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Bio Cel II Tráfego Vesicular

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Biologia Celular – 2006-04-05 (…) (fig. pág. 697) Quais as proteínas necessárias para formar uma vesícula e seleccionar as proteínas que têm de ser transportadas? (…) Há uma proteína de regulação, a proteína G (fig. pág. 703) Outras proteínas necessárias vão se aglomerar e formar um coat (casaco) ou de franja e que envolvem as vesículas. Portanto as vesículas que possuem à sua volta uma estrutura proteica, dizem-se franjadas. Esta estrutura proteica facilita a formação da vesícula. As vesículas
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  Biologia Celular – 2006-04-05(…) (fig. pág. 697)Quais as proteínas necessárias para formar uma vesícula e seleccionar as proteínas que têm de ser transportadas?(…) Há uma proteína de regulação, a proteína G(fig. pág. 703) Outras proteínas necessárias vão se aglomerar e formar um coat(casaco) ou de franja e que envolvem as vesículas. Portanto as vesículas que possuem àsua volta uma estrutura proteica, dizem-se franjadas. Esta estrutura proteica facilita aformação da vesícula.As vesículas formam-se com a finalidade de transporte de proteínas. Estas proteínas podem ser de dois tipos: proteínas intrínsecas da membrana ou proteínassolúveis. Se é uma proteína solúvel, não faz parte da membrana, então como se garanteque esta vá no interior da vesícula? Para tal, estas vão ter que ter um receptor (que éuma proteína de membrana), que as reconhece, e através da ligação proteína solúvel – receptor, já vai ser possível o transporte destas proteínas no interior da vesícula.As proteínas snare são fundamentais na constituição de uma vesícula, pois vão possibilitar a fusão da vesícula com a membrana para onde estas se vão dirigir. Há 2tipos de snare: há aquelas que estão na vesícula (v-Snare) e que se vão ser reconhecidas por aquelas que se encontram na membrana com a qual esta se vai fundir (t-Snare).Existem vários tipos de vesículas, e normalmente caracterizam-se pelo tipo de proteínas que se encontram à sua volta, ou seja, as proteínas franja. Esses tipos são osque têm como proteínas de franja COPII, que transportam as proteínas no sentidoanterógrado, ou seja, do RER para o Golgi; COPI, que transportam as proteínas nosentido retrógado, ou seja, do Golgi para o RER e entre as várias cisternas do Golgi; evesículas do tipo Clatrina, que transportam as proteínas da membrana plasmática e darede trans-golgi para os endossomas tardios). Associadas a estes tipos de proteína,temos as proteínas G’s que são desencadeadoras deste processo: Sar1 que está associadaàs COP2, ARF que está associada à formação de proteínas COP1 e com colatrina. A posição destas vesículas varia, as COP1 e COP2 encontram-se entre o RER e o Golgi.Assim, temos vesículas que se movimentam no sentido anterógrado, que estãoassociadas com a secreção, que são as vesículas de exocitose (que levam as proteínas para o exterior; e temos também uma grande quantidade de vesículas que vão para ointerior das células, associadas à endocitose.(fig. pág. 705) Aqui há formação de uma vesícula. Na membrana temos uma proteína iniciadora, a proteína G no citosol, estas proteínas quando estão inactivas estãoassociadas a GDP, quando se activam passam para GTP, fixando-se na membrana poissão reconhecidas por um receptor e na membrana vão fazer com que as proteínas dafranja se posicionem e vão também seleccionar aquelas que vão para dentro davesículas, quando ocorre a hidrólise de ATP, a vesícula vai separar-se da membrana.Depois das vesículas estarem formadas, a franja passa a ser desnecessária,assim entre a zona onde as vesículas se formaram e a zona onde se vão fundir, asvesículas vão perder a franja, que passam a ser rodeadas só pela membrana.(fig. pág. 707) Depois dá-se o processo de fusão. O que faz com que amembrana de uma estrutura se funda com a membrana de um organito? Normalmente aaproximação entre membranas não é suficiente para haver fusão (quando juntamos asmembranas das nossas mãos, estas não se fundem!), portanto, é um processo muitoespecífico que envolve várias proteínas, que são: VAMP, que é uma proteína que existena membrana da vesícula e vai ligar-se a outras proteínas existentes na membrana com aqual a vesícula se vai fundir, que são a sintaxina e a SNAP-25. Quando há aproximação  das 2 membranas, estas 3 proteínas vão interagir e enrolar-se, fazendo com que hajamaior contacto entre as membranas. A ligação entre estas proteínas é específica, masestas existem em todas as vesículas e membranas. Contudo, a vesícula não se vai ligar aqualquer membrana de qualquer organito, vai ter de haver alguma coisa que controle,esse controle vai ser feito pelas proteínas G’s, a proteína Rab. É necessária também a presença de proteína NSF e α-SNAP, que vai desfazer o enrolamento que as outras proteínas adquiriram durante o processo de aproximação, ou seja, as proteínas SNAP-25, sintaxina e a VAMP, vão ser desenroladas para serem novamente reutilizadas.