Retículo
endoplásmico
Se trata de una subestructura
presente en eucariontes, la cual provee a la célula de una gran superficie para
la organización espacial de reacciones químicas y de síntesis de moléculas.
Se le puede definir como el
sitio de síntesis de: proteínas, hormonas esteroides, fosfolípidos
y ácidos grasos; así como encargado del secuestramiento y almacenamiento del
Ca2+ intracelular y donde se llevan a cabo reacciones de desintoxicación de la
célula.
Está conformado por una red
de membranas que abarcan gran parte del citoplasma
Se cree que evoluciono a
partir de invaginaciones de la membrana plasmática.
En el retículo se encuentra
un espacio extenso o “luz”, separado del citosol vecino por la membrana del
retículo endoplásmico.
La composición del espacio
luminal o cisternas dentro de las membranas del ER es muy diferente de la del
espacio citosolico circundante
Muestra recambio y
reorganización continuos
Se
divide en retículo endoplásmico rugoso (RER) y el retículo liso (SER)
ER rugoso: se define por la presencia de ribosomas unidos a su superficie citosolica
ER liso: carece
de ribosomas
El RER casi siempre se
compone de una red de sacos aplanados (cisternas)
El RER se continúa con la
membrana externa de la envoltura nuclear, que también contiene ribosomas en su superficie citosolica.
Los elementos membranosos
del SER son curvos y tubulares
Forman un sistema de
tuberías interconectadas que ondulan por todo el citoplasma
Cuando se realiza la homogeneización
de las células:
SER se fragmenta en: vesículas de superficie lisa
RER se fragmenta en: vesículas de superficie rugosa
Ambos retículos realizan
actividades comunes como: síntesis de algunos lípidos y colesterol.
En el SER gracias a la
presencia de proteínas para flexión de la membrana, llamadas reticulones, se induce y conserva un alto grado de curvatura
en los túbulos de SER.
Un ejemplo de células con
amplias regiones de SER son aquellas que secretan grandes cantidades de
proteínas, como las pancreáticas o las células de las glándulas salivales.
Retículo
endoplásmico liso
Está muy desarrollado en
diversos tipos celulares, como los del musculo esquelético, túbulos renales y
glándulas endocrinas productoras de esteroides.
Funciones
Síntesis de hormonas
esteroideas en las células endocrinas de las gónadas y la corteza suprarrenal
Desintoxicación en el hígado
de diversos compuestos orgánicos, como barbitúricos y etanol, cuyo consumo
crónico puede conducir a la proliferación del SER en las células hepáticas.
Desintoxicación realizada
por un sistema de enzimas que transfieren oxigeno (oxigenasas), incluida la
familia del citocromo P-450.
Éstas pueden oxidar miles de
compuestos hidrófobos y convertirlos en sustancias más hidrófilas y más fáciles
de excretar.
Secuestro de iones calcio en
el citoplasma celular
Liberación regulada de Ca+
del SER de células musculares esqueléticas y cardiacas (retículo sarcoplásmico).
Retículo
endoplasmico rugoso
Funciones
Las investigaciones
iníciales se realizaron en células que secretan grandes cantidades de
proteínas, como las células acinares del páncreas o las células secretoras de
moco del recubrimiento del tubo digestivo.
Es el punto inicial de la
vía biosintética: es el punto donde se sintetizan las proteínas, cadenas de
carbohidratos y fosfolípidos que viajan por los compartimientos membranosos de
la célula.
Síntesis
de proteínas en ribosomas unidos a la membrana o en ribosomas libres
El retículo endoplásmico rugoso es un sitio de
síntesis de proteínas de secreción (secretoras) en las células acinares
pancreáticas
Para otros tipos de células
secretoras, incluidas las células caliciformes del intestino que secretan
mucoproteinas
Las células endocrinas que
producen hormonas polipeptidicas
Las células plasmáticas que
secretan anticuerpos
Las células hepáticas que
secretan proteínas séricas a la sangre
Los polipéptidos se sintetizan en dos puntos
distintos dentro de la célula
La tercera parte de las proteínas codificadas
por el genoma de mamíferos son sintetizadas en los ribosomas unidos a la
superficie citosolica de las membranas RER.
Incluyen: proteínas
que secreta la célula, proteínas integrales de la membrana y proteínas solubles
Otros polipéptidos se
sintetizan en ribosomas libres, es decir, lo que no están unidos al RER y luego
se liberan al citosol
Incluye: proteínas destinadas a permanecer en el citosol (proteínas de la
glucolisis y las proteínas del citoesqueleto), proteínas periféricas, proteínas
que se transportan al núcleo y proteínas
que se incorporan a los peroxisomas, cloroplastos y mitocondrias
Sitio de la célula en el que se sintetiza una proteína
La síntesis de una proteína
depende de la secuencia de aminoácidos en la porción amino-terminal del
polipéptido primera parte que surge del ribosoma durante la síntesis de
proteínas.
