectas.
Distintos tipos de ARN desempeñan funciones diferenciadas:
- El ARNm lleva las instrucciones que codifican secuencias de aminoácidos
- El ARNt forman enlaces covalentes para constituir ARNt de aminoacilo y contiene el
anticodón para reconocer el codón del aminoácido que transporta.
- Varios ARNr se asocian con proteínas para formar las subunidades.
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
Sucede en los ribosomas del citosol y en la superficie del RER
Requisitos:
 Una cadena de ARNm
 Los ARNt
 Subunidades ribosómicas pequeñas y grandes
Polirribosomas
400 aa en 20 seg.
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS EN EL CITOSOL
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS EN EL RER
Deben identificarse y procesarse en forma cotraduccional en la cisterna del ARN.
La identificación reside en un pequeño reactivo después del codón de inicio, que
codifica una secuencia de aminoácidos conocida como el péptido de señal.
El péptido es reconocido por la partícula de reconocimiento de señal (SRP), que es
una proteína ribonucleada situada en el citosol, se une y al ocupar el sitio P en la
subunidad pequeña del ribosoma, pone fin a la traducción, después dirige el
polisoma en su migración al RER.
SÍNTESIS DE PROTEÍNAS EN EL RER
ARNM
C: Extremo carboxilo
N: Extremo amino
SRP: Partícula de reconocimiento de señal
Las proteínas modificadas salen de la cisterna a través de vesículas de transporte
revestidas con COPII (complejo proteínico II, coatómero II) en regiones del RER
conocidas como retículo endoplasmático de transición (RET o TER), que son elementos
del RER desprovistos de ribosomas.
APARATO DE GOLGI
Actúa en la síntesis de hidratos de carbono y modificación y ordenación de las
proteínas fabricadas en el RER.
Siguen la vía por defecto u omisión al aparato de Golgi para su modificación y
empaquetamiento postraduccionales.
Está compuesto de cisternas planas y ligeramente curvas conocidas como caras
unidas a una membrana llamada el apilamiento de Golgi. La periferia de cada
cisterna está dilatada y la bordean vesículas en proceso de fusionarse con o
fisionarse de esa cisterna en particular.
Las vesículas de transferencia contienen la proteína recién
sintetizada y son transportadas a las estructuras
tubulovesiculares (VTC) y desde aquí al aparato de Golgi. La
proteína es modificada en las diversas caras del aparato de
Golgi y entra en la red trans del Golgi para el
empaquetamiento.
Cada apilamiento de Golgi tiene tres niveles o agrupamientos de cisternas:
- La cara cis (y la red cis del Golgi)
- La cara medial (intermedia)
- La cara trans (y la red trans del Golgi)
Entre el RER y la cara cis hay un compartimento denominado
estructuras tubulovesiculares (VTC). El segundo compartimento llamado
red trans del Golgi (TGN) está en el lado más distal del aparato de
Golgi. Las VTC son una colección de vesículas y túbulos formados a
partir de la fusión de vesículas de transporte procedentes del RET.
Las proteínas que forman los núcleos de las moléculas de glicoproteínas se vuelven
densamente glicosiladas, mientras que otras proteínas adquieren o pierden
fracciones de azúcares.
VESÍCULAS REVESTIDAS
Se conocen cinco tipos de proteínas que desencadenan la formación de vesículas
portadoras de cargo:
- Coatómero I (COP I)
- Coatómero II (COP II)
- Clatrina
- Retrómero: Vesículas procedentes de endosomas y que regresan a la red trans de
Golgi
- Caveolina: Células de músculo liso (Ca++) y células endoteliales (endocitosis,
transcitosis y señalización celular)
RECONOCIMIENTO DE LA VESÍCULA Y DE LA 
DIANA
Para que las vesículas se anclen a la diana deben reconocerse entre sí.
Se conocen como receptores (v-SNARE) de proteínas de unión a la NSF soluble de la
vesícula (SNAP).
Los situados sobre las membranas de la diana se conocen como t-SNARE.
Cuando se reconocen entre sí (si son complementarios) la vesícula se ancla a la
molécula diana.
Para que se fundan las membranas de la vesícula y de la membrana diana, se
necesitan dos moléculas adicionales reclutadas del citosol:
- La proteína de fusión sensible a la N-etilmaleimida
- La SNAP
Para que t-SNARE y v-SNARE se reconozcan entre sí, se requieren aproximarse por
un grupo de GTPasas conocidas como proteínas Rab (Rab-GTP).
