tráfico vesicular d4.1
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Tráfico
vesicularcelular
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Índice
1. Mecanismos de endocitosis
2. Sistema endosomal y reciclajede receptores
3. Tráfico RE↔ Golgi→
Membrana plasmática
4. Tráfico RE↔ Golgi→
Lisosomas
5. Patologías relacionadas con
el tráfico y almacenaje
Cooper: La célula. Sexta edición.
Biología Molecular de la Célula, 5ª Ed. Bruce Alberts.
Páginas de interés:
http://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/5-endosomas.php
http://www.cun.es/diccionario-medico/terminos/cuerpo-multivesicular
http://www.medicoscubanos.com/diccionario_medico.aspx?q=cuerpo%20multivesicular
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INTRODUCCIÓN La célula necesita mantenercontacto con el medio e
intercambiar sustancias comonutrientes, iones, desechos…INTERCAMBIO DE
SUSTANCIAS
PEQUEÑAS: Transporte pasivo
(sin gasto ATP)a. Difusión simple a
través de la membranab. Difusión facilitada a
través de proteínas(permeasas y de canal)
Transporte activo(con gasto de ATP) apartir de permeasas
INTERCAMBIO DE
MACROMOLECULAS Endocitosis
Exocitosis
MECANISMOS DE ENDOCITOSIS
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Endocitosis
Fagocitosis
Pinocitosis
Endocitosis
mediada porreceptor
Dependiente
de clatrina
Endocitosisde fase fluida
Independientede clatrina:
caveolas
Independiente de
caveolina y clatrinaLa endocitosis es un proceso por el
cual la célula introducemacromolécula desde el medio
extracelular al medio intracelular,rodeando al material que se va a
introducir con una porción demembrana que posteriormente se va a
invaginar. La endocitosis incluye laingestión de partículas grandes, fluidos
o macromoléculas de pequeñotamaño
Macropinocitosis
ENDOCITOSIS
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CARACTERÍSTICAS
Es especifico de algunos tipos decélulas (macrófagos…)
Diferentes funciones: En amebaspara la nutrición, en pluricelulares
principalmente para la defensa En mamíferos la fagocitosis es la
función de dos tipos de leucocitosmacrófagos y neutrofilos (fagocitos
principales). Estos eliminanmicroorganismos de tejidos infectados
o células envejecidas y muertas. La célula engullen partículas
grandes: bacterias, desechos celulareso incluso células
MECANISMO
1
. La partícula se une a unos receptoresde la célula fagocitica
2
. La célula dispara la extensión deseudópodos
3
.Los seudópodos rodean a la partícula yse funden sus membranas, formando
una vesícula (fagosoma)
4
.El fagosoma se une a un lisosomadando lugar al fagolisosoma
5
. Se produce la digestión de la partículaa partir de las enzimas del fagolisosoma
FAGOCITOSIS
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CARACTERÍSTICAS
Lo realizan todo tipo de células eucariotas Introducción de fluidos y macromoléculas de
menor tamaño Existen muchos mecanismos de pinocitosis, el más
conocido: Endocitosis mediada por receptor
Captación selectiva de moléculas específicasmediante la unión a receptores específicos de lasuperficie celular Los receptores se concentran en zonas de lamembrana donde existen depresiones revestidasde una proteína: Clatrina.Cuando el ligando se une al receptor estasdepresiones se invaginan y forman vesículasrevestidas de clatrina La vesícula de clatrina se libera de la clatrina y
si dirige hacia el endosoma para seguir diferentesvías
Existen 20 receptoresdiferentes utilizados en
esta vía.
La dinamina es unaproteína de unión a GTPque interviene en el
proceso de invaginación junto con otras proteínas
denominadas
adaptadoras.