Las proteínas secretoras
contienen una secuencia de señal en su extremo amino que dirige al polipéptido
emergente y al ribosoma hacia la membrana del retículo endoplásmico.
El polipéptido se mueve en
dirección al espacio de cisterna del retículo endoplásmico, un canal acuoso
recubierto con proteína en la membrana del retículo endoplásmico.
Este se mueve por la membrana
conforme se sintetiza (al mismo tiempo de la traducción
Transporte de las proteínas
precursoras desde el citosol a la membrana del RER
Elementos
moleculares requeridos para dirigir una cadena polipeptídica (unida a un ribosoma)
a la membrana del RER:
Partícula de reconocimiento
de la señal 1 (SRP)
Receptor de la partícula de
reconocimiento de la señal 2 (SRPR)
La secuencia señal 3 (SS)
1.- (SRP): complejo
ribonucleoproteico soluble que comprende seis polipéptidos y un RNA de 300
nucleótidos, dirige proteínas secretoras y de membrana al RE.
2.- (SRPR) en mamíferos sólo
se ha encontrado en la membrana del RE y es una proteína integral de membrana
compuesta de las subunidades SRα y SRβ. Ambas subunidades son GTPasas.
3.- (SS): Localizada en el
extremo amino-terminal de las proteínas nacientes, contiene un núcleo de 8 a 30
aminoácidos hidrofóbicos y que se encuentra en las proteínas que siguen la ruta
secretora.
Translocación
de proteínas
Primer
paso en el proceso de transporte de las proteínas que habrán de formar parte de
otros organelos.
Proceso
mediante el cual un polipéptido naciente se transporta a través de la bicapa
lipídica hacia el lumen (en el caso de proteínas secretoras)
Se inserta en la membrana
(en el caso de proteínas integrales de membrana), esto puede ocurrir
cotraduccionalmente o postraduccionalmente.
Síntesis
de proteínas secretoras, lisosómicas o vacuolares vegetales en los ribosomas.
1- La síntesis del
polipéptido inicia después de que un ARN mensajero se une a un ribosoma libre,
es decir, uno que no esté unido con la membrana citoplasmática.
2- Los polipéptidos tienen
una secuencia de señal (SS) la cual se localiza en el extremo amino, a la cual
se le unirá el SRP en el polipéptido naciente como al ribosoma, deteniendo
temporalmente la síntesis de más polipéptido.
3- La SRP sirve como marca
para permitir que el complejo entero (SRP-ribosoma-polipéptido naciente) se una
de manera específica a la superficie citosólica de la membrana del ER.
Ocurre
a través de 2 interacciones:
Entre la SRP y el receptor de SRP Entre el ribosoma y el
translocón
4.- Una vez que el complejo SRP-ribosoma-cadena naciente se une a la membrana del ER, se libera la SRP de su receptor, el ribosoma se une al extremo citosólico del translocón y la secuencia de señal (SS) se inserta en el estrecho canal acuoso del translocón.
5-El polipéptido comienza a
crecer de nuevo pasando a la luz del ER. Cuando termina la traducción y el paso
del polipéptido completo por el translocón, el ribosoma unido a la membrana se
libera y el tapón helicoidal se reinserta en el canal del translocón.
Procesamiento
de proteínas recién sintetizadas en el RE
Conforme entra a la cisterna
del RER, un polipéptido naciente es sujeto de la actividad de diversas enzimas
situadas en la luz del RER.
La porción amino-terminal
que contiene el péptido de señal se retira la mayor parte de los polipéptidos
nacientes por acción de la enzima
peptidasa de señal.
Los carbohidratos se agregan
a la proteína naciente mediante la enzima
oligosacariltransferasa.
El RER es una planta
procesadora de proteínas y en su luz está empacada con chaperonas
Chaperonas:
reconocen proteínas desplegadas o mal
pegadas, se unen a ellas y les dan oportunidad de adquirir su estructura
correcta.
Luz del RE contiene varias
enzimas procesadoras como:
PDI
(disulfuro isomerasa de proteína)
Las proteínas entran en la
luz del RE con sus residuos cisteína (-SH) y salen con muchos de estos residuos
unidos entre sí como disulfuros oxidados (-SS-). Catalizado por la PDI
(reordenamiento).
La luz de las cisternas del
RE favorece la modificación, el plegamiento y el ensamble de proteínas de la
célula.
