sábado, 5 de agosto de 2017

Mecanismos moleculares del transporte vesicular



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Las síntesis de proteínas empiezan en el citosol, aunque el destino final de las proteínas puede ser el Retículo Endoplasmático (RE), el aparato de Golgi, los lisosomas, la membrana extracelular o bien quedarse en algunos de los pasos de su formación.

Transporte vesicular y biologia

Todas las proteínas que se sintetizan en el retículo tienen una peculiaridad que las hace distinta a las del citosol que les permite llegar a distintos sitios. Lo que las diferencia es que son transportadas por las vesículas. Numerosas proteínas requieren de un transporte vesicular para alcanzar sus destinos, como son las proteínas que tienen como destino la membrana celular, las proteínas que son secretadas al exterior (como pueden ser hormonas o neurotransmisores). Este tipo de proteínas son procesadas en el retículo endoplasmático y en el aparato de Golgi antes de llegar a su destino final.

- Pasos en el transporte vesicular


Todas las proteínas que son procesadas en el retículo pasan al aparato de Golgi gracias a vesículas transportadoras, teniendo lugar un transporte anterógrado (del retículo al Golgi). Una vez en la cara cis del Golgi las proteínas permanecen en este pasando por las distintas fases de maduración (pasa de cara cis a cara media, y de esta a cara trans), no dándose un transporte vesicular entre las distintas caras del Golgi, sino que tiene lugar una maduración de las cisternas (proceso conocido como progresión cisternal).

Al trans Golgi llegan distintos tipos de proteínas, proteínas lisosomales, proteínas de membrana, proteínas del retículo endoplasmático, proteínas de secreción, etc. En cuanto a las proteínas de secreción, estas son transferidas hacia el exterior envueltas en vesículas de secreción que parten del trans Golgi. Podemos distinguir dos tipos de secreción:

. Constitutiva. Se da la secreción de estas proteínas de forma continua. Estas proteínas son sintetizadas continuamente y suelen tener como finalidad la renovación proteíca de la membrana.

. Regulada. La proteína a ser excretada permanece en la vesícula hasta que se reciben unas señales determinadas que estimulan su secreción. Es lo que ocurre con hormonas.


- Tipos de vesículas


No todas las vesículas son exactamente iguales, sino que presentan diferentes señales que indicarán el destino de las proteínas que contienen. Pueden ser clasificadas en los siguientes tipos.

+ Vesículas COP II


Son vesículas con transporte anterógrado.

+ Vesículas COP I


Son vesículas con transporte retrógrado.

+ Vesículas dirigidas al endosoma tardío


Son vesículas que transportan proteínas lisosomales, presentando una cubierta compuesta por clatrina.

+ Vesículas endocíticas


Son vesículas formadas a partir del proceso de endocitosis celular, conteniendo proteínas de membrana y externas que tienen como destino el endosoma tardío. Son vesículas con cubierta de clatrina. Pueden suponer la internalización de receptores.


+ Vesículas dirigidas a la membrana plasmática


Son vesículas que realizan el transporte de una amplia gama de proteínas diferentes, ubicadas todas ellas en la membrana plasmática de la célula.


- Vesículas de clatrina


+ Componentes de las vesículas con cubierta de clatrina


La envuelta de clatrina se forma a partir de uniones de subunidades (monómeros) conocidos como triskeliones. Los triskeliones están formados por tres brazos y presenta tres cadenas ligeras y tres cadenas pesadas y se encuentran libres en el citosol. Cuando activa la formación de una cubierta de clatrina los triskeliones comienzan a unirse entre ellos en sus zonas centrales (zonas de unión de las cadenas ligeras y pesadas). Por la forma en la que interactúan los triskeliones se puede observar durante la formación de la cubierta de clatrina estructuras hexagonales y pentagonales en los extremos (estructura con forma de malla con agujeros).

Las cadenas pesadas de los triskeliones presentan una zona terminar globular que queda mirando hacia el interior de la envoltura de clatrina. Esta zona globular de las cadenas pesadas tiene una función muy importante, pues es el punto de unión entre la envuelta de clatrina, la proteína adaptadora y la vesícula.

Las vesículas con cubierta de clatrina presentan además proteínas adaptadoras (situadas entre la zona globular de las cadenas pesadas de los triskeliones y la vesícula) y que determina la especificidad en el transporte, al unirse específicamente con vesículas con 5 determinados destinos. Las proteínas adaptadoras se conocen como proteínas AP. Por tanto, las proteínas adaptadoras son las encargadas de reconocer la carga proteica de la vesícula cubierta de clatrina. Dependiendo de la vesícula recubierta de clatrina se unirá una proteína adaptadora u otra.

+ Formación de las vesículas cubiertas de clatrina


Las vesículas envueltas de clatrina presentan GTPasas asociadas. Las GTPasas son proteínas monoméricas que hidrolizan GTP, generando energía. Las GTPasas presentes en las vesículas envueltas de clatrina son conocidas como proteínas ARF.

La ARF presenta dos conformaciones, cuando se une a GDP se presenta libre en el citosol, al unirse a GTP es capaz de interactuar con la membrana plasmática o del trans Golgi. Esta interacción se debe a un ancla hidrofóbica presente en el dominio amino terminal de la ARF que se manifiesta cuando la ARF se asocia a GTP y adopta esta conformación.

Esta ancla hidrofóbica se une a la proteína adaptadora por su subunidad γ. Tras esta unión, comienza la polimerización que permitirá la formación de la cubierta de clatrina. Por tanto, la ARF asociada a GTP estimula el proceso de formación de la cubierta de clatrina. En la membrana también encontramos un intercambiador de nucleótidos (intercambiados de GDP y GTP).

Una vez formada la cubierta de clatrina, es necesaria otra GTPasa (conocida como dinamina). La dinamina permite la estrangulación y liberación de la vesícula cubierta de clatrina, gracias a la energía producida durante la hidrólisis de GTP. Esta dinamina establece la formación de una hélice que estimula la estrangulación. La dinamina únicamente es requerida en la liberación de vesículas cubiertas de clatrina, no siendo necesaria para vesículas COP I y COP II.


+ Conducción de las vesículas de clatrina


Las proteínas presentes en las vesículas envueltas de clatrina suelen tener como destino final el endosoma.

En primer lugar, se produce la despolimeriación de la envuelta de clatrina y de las proteínas adaptadoras, permitiendo que quede la vesícula desnuda. Tras la despolimerización, los triskeliones y las AP son reciclados. La vesícula desnuda acaba fusionándose con la membrana del orgánulo diana.

Para que esto ocurra, la despolimerización de la cubierta de clatrina y proteínas adaptadoras es promovida por la ARF. Al soltarse la vesícula envuelta de clatrina la ARF hidroliza GTP, promoviendo que esta quede unida a GDP, lo que origina un cambio en la conformación de ARF. Este cambio de conformación en la proteína ARF provoca que el ancla hidrofóbica quede oculta y no pueda unirse a la proteína adaptadora, de esta forma se desprenden de la envuelta de clatrina las AP.

Por otro lado, una ATPasa citosólica (la Hsc 70) se asocia a la envuelta de clatrina, hidrolizándola y provocando la liberación de los triskeliones que constituyen la envuelta de clatrina.

No se conoce cómo se coordinan ARF y Hsc 70 para promover ambas despolimerizaciones de forma conjunta.

La vesícula envuelta de clatrina desnuda sigue el mismo proceso que cualquier otro tipo de vesícula para alcanzar el orgánulo diana.

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Artículo redactado por Pablo Rodríguez Ortíz, estudiante de Biología en la Universidad de Málaga.