16. traffico di vescicole, esocitosi, endocitosi, lisosomi, perossisomi Flashcards
Vescicole di trasporto
Vescicole che collegano gli organelli del sistema di endomembrane (RE, apparato di Golgi, endosomi, lisosomi) tra loro e con l’esterno della cellula.
Le vescicole sono altamente selettive: si possono fondere solamente con la loro membrana bersaglio.
Si formano per gemmazione (introflessione o estroflessione di una membrana fino al distacco), si spostano nel citoplasma grazie al citoscheletro e alle proteine motrici e rilasciano il contenuto per fusione.
Trasportano proteine (solubili e di membrana) e lipidi.
Clatrina
Proteina di rivestimento. È un esamero le cui catene formano una struttura regolare a tre braccia uncinate, il triskelion.
Riveste le vescicole che vanno
- dal TGN ai lisosomi
- dalla membrana plasmatica agli endosomi per l’endocitosi.
COP I e COP II
Proteine di rivestimento.
Le COP I rivestono le vescicole che vanno in direzione retrograda
- dal TGN verso la zona mediale e verso il CGN
- dall’apparato di Golgi al RE.
Le COP II rivestono le vescicole che vanno
- dal RE al Golgi.
Gemmazione, smistamento e fusione delle vescicole
GEMMAZIONE
Il recettore lega la molecola cargo da trasportare.
Il legame recettore-ligando induce un cambiamento conformazionale nel recettore che, tramite le adattine, interagisce con la clatrina. Inoltre, il legame recluta i recettori nella zona che dovrà essere ricoperta di clatrina.
La clatrina determina l’invaginazione della membrana che viene forzata fino alla formazione della gemma.
La dinamina (proteina) si pone a spirale alla base della vescicola, stringendo la membrana per formare un collo fino al distacco della vescicola.
La vescicola perde il rivestimento e si fonde con un endosoma precoce, dove subisce acidificazione.
Il pH favorisce il distacco dei ligandi dai recettori, che diffondono lateralmente in una zona da cui si forma un’ulteriore vescicola che ritorna alla membrana plasmatica per il riciclo dei recettori.
SMISTAMENTO
La selettività delle vescicole è garantita dalle proteine Rab, GTPasi che
- controllano il movimento delle vescicole reclutando proteine motrici che trasportano le vescicole lungo il citoscheletro
- mediano l’aggancio delle vescicole alla membrana bersaglio legandosi a proteine laccio (o di intercettazione).
FUSIONE
In seguito all’intercettazione, avviene l’attracco, grazie alle proteine SNARE.
La proteina v-SNARE, della membrana della vescicola, si lega alla proteina t-SNARE, sulla membrana bersaglio, portando le due membrane a unirsi.
La fusione delle due membrane avviene anche grazie a proteine di fusione, che allontanano le molecole d’acqua dalla superficie idrofila delle membrane.
Esocitosi
Meccanismo tramite cui materiale è secreto o escreto dalla cellula per estroflessione della membrana plasmatica. L’aumento di membrana compensa la diminuzione dovuta all’endocitosi.
L’esocitosi (o secrezione) può essere
- costitutiva (tutte le cellule): rilascio continuo di materiale senza un segnale specifico, es. secrezione dei componenti della MEC
- regolata (cellule specializzate: neuroni e ghiandole endocrine): le vescicole destinate alla secrezione si accumulano nella cellula vicino alla membrana plasmatica, il loro contenuto viene concentrato e spesso maturato e alla fine vengono espulse dalla cellula in seguito a uno stimolo che deriva da un segnale extracellulare (in genere aumento della concentrazione intracellulare di ioni Ca2+).
È un processo regionalizzato: domini diversi della membrana secernono molecole diverse (es. molecole polarizzate).
Funzioni
- costruzione della membrana plasmatica
- costruzione della matrice extracellulare
- secrezione di enzimi digestivi, ormoni, fattori di crescita, anticorpi
Endocitosi
Meccanismo tramite cui materiale è immesso nella cellula tramite introflessione della membrana plasmatica. La diminuzione di membrana è compensata dall’esocitosi.
In base alla grandezza degli endosomi,
- pinocitosi (tutte le cellule), di liquidi e piccole molecole
- fagocitosi (cellule specializzate: fagociti), di cellule morte, complessi macromolecolari o microorganismi, oppure di nutrimento per gli organismi eucarioti unicellulari es. macrofagi e linfociti durante la difesa immune.
Come avviene?
1. I recettori di membrana legano le molecole da endocitare.
2. Mediante le adattine, molecole di clatrina si legano alla membrana, formando una fossetta rivestita.
3. La clatrina provoca un’invaginazione della membrana fino alla formazione e al distacco di una vescicola rivestita, a opera della dinamina.
4. La vescicola perde il rivestimento di clatrina e si sposta verso gli endosomi precoci.
5. Il lume dell’endosoma precoce va incontro ad acidificazione a opera di proteine specializzate, divenendo endosoma tardivo.
6. Il pH acido favorisce il distacco tra ligandi e recettori, i quali si concentrano in una zona dell’endosoma da cui si forma un’ulteriore vescicola che torna alla membrana plasmatica (riciclo dei recettori).