Las proteínas Rab de la vesícula, o proteínas de ataque (proteínas efectoras Rab)
ayudan a llevar la vesícula para que se reconozcan las v-SNARE y t-SNARE entre sí.
Un caso especial ocurre si la cargatiene que volver a la red trans de Golgi, son las
vesículas cubiertas de retrómero, en e que debe haber dos componentes:
- Un receptor de cargo de la proteína que pueda unirse al retrómero
- Fosfoinosítido, un fosfolípido que puede unirse al retrómero.
VESÍCULAS ASOCIADAS AL APARATO DE GOLGI
Las vesículas que salen del RET están recubiertas con COP II hasta que llegan a las
VTC y se desprenden de él, el cual se recicla.
La mayoría de las vesículas que surgen de la red trans de Golgi están recubiertas
por clatrina.
Si las proteínas residentes se empaquetan en las vesículas y llegan a las VTC, se
devuelven al RER mediante vesículas cubiertas por COI I (transporte retrógrado).
ORDENACIÓN EN LA RED TRANS DEL GOLGI (TNG)
El cargo que se confina en vesículas
se encarga de:
- Insertarse como proteínas y lípidos
de la membrana
- Fusionarse con la membrana y ser
liberado al exterior
- Congregarse cerca de la
membrana como gránulos o
vesículas de secreción
- Fusionarse con los endosomas
tardíos para liberar su contenido y
convertirse en un lisosoma
Exocitosis 
Vía constitutiva
(secretora)
Vía secretora
regulada
TRANSPORTE DE PROTEÍNAS LISOSOMALES
Por hidrolasas lisosomales se fosforilan residuos de manosa de las proteínas en la
cisterna cis del apilamiento de Golgi, reconociendo la manosa-6-fostato uniéndose a
su receptor.
Se forma una pequeña cavidad con los trisqueliones de clatrina, se autoensamblan y
recubren la cara citoplasmática de la TNG.
Al profundizarse perfora la TGN y forma una vesícula de clatrina, el recubrimiento o
cesto de clatrina compuesta de 36 trisqueliones.
La vesícula requiere energía y se pierde el recubrimiento rápidamente. Las vesículas
no recubiertas llegan al endosoma tardío, se fusiona con él y libera su contenido.
Entre la cara citoplasmática y la clatrina existen las adaptinas, que son adaptores
(complejos de adaptina – 4 de 6 tipos-).
TRANSPORTE REGULADO DE PROTEÍNAS 
SECRETORAS
A diferencia de las vesículas que transportan vesículas lisosomales, los gránulos
secretores son grandes y llevan mucho más proteínas que los receptores de la
superficie vesicular.
Como pierden líquido al paso del tiempo, se condensan y se conocen como vesículas
de condensación, manteniéndose como estructuras de gránulos que liberan su
contenido ante una repuesta ante señales como neurotrasmisores u hormonas.
TRANSPORTE A LO LARGO DE LA VÍA 
CONSTITUTIVA
Son transportadas a lo largo de los microtúbulos mediante el empleo de la proteína 
motora cinesina y su complejo proteínico. 
Usan también una vía alternativa sobre filamentos de actina. El motor que impulsa 
estas vesículas es la miosina II. 
CONCEPTO ALTERNATIVO DEL APARATO DE GOLGI
- Teoría del transporte vesicular anterógrado
- Teoría de la maduración de las cisternas
Se dice que la mayoría de los textos se inclinan por la primer teoría.
ENDOCITOSIS, ENDOSOMAS Y LISOSOMAS
Participan en la ingestión, secuestro y degradación de sustancias sintetizadas desde
el espacio extracelular.
El material endocitado es engullido por una vesícula adaptada a su volumen.
Si la vesícula es mayor a 250 nm se denomina fagocitosis.
Si la vesícula es menor a 150 nm recibe el nombre de pinocitosis, y la vesícula se
llama pinocítica.
FAGOCITOSIS
Realizada por los leucocitos, los neutrófilos y los monocitos.
Dentro de las características superficiales están las regiones constantes (Fc) de los
anticuerpos y proteínas que transportan sangre denominadas complemento.
Macrófago y neutrófilos se unen s regiones Fc del anticuerpo por contacto, formando
un fagosoma. Los macrófagos también poseen receptores de complemento y activa
la formación de pseudópodos para absorber al microorganismo invasor.
CORRELACIONES CLÍNICAS
En las enfermedades autoinmunes como el síndrome intestinal inflamatoria y artritis.