(fig. pág. 707) Embora as membranas estejam muito próximas, estas vãonecessitar de um péptido de fusão, ou seja, tem de haver uma proteína que se liguesimultaneamente às 2 membranas. Estes péptidos de fusão conhecem-se numa proteína,a hemaglutinina, que é 1 proteína que está no exterior do vírus da gripe (que vaiinteragir com a membrana das células e vai ser essa ligação que vai possibilitar aentrada do vírus no nosso organismo, da mesma forma ocorre com as vesículas), paraocorrer fusão estes péptidos vão ter que sofrer uma alteração na conformação, para tal,vai acidificar-se o meio envolvente. Quando há fusão entre a membrana do vírus e umaoutra membrana da célula, a parte interna da proteína vai ficar exteriormente e os péptidos que se encontravam no meio vão ficar exteriores à proteína, e como sãohidrofóbicos, inserem-se dentro da membrana e vão permitir a fusão, em meio que vaiter de ficar mais ácido, para permitir que a proteína altere a sua conformação.Relativamente aos vírus os péptidos de fusão reconhecem a proteína hemaglutinina,relativamente às vesículas ainda não se sabe. (fig. pág. 710) Há este esquema queresume o que se acabou de explicar, relativamente à fusão de membranas.Portanto como observámos, a produção de vesículas e a fusão de membranasrequer uma grande quantidade de proteínas e se estas proteínas não existirem ou se sealterarem, a secreção deixa de ser possível.(fig. pág. 712) Quando se fala da passagem das cisternas cis, para cisternasmédias e depois para cisternas trans, associados a estes nomes diferentes de cisternas,encontram-se enzimas diferentes, vai haver um movimento retrógado por parte dasvesículas (andam para trás), assim conclui-se, que o Golgi é formado pela fusão dasvesículas e que estas sofrem movimentos retrógados.Qual a vantagem das proteínas passarem no aparelho golgi? ou qual avantagem do aparelho golgi?É o sítio onde as proteínas são marcas, e é esta marca que vai encaminhar as proteínas para o exterior, para os lissossomas ou para as membranas. Estas marcas sãogrupos químicos (ex açucares, fosfatos, acetil, etc) que se vão associar às proteínas.Após serem marcadas vão ser reconhecidas por um receptor que depois de estasentrarem nas vesículas, vai encaminhá-las para os 3 sítios possíveis. No golgi tambémsão feitas alterações pós traducionais nas proteínas por parte de enzimas (que ainda nãoforam bem estudados). O que se sabe é sobre a glicosilação (adição de açucares)relativamente aos diferentes tipos de cisterna no golgi (cis, média e trans), isto porquehá enzimas diferentes. Nas cisternas cis os açúcares são retirados, nas cisternas médiashá adição e eliminação de açúcares, e por último, nas cisternas trans predomina a adiçãode açúcares. Como se sabe, as proteínas são glicosiladas no retículo, e este número deaçúcares serve de marca para permitir que as proteínas passem para o golgi (háglicosilação tipo N e O, aula anterior). Os açúcares são adicionados sequencialmente para golgi (os açúcares que iam para as proteínas, encontravam-se no citosol, maisconcretamente nos nucleósidos) e encontram-se igualmente nos nucleótidos antes deentrarem para o golgi. São necessárias proteínas de transporte, neste caso de antiporte, para permitir a passagem dos açúcares dos nucleótidos para o golgi. Nas cisternas cis há  uma enzima, a transferase que transfere o açúcar (ex galactose) para a proteína.Posteriormente o nucleótido vai separar-se do açúcar. Na parte final, depois de as proteínas terem sido marcadas no golgi, os vários destinos que são o exterior, membranacitoplasmática ou os lissossomas. Estas vão para vesículas que são formadas por clatrina(com 6 subunidades, 3 leves e 3 pesadas), que tem como função estrutural, ou seja, dá arigidez necessária para produção de vesículas.(fig. pág. 716) Estudaram-se outras proteínas importantes na fase final, ouseja, na separação da vesícula e da membrana que lhe deu srcem. Para ocorrer estaseparação são necessárias novamente proteínas G’s, dinamina (proteína identificadacom as vesículas da endocitose) precisa de energia fornecida pelo GTP.