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UNIDADE 6 RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO GRANULAR E LISO O retículo endoplasmático (RE) faz parte de um de um conjunto de membranas encontradas no citoplasma de praticamente todas as células eucarióticas, e que estão envolvidas na, degradação de drogas, síntese/modificação pós-traducional de macromoléculas e de lipídeos. Suas membranas delimitam uma série de cavidades que permitem uma caracterização morfológica, por meio da microscopia eletrônica. Em termos estruturais pode ser observado o RE granular e o agranular. O RE granular (REG) apresenta uma expansão do envoltório nuclear, e ambos apresentam polirribossomos aderidos à face citoplasmática de suas membranas. O REG mostra-se especialmente desenvolvido em células que secretam proteínas de exportação, tais como plasmócitos e células exócrinas do pâncreas. Uma exceção a esta regra são os neurônios que apresentam, em seu corpo celular, grandes áreas ocupadas por esta organela, o ergastoplasma. As membranas do REG delimitam lâminas achatadas que se dispõem de forma paralela (Figura 01 A). A distribuição das mesmas no citoplasma varia, pois nos tecidos que sintetizam proteínas de exportação, mas não as acumulam, como os plasmócitos, por exemplo, o REG apresenta-se disperso pelo citoplasma. Já nas células acinosas do pâncreas a organela concentra-se, principalmente, ao redor do núcleo, tendo uma disposição mais basal. O quadro 01 apresenta alguns tipos celulares e o produto de síntese protéica. Quadro 01. Principais produtos protéicos encontrados na luz do REG. Hepatócitos Albumina, lipoproteínas plasmáticas Linfócitos tipo B imunoglobulinas Fibroblastos Colágeno, fibronectina, proteoglicanos O retículo endoplasmático liso (REL) é formado por uma rede de túbulos contorcidos (Figura 01 B), que em muitos casos apresenta comunicação com o REG. O REL mostra-se especialmente desenvolvido em células envolvidas no metabolismo de lipídeos, tais como células intersticiais do testículo e da glândula supra-renal, nas quais se mostra envolvido na síntese e secreção de hormônios esteróides; nestas observa-se a associação do REL com as mitocôndrias, que também participam desta síntese (Figura 02). A B Figura 01. Desenhos esquemáticos representando o retículo endoplasmático granular (A) e o liso (B). Nos rins, pele e no fígado a organela mostra-se envolvida no metabolismo de drogas. Membranas do RE Membrana mitocondrial Membranas do RE Acetato (2C) Colesterol (27C) Pregnonelona Malevonato (6C) 17-hidroxipregnonelona Isopentenilpirofosfato (5C) Isopentenilpirofosfato (5C) Escaleno (30C Androstenediona Colesterol (27C) Pregnonelona Testosterona Figura 02. Síntese de colesterol e de testosterona, a partir de acetato, pelas membranas do RE e da mitocôndria. COMPOSIÇÃO QUÍMICA As membranas do RE são formadas por 30% de lipídeos, encontrando- se principalmente os fosfolípideos formados por ácidos graxos de cadeia curta e insaturada, características que levam a um aumento da fluidez. A monocamada citoplasmática apresenta maiores concentrações de fosfatidilcolina e fostatidilserina, enquanto a monocamada luminal contêm maiores quantidades de fosfatidilinositol e esfingomielina. A composição lipídica das membranas do RE, em comparação com outras, é apresentada na tabela 0. As proteínas formam 70% da composição química das membranas do RE e algumas delas podem ser utilizadas para a identificação bioquímica, indicando se a mesma é proveniente do REG ou do REL. Tabela 01. Comparação entre a composição lipídica de alguma organelas Fosfolipídeos Colesterol Glicolipídeos Outros Plasmalema 57 15 6 22 Complexo golgiense 57 9 0 34 RE 85 5 0 10 O REG apresenta, aproximadamente 20 tipos diferentes de proteínas específicas, dentre elas encontram-se as proteínas de ancoragem do ribossomo, glicosilases e peptidades. Nas membranas do REL podem ser encontradas proteínas transportadoras de elétrons, como o citocromo P450, que participa da hidroxilação de substratos durante as reações de destoxificação (Figura 03), este também participa da via de biossíntese de hormônios esteróides. Figura 03. Aumento de atividade de enzimas relacionadas a destoxificação (Citocromo P450 e NADH citocromo P450 redutase), após o tratamento com fenobarbital. As enzimas envolvidas com a dessaturação de ácidos graxos (Citocromo b5 e NADH citocromo b5 redutase) não respondem ao tratamento. 