Biosíntesis
de membrana en el RE
Las membranas no surgen de
novo, sino que surgen de membranas preexistentes.
Las membranas crecen
conforme las proteínas y lípidos recién sintetizados se insertan en las
membranas existentes en el ER.
Los componentes de la
membrana pasan del RE a todos los demás compartimientos de la célula.
Cuando la membrana se mueve,
sus proteínas y lípidos se modifican por efecto de las enzimas que residen en
los diversos organelos de la célula.
Las membranas celulares son
asimétricas.
Síntesis
de los lípidos de la membrana
Mayor parte de los lípidos
de la membrana se sintetiza por completo dentro del retículo endoplásmico
Excepciones: La esfingomielina y los glucolípidos (ER-Aparato de Golgi) y lípidos de mitocondrias y cloroplastos,
se sintetizan por enzimas presentes en sus membranas.
Enzimas
participantes: Proteínas integrales del ER, sus sitios
activos dirigidos hacia el citosol.
Los fosfolípidos recién
producidos se insertan en la mitad de la bicapa dirigidos hacia el citosol.
Algunos migran hacia la hoja
contraria por acción de las enzimas flipasas.
Son transportados del RE al
Aparato de Golgi y la membrana plasmática.
Las membranas de los
diferentes organelos tienen una composición de lípidos muy diferente y puede
contribuir a varios cambios como:
1.-La mayor parte de los
organelos tienen enzimas que modifican los lípidos que ya están dentro de su
membrana y convierten un tipo de fosfolípidos.
2.-Cuando las vesículas se
desprenden de un compartimiento, algunos tipos de fosfolípidos pueden incluirse
dentro mientras que otros se dejan atrás.
3.- Las células contienen
proteínas de transferencia de lípidos (facilitan el transporte de lípidos desde
el RE a otros organelos sin la participación de las vesículas de transporte)
que pueden unir o transportar a los lípidos a través del citosol acuoso de un
compartimiento a otro.
Glucosilación
en RER
Proteínas formadas en ribosomas
unidos a membrana: glucoproteinas
Función: Sitios de unión
para interactuar con otras moléculas
Plegamiento correcto de la
proteína
Oligosacaridos: son
consistentes y predecibles
Glucosiltransferasas: transfieren
un monosacárido específico de un azúcar-nucleótido, como GDP-manosa o
UDP-N-acetilglucosamina al extremo en crecimiento.
N-glicosilación: su
ausencia provoca la muerte de los embriones antes de la implantación y la
interrupción parcial de esta vía en el RE, causa trastorno hereditarios en
cualquier órgano y sistema.
Enfermedades
congénitas de la glucosilación
Diagnóstico: pruebas
sanguíneas que detectan CDG1b por la deficiencia de la enz. fosfomanosa
isomerasa, que convierte la fructosa 6-P en manosa 6-P
Tratamiento: complementos
orales de manosa
Mecanismos
de destrucción para proteínas mal plegadas
ERAD (Degradación vinculada
al RE)
Del RE van al citosol por
transposición inversa
Las cadenas de
oligosacáridos se retiran y las proteínas
mal plegadas se degradan en los proteosomas.
Mecanismos
que aseguran la destrucción de proteínas mal plegadas
UPR
(Respuesta de proteína no plegada)
Éstas se forman a mayor
velocidad de la que pueden transportarse al citoplasma por lo que se acumulan,
aquí entran las moléculas BiP las cuales funcionan como chaperonas manteniendo
activos a los receptores.
Del
RE al aparato de Golgi
Sitios de salida del RER sin
ribosomas, se forman las primeras vesículas de transporte
Se desprenden varias
vesículas de transporte se fusionan para hacerse más grandes (transporte vesículo
tubulares) y formar túbulos interconectados (compartimento intermedio)
Enfermedades
Creutzfeld-Jakob
(CJD)
Consiste en un fallo neurodegenerativo, pérdida de la
coordinación motora y demencia. Esta enfermedad es hereditaria, adquirida y
conocida como el Síndrome de las vacas locas.
Existe un defecto en el gen
PRNP
prion protein cellular
scrapie
Alzheimer
Su manifestación clínica
consiste en pérdida de la memoria, confusión,
asì como la pérdida de la capacidad para razonar.
Relacionada a depósitos fibrilares
de péptido amiloide B, el cual se divide en AB40 y AB42
Tiene un plegamiento anormal
y como consecuencia surge el ataque a las sinapsis nerviosas.
Bibliografía
Gerald Karp, Biología celular y molecular, MC Graw Hill Education, México, 2014, pag: 279-289
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