COMPARTIMENTI INTRACELLULARI E LO SMISTAMENTO DELLE PROTEINE

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COMPARTIMENTI INTRACELLULARI E LO SMISTAMENTO
DELLE PROTEINE
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ORGANIZZAZIONE DI UNA CELLULA EUCARIOTICA
COMPARTIMENTI INTRACELLULARI
NUCLEO
CITOPLASMA
CITOSOL Sito della sintesi e degradazione delle
proteine
ORGANELLI (compartimenti separati, attività
specifiche)
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GLI ORGANELLI CELLULARI SONO COMPARTIMENTI
SEPARATI IN CUI SI SVOLGONO ATTIVITA CELLULARI
SPECIFICHE.
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IL RETICOLO ENDOPLASMATICO (RE)

• E LORGANELLO PIU GRANDE
• RETICOLO DI TUBULI E CISTERNE CHE SI ESTENDE
  DALLA MENBRANA NUCLEARE AL CITOPLASMA
• E RACCHIUSO DA UNA MEMBRANA CONTINUA

Tre domini di membrana contigui, che svolgono
funzioni diverse RE LISCIO (metabolismo dei
lipidi) RE transizione (rimaneggiamento delle
proteine) RE RUGOSO (sintesi proteica)
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TRADUZIONE DELLE PROTEINE inizia SEMPRE sui
ribosomi liberi
Le proteine destinate al citosol, nucleo,
mitocondri, cloroplasti, perossisomi, sono
sintetizzate sui ribosomi liberi
Le proteine destinate alla secrezione, reticolo,
Golgi, lisosomi, membrana plasmatica sono
sintetizzate sui ribosomi associati al reticolo
endoplasmatico rugoso (RER)
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TRADUZIONE DELLE PROTEINE

• INDIRIZZAMENTO DELLE PROTEINE AL RE PUOAVVENIRE
  MEDIANTE
• VIA CO-TRADUZIONALE (traslocazione nel corso
  della sintesi proteica)
• VIA POST-TRADUZIONALE (traslocazione successiva
  al completamento della sintesi sui ribosomi
  liberi nel citosol)

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INDIRIZZAMENTO DELLA SINTESI AL RETICOLO
ENDOPLASMATICO via co-traduzionale
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INDIRIZZAMENTO DELLA SINTESI AL RETICOLO
ENDOPLASMATICO via co-traduzionale
la traslocazione del ribosoma sul RE dipende da
una particolare sequenza amminoacidica, la
SEQUENZA SEGNALE, localizzata nella regione
amino-terminale della catena polipeptidica
nascente
corta sequenza di circa 20 amminoacidi
IDROFOBICI, che vengono poi tagliati dalla catena
polipeptidica, nel lume del RE
SEQUENZA SEGNALE
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INDIRIZZAMENTO DELLA SINTESI AL RETICOLO
ENDOPLASMATICO via co-traduzionale

1. Sequenza segnale emerge dai ribosomi
2. Riconoscimento da parte di una particella di
   riconoscimento del segnale (SRP) (formata da 6
   proteine e da un piccolo RNA citoplasmatico
   srpRNA)
3. SRP lega ribosomi (blocco sintesi) e ad un
   recettore per SRP sul reticolo

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• Trasferimento del complesso (catena nascente,
  ribosomi, SRP) al RE rugoso.
• Rilascio dellSRP dal complesso
• Legame del ribosoma al complesso di traslocazione
  delle proteine
• Inserimento della sequenza segnale in un canale
  sulla membrana (traslocone)

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TAGLIO DELLA SEQUENZA SEGNALE
Successivamente alla ripresa della traduzione, la
sequenza segnale viene rimossa da una peptidasi
del segnale e la catena polipetidica sintetizzata
è rilasciata nel lume del RE.
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INSERIMENTO DI PROTEINE TRANSMEMBRANA

• Sequenze aminoacidiche di 20-25 aa idrofobici
  come sequenze transmembrana ad alfa-elica.
• Proteine diverse hanno orientamenti e
  disposizioni transmembrana diversi.
• Il lume del RE è topologicamente equivalente
  allesterno della cellula

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INSERIMENTO DI PROTEINE TRANSMEMBRANA

1. Interazione seq.segnale-traslocone
2. Traslocazione proteina nel lume fino
   allinterazione del traslocone con una sequenza
   di stop del trasferimento
3. La sintesi della proteina prosegue nel citosol
   per la porzione carbossi-terminale

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ALTERNATIVE DI INSERIMENTO NELLA MEMBRANA
Sequenza segnale interna alla proteina
(traslocata coinvolgendo SRP), non viene tagliata
dalla peptidasi del segnale
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PROTEINE A PIU DOMINI TRANSMEMBRANA
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RIPIEGAMENTO E MODIFICAZIONI DELLE PROTEINE NEL
RETICOLO ENDOPLASMICO

• modificazioni per rimaneggiamento delle proteine
  avvengono durante la loro traslocazione
  attraverso la membrana o nel lume del RE (es.
  Rimozione della sequenza segnale).
• Il ruolo principale delle proteine residenti nel
  lume del RE è quello di assicurare il corretto
  ripiegamento e assemblaggio delle catene
  polipeptidiche neosintetizzate.