7. L’endosoma tardivo si fonde con un lisosoma a formare un endolisosoma.
8. I ligandi vengono degradati dalle idrolasi acide e i prodotti, utili alla cellula, rilasciati nel citosol mediante trasportatori o canali.
Pinocitosi
Endocitosi di liquido extracellulare o di piccole molecole con lo scopo di compensare la diminuzione della membrana e del liquido intracellulare che fuoriescono con l’esocitosi.
Avviene continuamente in tutte le cellule.
Fagocitosi
Processo di
- endocitosi di cellule morte, complessi macromolecolari o microorganismi
- nutrimento per gli organismi eucarioti unicellulari.
Effettuata soprattutto da cellule specializzate, dette fagociti. Ad esempio, macrofagi e linfociti durante la difesa immune.
Il materiale da fagocitare è riconosciuto da recettori sulla membrana del fagocita, che si legano a esso.
La membrana forma pseudopodi, estroflessioni che avvolgono la particella, finché si forma il fagosoma.
Il fagosoma si fonde con uno o più lisosomi a formare un fagolisosoma, all’interno del quale avviene la digestione del materiale fagocitato a opera delle idrolasi acide lisosomiali.
Quali sono le destinazioni di un endosoma precoce?
- evoluzione o unione con un endosoma tardivo: degradazione lisosomiale con liberazione nel citosol dei prodotti utili alla cellula
- riciclo dei recettori della membrana plasmatica, il cui distacco dal ligando è favorito dal pH acido
- transcitosi: trasporto intracellulare di materiale extracellulare, il materiale endocitato da un lato della cellula viene esocitato da un altra parte della cellula
Lisosoma
Organulo cellulare contenente idrolasi acide, enzimi idrolitici che operano a pH acido (4,5-5), e sede della digestione intracellulare di vario materiale, introdotto per endocitosi, fagocitosi o autofagia.
Il pH è mantenuto acido dall’attività delle pompe protoniche, che trasportano protoni H+ dal citosol al lisosoma tramite idrolisi di ATP.
Le proteine della membrana dei lisosomi sono altamente glicosilate dal lato luminale, in modo da proteggere le proteine e i lipidi della membrana dalle proteasi e dalle altre idrolasi acide e dall’ambiente acido.
La membrana contiene specifici trasportatori e canali per il trasporto nel citosol delle molecole ottenute dall’attività idrolitica.
Funzioni
- digestione di macromolecole endocitate per ricavare molecole utili alla cellula
- degradazione di microorganismi o cellule danneggiate o morte introdotti tramite fagocitosi
- eliminazione di strutture intracellulari danneggiate tramite autofagia
Che percorso fanno le idrolasi acide?
Le idrolasi acide vengono sintetizzate sul RER e trasportate all’apparato di Golgi.
Nell’apparato di Golgi vanno in contro a una maturazione il cui risultato è la presenza di un marcatore specifico, il mannosio 6-fosfato.
L’M6P è riconosciuto da recettori sulla membrana dell’apparato di Golgi che racchiudono l’enzima in una vescicola che poi si fonde con un endosoma tardivo a formare un endolisosoma che maturerà in lisosoma.
Qual è la differenza tra vescicola, endosoma e lisosoma?
La vescicola di trasporto si fonde con un endosoma precoce.
L’endosoma precoce, dalla periferia della cellula, si sposta verso il nucleo e diventa mano a mano più acido, fino a divenire endosoma tardivo.
L’endosoma tardivo contiene il materiale intracellulare e/o extracellulare destinato alla digestione e diviene endolisosoma quando la vescicola idrolasica proveniente dal Golgi si fonde con esso.
L’endolisosoma diviene lisosoma attivo in seguito all’attivazione delle idrolasi dovuta all’ulteriore acidificazione del lume.
Quando e perché una cellula effettua autofagia?
- ricambio (turnover) regolare di aggregati molecolari e organelli danneggiati
- funzione nutritiva in mancanza di nutrienti
- crinofagia, demolizione di granuli di secrezione in eccesso nelle cellule ghiandolari (meccanismo di regolazione della secrezione)
Perossisoma
Piccolo organulo multiforme e dinamico presente in tutte le cellule eucarioti.
Contiene numerosi enzimi.
Deriva da una specifica regione del RE da cui si formano delle microvescicole a cui sono associate proteine perossisomali.
La maturazione del perossisoma consiste nell’incorporazione di tutte le altre proteine di membrana e della matrice.
Le proteine destinate alla matrice vengono incorporate solo dopo che hanno raggiunto la loro struttura terziaria o quaternaria.
Funzioni:
- METABOLISMO DEL PEROSSIDO DI IDROGENO H2O2
Gli enzimi del perossisoma catalizzano diverse reazioni di ossidazione, in seguito alle quali si forma H2O2, molecola tossica per il citosol.
La catalasi degrada velocemente il perossido di idrogeno, ricavando da due molecole di H2O2 due molecole di H2O e una di ossigeno O2.
- DISINTOSSICAZIONE di sostanze nocive
- RIMOZIONE DELLE ROS (specie reattive dell’ossigeno), sottoprodotti del normale metabolisco aerobico ma dannose ai componenti cellulari
- OSSIDAZIONE DEGLI ACIDI GRASSI A CATENA LUNGA, completata nei mitocondri
- SINTESI di fosfolipidi del tessuto nervoso
- bioluminescenza