500 400 300 200 100 Citocromo P450 NADH citocromo P450 redutase Citocromo b5 NADH citocromo b5 redutase Dias de tratamento O citocromo b5, também encontrado nas membranas do REL está envolvido em reações de dessaturação de ácidos graxos. Nas células musculares esta organela é tão desenvolvida e especializada que recebe o nome de retículo sarcoplasmático. Neste tipo celular ela armazena grandes concentrações de cálcio, que é liberado no citoplasma durante a contração muscular. No fígado, a membrana do REL apresenta a enzima glicose-6- fosfatase, que está envolvida nas reações de liberação para a corrente sangüínea, da glicose armazenada sob a forma de glicogênio. SÍNTESE DE PROTEÍNAS DE EXPORTAÇÃO A molécula de RNAm de uma proteína de exportação, apresenta em sua extremidade 5’ uma seqüência de 60 códons que, após traduzidos, levam a incorporação de 20 aminoácidos. Este trecho do RNAm é o primeiro a ser traduzido e esta seqüência inicial de aminoácidos é chamada de seqüência sinal, a qual contém em sua parte central, oito aminoácidos polares. Quando este segmento emerge na superfície do ribossomo é reconhecido pela partícula reconhecedora do sinal (PRS) e a associação, PRS/cadeia nascente interrompe, temporariamente, a síntese protéica, que somente será reiniciada sobre a superfície do REG. A PRS é uma molécula híbrida formada por um RNA 7S associado a seis cadeias polipeptídicas. Na membrana do REG a PRS interage, temporariamente, com o seu receptor, desligando-se do ribossomo, o qual, por intermédio de sua subunidade maior, associa-se ao translocom, o que permite que a síntese reinicie. O translocom é um complexo formado por 3 ou 4 complexos protéicos, e seu componente central é a proteína Sec 61, a qual é formada por três proteínas de membrana. É por intermédio da Sec 61, que a subunidade L ribossomal interage com os demais componentes do translocom, reiniciando a síntese. Associados ao translocom também estão as proteínas TRAM, TRAP, o complexo OST e a sinal peptidase. A TRAM auxilia na translocação, para o interior da luz do REG, da cadeia polipeptídica nascente, que passa a ser glicosilada pela OST. A sinal peptidase, por sua vez cliva o peptídeo sinal, que é degradado no interior do REG. As proteínas Sec 61 formam um canal hidrofílico transmembrana, por meio do qual irá passar a cadeia polipeptídica em formação. A abertura, voltada para a luz do REG é ocupada pela proteína BiP, que atua como uma rolha. Esta é deslocada de sua posição, após as mudanças conformacionais induzidas pela interação entre a Sec 61 e a subunidade L. A figura 04, de forma extremamente simplificada, mostra parte do complexo sistema de interações que ocorrem sobre a superfície do REG. Figura 04. Representação esquemática das primeiras etapas da síntese de uma proteína de exportação. GLICOSILANDO OS RESÍDUOS DE ASPARAGINA A glicosilação promovida pela OST, leva à ligação covalente de um oligossacarídeo formado por 14 carboidratos (2 N-acetilglicosamina; 3 glicoses e 9 manoses), o qual é transferido em bloco para o radical amina (Figura 05) do aminoácido asparagina (Figura 05). Ainda no interior do REG esta seqüência de oligossacarídeos começa a ser degradada, e sob a ação das enzimas glicosidase I e manosidase II, são clivados, respectivamente, em dois resíduos de glicose e um de manose. Ribossomo PRS Receptor de PRS Membrana do REG http://pt.wikipedia.org/wiki/Imagem:L- Asparagine.png A B Figura 05.(A) Aminoácido asparagina. A seta aponta para o grupamento amino que será glicosilado. (B) Oligossacarído transferido pela OST para a asparagina (N), S, serina e T, treonina. MARCAÇÃO DAS PROTEÍNAS RESIDENTES NO REG As proteínas localizadas na luz do REG devem ser retidas, caso contrário seriam transferidas para o complexo golgiense. Esta perda é evitada, pois as proteínas residentes do REG apresentam uma seqüência que atua como um sinal de retenção/destinação. As proteínas que devem ser retidas na luz do REG apresentam uma das seqüências marcadoras: lisina (K) ou histidina (H), seguidos por ácido aspártico (D), ácido glutâmico (E) e leucina (L) K/H-DEL e caso uma proteína contendo uma destas seqüências seja encaminhada para o complexo golgiense, receptores presentes em sua membrana reconhecem o sinal de identificação e as proteínas são devolvidas para o REG. A retenção das proteínas integrais, na bicamada lipídica do REG se dá pelo reconhecimento das seqüências de aminoácidos KKXX ou KXKXX, nas quais K é a lisina e x qualquer outro aminoácido. Os exercícios referentes a esta unidade poderão ser encontrados na plataforma Moodle. NH3+---x-N-x-(S/T---COO-