(fig. pág. 717) Portanto, um dos destinos das vesículas que saiem dascisternas trans são os lissossomas (recapitular: qual a função dos lissossomas? Hidrólisede nutrientes, possui enzimas hidrolases, que funcionam em pH ácido). As proteínas vãoentrar na via de secreção (condição essencial - têm que ter obrigatoriamente sequênciasinal que vão fazer com que os ribossomas se liguem à membrana do retículo), estas proteínas vão ter outra marca que as vai associar aos lissossomas, e essa marca é umamanose 6 fosfato. Estas proteínas são normalmente glicosiladas (têm açúcares), quandoexiste uma manose vão ocorrer 2 tipos de reacções enzimáticas: 1 com fosfotransferasee outra com fosfodiesterase, em que à manose vai ser adicionado um grupo fosfatoassociado a um açúcar, neste caso, à N-acetilglicosamina e depois esta vai ser eliminada. O que fica na proteína é uma manose com um grupo fosfato associado a umcarbono6. Portanto a proteína que possui a marca manose-6-fosfato, vai ser reconhecida por outras proteínas, que a vão enviar para os lissossomas. Estas entram no RER, porque têm sequencia sinal, esta sequência sinal vai ser retirada. As proteínas vãocomeçar a ser glicosiladas aqui no RER, vão para as cisternas cis do golgi, onde amanose vai ser fosforilada. (fig. pág. 718, quadro resumo!) Estas proteínas são posteriormente enviadas para as cisternas médias e depois para as cisternas trans, ondeexiste uma proteína que têm um receptor e que reconhece a manose-6-fosfato, e quandohá esta ligação entre as proteínas marcadas e os receptores das enzimas da cisternatrans, as proteínas vão-se acumular numa zona desta cisterna, e nessa zona vão formar-se as vesículas (por um processo que vais ser explicado), em que há o posicionamentoda clatrina, as vesículas formam-se e separam-se por acção da dinamina.Posteriormente, a franja vai ser retirada (as vesículas franjadas) pois já efectuaram a suafunção (formar a vesícula), e quem retira estas vesículas são as proteínas chaperon, quevão desagregar a estrutura de clatrina. Com a retirada das vesículas franjadas, as proteínas Rab e as SNARE ficam disponíveis para se ligarem e haver interacções. Estasvesículas antes de chegarem ao lissossoma, vão se fundir com outras vesículas, provocando a acidificação do meio (por bombas de protões). Esta acidez é suficiente para que a proteína hidrolase e o seu receptor se separe, há portanto dissociação doreceptor com o seu ligando. Depois desta dissociação o receptor dentro de uma vesículavai voltar para as cisternas trans (vai ser reciclado), por sua vez, a proteína hidrolase vaidentro de uma vesícula para o lissossoma e antes de chegar ao lissossoma, perde umgrupo fosfato, havendo fusão da enzima (hidrolase), com o lissossoma.Relativamente aos lissossomas, há doenças lissossomais, relativamente aomau funcionamento dos lissossomas (antigamente pensava-se que eram doençasgenéticas, e tinham maior incidência no forro neurológico, havendo atrasos mentais eacaba por haver uma morte percosse (5/6 anos), actualmente conhecem-se doenças,como por exemplo: Tay Sashs e doença I. Quando havia manifestação destas doenças,concluiu-se que faltavam enzimas que funcionavam ao nível do lissossoma, ou seja,falta de hidrolases, que fazia que não houvesse degradação de um determinado  composto, provocando a acumulação desse composto no lissossoma. O lissossomadeixa de ser funcional e o composto acaba por ser tóxico e as células morrem.Inicialmente afecta o sistema neurológico (sistema nervoso), porque os neurónios não seconseguem dividir. Após o estudo destas doenças, identificou-se o gene que estavaalterado, e fornecia-se a enzima que faltava. Inicialmente utilizou-se células de doentesem que os lissossomas encontram-se com um tamanho maior que o normal, colocavam-se estas células em cultura e aí forneciam-se as proteínas que faltavam. No final daexperiência as células já eram viáveis, e os lissossomas já tinham reduzido de tamanho.Assim, observou-se que a nível da membrana citoplasmática existe um receptor damanose-6-fosfato, e assim, basta que a proteína entre em contacto com o receptor, paraque ocorra a reacção de endocitose e a proteína vem até ao lissossoma. Contudo, emtermos de indivíduos é muito mais complicado, pois não se consegue fornecer proteínasque seja identificadas (é difícil passar pelo sistema imune) e que consigam chegar aosítio pretendido.
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