Proteina DISOLFURO ISOMERASI facilita la
formazione di ponti disolfuro tra le catene
laterali di residui di cisteina (anche azione
dellambiente ossidante del lume)
Proteine CHAPERONE aiutano la proteina
neosintetizzata a raggiungere un corretto
ripiegamento e riconoscono proteine ripiegate in
maniera scorretta
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ANCORE DI GLICOSILFOSFATIDILINOSITOLO (GPI)
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GLICOSILAZIONE formazione di glicoproteine
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• PRINCIPALI FUNZIONI DEL
  REL
• DETOSSIFICAZIONE DA XENOBIOTICI (IDROSSILAZIONE)
• aggiunta di gruppi idrossilici a molecole
  organiche aumentano la
• Solubilità di molecole idrofobiche favorendone
  leliminazione
• METABOLISMO DEI CARBOIDRATI (EPATOCITI)
• enzima chiave glu 6 fosfatasi sulla membrana
  di REL
• Glicogeno Glu 6P
  Glucosio
• IMMAGAZZINAMENTO DI CALCIO
• Rilascio di calcio porta alla contrazione delle
  fibre muscolari
• -SINTESI E RILASCIO DEI LIPIDI

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RE E SINTESI DEI LIPIDI
Sito principale di sintesi del colesterolo, dei
fosfolipidi, dei glicolipidi e della ceramide
(precursore dei glicosfingolipidi) La sintesi
dei fosfolipidi avviene sul lato citosolico della
membrana del RE, a parire da costituenti
idrosolubili presenti nel citosol (es. GLICEROLO)
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Sintesi e scambio di fosfolipidi da un lato
allaltro della membrana del RE
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ESPORTAZIONE DI PROTEINE E LIPIDI DAL RE

• Il trasporto di molecole lungo la via secretoria
  avviene in VESCICOLE DI TRASPORTO, che si
  originano per gemmazione dalla membrana di un
  organello e si fondono con la membrana di un
  secondo organello.
• Le proteine destinate ad essere proteine di
  membrana della membrana plasmatica sono integrate
  nella membrana della vescicola

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TRAFFICO VESCICOLARE
Le proteine vengono identificate come destinate
al trasporto nel Golgi o ad essere trattenute nel
RE da 2 tipi distinti di sequenze di
indirizzamento (sequenze per la
residenza/recupero di proteine nel RE)
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• LAPPARATO DEL GOLGI
• Costituito da sacche appiattite (cisterne)
  racchiuse da membrane.

• Centro di smistamento delle proteine, di
  processamento e di sintesi dei glicolipidi,
  sfingomielina e polisaccaridi

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GLICOSILAZIONE DELLE PROTEINE NEL GOLGI
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SINTESI DI FOSFOLIPIDI E GLICOLIPIDI
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TRASPORTO VESCICOLARE O MATURAZIONE PER
CISTERNE
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TRASPORTO VESCICOLARE-FORMAZIONE DELLE VESCICOLE
VESCICOLE RIVESTITE DA COAT PROTEIN (COP)
VESCICOLE RIVESTITE DI CLATRINA Assunzione di
molecole extracellulari E per trasoprto dal Golgi
ai lisosomi
COP I Gemmano dal Golgi
COP II gemmano dal RE
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TRASPORTO VESCICOLARE-FORMAZIONE DELLE VESCICOLE
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Clatrina
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TRASPORTO VESCICOLARE-FUSIONE DELLE VESCICOLE
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SEGNALI DI LOCALIZZAZIONE CELLULARE
Le proteine che non hanno alcun segnale di
localizzazione vengono secrete
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• I LISOSOMI
• Organelli contenenti idrolasi acide in grado di
  demolire tutti i polimeri biologici (lipidi,
  proteine, carboidrati, acidi nucleici)
• Sistema digestivo della cellula
• le idrolasi acide si attivano solo dal pH acido
  (pH5)

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RICONOSCIMENTO DI PROTEINE LISOSOSMIALI
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VIE DEGRADATIVE DEI LISOSOMI
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SISTEMA UBIQUITINA-PROTEASOMA

• SISTEMA DI DEGRADAZIONE DELLE PROTEINE
• VELOCE
• SPECIFICO degradazione delle proteine del ciclo
  cellulare
• (es. degradazione ciclinaB inattivazione Cdc2
  uscita dalla mitosi)
• PRESENTE A LIVELLO CITOPLASMATICO E NUCLEARE
• DEGRADAZIONE DI PROTEINE INUTILIZZABILI o DI
• PROTEINE MISFOLDED

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I PEROSSISOMI

• Organelli a singola membrana presenti in tutte
  le cellule
• Contengono enzimi ossidativi come la CATALASI
• Rappresentano il sito di utilizzo dellossigeno
  molecolare
• -Le proteine dei perossisomi derivano da ribosomi
  liberi
• -Si pensa che siano vestigia di un antico
  organello che svolgeva il
• metabolismo dellossigeno negli antenati delle
  cellule eucariotiche.
• Gli enzimi utilizzano lossigeno molecolare per
  rimuovere atomi di H
• da substrati organici in reazioni ossidative che
  producono
• perossido di idrogeno.
• RH2 O2 R H2O2 IMPORTANTE NEL
  FEGATO (ETANOLO)
• RIH2 H2O2 2 H2O O2

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• OSSIDAZIONE DEGLI ACIDI GRASSI
• - Reazione di demolizione degli acidi grassi
• Le catene alchiliche sono accorciate in sequenze
  di 2 atomi di
• carbonio alla volta (acetil CoA)
• - Acetil CoA è esportato al citolsol dove viene
  usato nelle reazioni
• biosintetiche
• - reazione effettuata anche nei mitocondri nelle
  cellule di mammifero

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ESOCITOSI