Los macrófagos no pueden iniciar el proceso inflamatorio y lo retrasan, convirtiendo
la glucosa en ácido itacónico, que bloquea los factores desencadenantes del proceso
inflamatorio.
- Descubrimiento de nuevos AINEs.
PINOCITOSIS
Para mantener su forma y tamaño, las membranas se reorganizan durante la
exocitosis y endocitosis.
Es un proceso conocido como tráfico de membrana.
En la mayoría de las células, la pinocitosis es el transporte más activo y contribuye a
la recaptura de las membranas.
ENDOCITOSIS MEDIADA POR RECEPTORES
La forma más eficiente de capturar las macromoléculas depende de la presencia de
proteínas receptoras en la membrana plasmática (receptores de cargo) que se
asocian con la macromolécula (ligando) y con un recubrimiento de clatrina.
Los trisqueliones forman un recubrimiento de la cavidad debajo de los receptores de
cargo y se convierte en vesícula pinocítica.
Una GTPasa llamada dinamina libera la vesícula, perfora su cuello cerrado y la
libera al citoplasma.
Esta es la endocitosis mediada por receptores y hace que la célula incremente la
concentración del ligando.
Una vesícula pinocítica típica puede tener hasta 1000 receptores de
cargo, ligado a su propia adaptina, la proteína con un sitio de unión
para el lado citoplasmático del receptor y otro para el trisquelión de
clatrina.
ENDOSOMAS
Se dividen en dos compartimientos:
- Tempranos, cerca de la periferia de la célula
- Tardíos, en posición más profunda dentro del citoplasma
Poco después de formarse, las
vesículas pierden su clatrina y se
fusionan con los endosomas
tempranos.
Si se necesita degradar todo el
contenido de la vesícula, el
material es transferido a un
endosoma tardío, preparando su
contenido para una posible
destrucción por lisosomas.
El compartimiento endosomal tiene en sus membranas bombas de H+ ligadas a ATP
que acidifican el interior de los endosomas.
El endosoma temprano tiene un pH de 6 y el tardío de 5.5.
Tras entrar al endosoma temprano, el ligando es trasferido a un endosoma tardío o
es empaquetado para su devolución a la membrana plasmática donde se libera al
espacio extracelular.
LISOSOMAS
El contenido de los endosomas tardíos es suministrado para su digestión en las luces
de estos orgánulos especializados.
Tienen un diámetro de 0.3 a 0.8 µm, son redondos o polimorfos, contienen al menos
40 tipos de hidrolasas ácidas, necesitando un entorno ácido para su funcionamiento.
Su pH es de 5 aproximadamente gracias a las bombas de protones.
FORMACIÓN DE LISOSOMAS
Los lisosomas reciben de la TGN sus enzimas en vesículas diferentes, las que
transportan enzimas lisosomales tienen receptores de manosa-6-fosfato.
En el endosoma tardío ácido el residuo de manosa se desfosforila y los receptores se
reciclan.
Las proenzimas y las proteínas de membrana están presentes en los endosomas
tardíos.
Algunos autores sostienen que el endosoma tardío se fusiona con un lisosoma y otros,
que madura para convertirse en lisosoma.
TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A LOS LISOSOMAS
Llegan en forma de fagosomas, vesículas pinocíticas o autofagosomas (orgánulos
rodeados de RE y confinados en vesículas).
Las enzimas hidrolíticas digieren gran parte de los carbohidratos y proteínas, los
lípidos son más resistentes a la digestión y permanecen confinados al lisosoma como
cuerpos residuales.
CORRELACIONES CLÍNICAS
Enfermedad de Tay-Sachs
Algunas personas no pueden degradar
las macromoléculas en subproductos
solubles. Los lisosomas crecen en
tamaño y afecta la funcionalidad de
las células.
En las neuronas del SNC y periférico
interfieren causando estado vegetativo
en el primer y segundo año de vida.
Generalmente los afectados mueren en
el tercer año.
Al carecer de la Hexosaminidasa 
no se pueden catabolizar los 
gangliósidos GM2
ENFERMEDADES POR ALMACENAMIENTO 
LISOSOMAL
PEROXISOMAS
También llamados microcuerpos, estos 
orgánulos son ovales o de forma 
esférica y de pequeño tamaño (0.2 a 
1µm de diámetro) que contienen más de 
40 enzimas oxidativas.
Intervienen en el catabolismo de ácidos 
grasos de cadena larga (oxidación β) 
para formar acetil-coenzimaA (CoA) 
dando lugar al plasmalógeno, que es el 
fosfolípido principal de la mielina y 
peróxido de hidrógeno, que desintoxica 
y también destruye microorganismos.
EL exceso de peróxido se degrada en el agua y en oxígeno molecular por la acción
de la enzima catalasa.
Las proteínas destinadas a peroxisomas se fabrican en el citosol y con señales
específicas reconocen señales de importación ligadas a membrana .
Algunas proteínas de membranas peroxisomales pueden dirigirse a los peroxisomas
por medio del RER.
Los peroxisomas tienen una vida media de una semana.
Aumentan de tamaño y experimentan de una fisión para formar nuevos peroxisomas.
A diferencia de las mitocondrias, los peroxisomas no poseen su propio material
genético.
PROTEASOMAS
Son pequeños gránulos formados por complejos proteínicos que se encargan de la
proteólisis de proteínas malformadas y marcadas con ubiquitina.
Las proteínas deben degradarse para asegurar que no se prolongue la respuesta a
un estímulo normal.
La ubiquitinción es un proceso donde las moléculas de ubiquitina se unen a un residuo
de lisina forma una proteína poliubiquitinada y pueda ser degrarada por los
proteasomas.
Para que la proteína entre al proteasoma, o se transloque, las moléculas se deben 
liberar de la proteína y se despliegue.
Las moléculas de ubiquitina liberadas vuelven a entrar en la reserva citosólica.
Este mecanismo de ubicuitinación necesita:
- Enzimas, entre ellas la enzima de activación de la ubicuitina (E1)
Enzima de conjugación de ubicuitina (E2)
Ubicuitina ligasas (E3) que reconoce una o varias proteínas candidatas y unen la
molécula de ubicuitina a la proteína.
La ubicuitinación es un proceso que requiere energía.
En promedio una célula puede tener hasta 30,000 proteasomas y cada proteasoma
se asemeja a un barril de 15 nm de altura por 12 nm de anchura con una luz central
entre 1.3 y 5.3 nm.
Puede omitirse en casos de estrés intenso, y los proteasomas degradan ciertas
proteínas en ausencia de ubicuitinación.
	Diapositiva 1: Maquinaria de síntesis y empaquetamiento de proteínas
	Diapositiva 2: ribosomas
	Diapositiva 3
	Diapositiva 4: Correlaciones clínicas
	Diapositiva 5: Retículo endoplasmático
	Diapositiva 6
	Diapositiva 7
	Diapositiva 8: Retículo endoplasmático rugoso
	Diapositiva 9
	Diapositiva 10: Correlaciones clínicas
	Diapositiva 11
	Diapositiva 12
	Diapositiva 13: Síntesis de proteínas
	Diapositiva 14
	Diapositiva 15: Síntesis de proteínas en el citosol
	Diapositiva 16
	Diapositiva 17: Síntesis de proteínas en el rer
	Diapositiva 18: Síntesis de proteínas en el rer
	Diapositiva 19
	Diapositiva 20: Aparato de golgi
	Diapositiva 21
	Diapositiva 22
	Diapositiva 23
	Diapositiva 24
	Diapositiva 25: Vesículas revestidas
	Diapositiva 26: Reconocimiento de la vesícula y de la diana
	Diapositiva 27
	Diapositiva 28
	Diapositiva 29: Vesículas asociadas al aparato de golgi
	Diapositiva 30: Ordenación en la red trans del Golgi (tng)
	Diapositiva 31: Transporte de proteínas lisosomales
	Diapositiva 32
	Diapositiva 33: Transporte regulado de proteínas secretoras
	Diapositiva 34: Transporte a lo largo de la vía constitutiva
	Diapositiva 35: Concepto alternativo del aparato de golgi
	Diapositiva 36: Endocitosis, endosomas y lisosomas
	Diapositiva 37: fagocitosis
	Diapositiva 38: Correlaciones clínicas
	Diapositiva 39: pinocitosis
	Diapositiva 40: Endocitosis mediada por receptores
	Diapositiva 41
	Diapositiva 42
	Diapositiva 43: endosomas
	Diapositiva 44
	Diapositiva 45
	Diapositiva 46: lisosomas
	Diapositiva 47: Formación de lisosomas
	Diapositiva 48: Transporte de sustancias a los lisosomas
	Diapositiva 49: Correlaciones clínicas
	Diapositiva 50: Enfermedades por almacenamiento lisosomal
	Diapositiva 51: peroxisomas
	Diapositiva 52
	Diapositiva 53
	Diapositiva 54: proteasomas
	Diapositiva 55
	Diapositiva 56
	Diapositiva 57