PINOCITOSIS
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Vía independiente de la clatrina Internación de moléculas en caveolas
(pequeñas invaginaciones más que lasde clatrina))
Organizadas por las caveolinas, familiade proteínas que forman las caveolas
Llevan a cabo la endocitosis mediadapor receptores específicos aunque lapropia caveolina funciona a modo dereceptor para moléculas especificascomo el HLD (lipoproteína de altaintensidad)
El colesterol se transporta a travésdel torrente sanguíneo en forma
de lipoproteínas, la más común esla lipoproteína de baja densidad
(LDL).Esta lipoproteína requiere launión de un receptor especifico de
la superficie celular que seacumula en depresiones revestidascon clatrina. La LDL se transporta a
los lisosomas, donde se libera elcolesterol para ser utilizado en la
célula.
PINOCITOSIS
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Vías descubiertas cuando se bloquearon las vías mediadas por clatrina ypor caveolinas
No se conoce en detalle cuales son los mecanismos de selección demoléculas Se sospecha que se pueden concentrar e incorporar moléculas graciasa la acción de las balsas de lípidos. Tampoco se conoce si la formación de estas vesículas es un procesoregulado o no.
Entrada de fluidoextracelular no selectiva
asociada a las endocitosis
mediadas por receptores
Proceso de incorporación de grandes cantidades de fluido extracelular. En lasuperficie celular se crean evaginaciones a modo de ola cuyo sobre la membrana
plasmática y se fusiona con ella formando una gran vesícula interna omacropinosoma. Involucra a los mismos componentes que actúan durante la
fagocitosis (actina y miosina)
VESICULAS INDEPENDIENTES DE CLATRINA Y CAVEOLIA
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SISTEMA ENDOSOMAL: Sistema de vesículasencargado de la clasificación y reparto de moléculas
formado por: vesícula endocitica, endosomatemprano y tardío, cuerpos multivesiculares,
vesículas de reciclajes y lisosomas
PROCESO- Endocitosis → liberación de la vesícula delrecubrimiento → fusión con el endosoma temprano- pH de 6 .5 → el ligando se disocia del receptor yambos se transportan a:
1. Vía de degradación: Endosoma tardío yformación lisosoma (vía de degradación)
2. Reciclaje de membrana: complejos proteicos(receptores y proteínas transmembranas) y lasvesículas
SISTEMA ENDOSOMAL Y RECICLAJE DE RECEPTORES
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Antesala de degradación demoléculas endocitadas
Procedente de endosomastempranos.
Las enzimas hidrolíticasllegan por medio de vesículasprocedentes delAG.
pH mucho más ácido (bombadeH+)
Lisosoma (unión endosomatardío e hidrolasas pH másacido)
Extensiones tubulares en laperiferia
Reciben vesículas deendocitosis, que se despojande la clatrina y se fusionancon ellos
pH ácido (bomba de H+),permite la disociación deligandos de sus receptores.
Varios dominios: fusión yreciclaje de vesículas, salidade vesículas y complejosmembranosos al AG.
ENDOSOMAS TEMPRANOS ENDOSOMAS TARDÍOS CUERPOS MULTIVESICULARES
SISTEMA ENDOSOMAL Y RECICLAJE DE RECEPTORES
Proceden del endosomatemprano Reciben enzimas del AG Forman los endosomastardíos
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1. Endocitosis mediada
por receptores yrevestida con clatrina
2. Captación de LDL3. Invaginación4. Liberación de clatrina5. Fusión con endosoma
temprano6. Separación receptores y
proteínas demembrana del LDL yotras incorporaciones
7. Reciclaje receptores yproteínas (vuelta amembrana) y LDL haciavía de degradación(endosoma tardío ylisosoma)Existen reciclaje de otros receptores como
MP6, TRANSFERRINA…
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REGULACIÓN PORDISMINUCIÓN DEL
RECEPTOR
RECICLAJENEUROTRANSMISORES
TRANCITOSIS
No todos los receptores se reciclan,algunos se degradan con ligando. Ej:
receptores de factores de crecimiento
Los receptores también puedetransferirse a otras partes de la célula
Ej: células polarizadas
OTROS PROCESOS
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Figura 13-23. Transporte anterógrado y retrógrado.
Biología Molecular De La Célula, 5ª Ed. Bruce Alberts.
TRÁFICO RE↔ GOLGI
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Proteínas empaquetadas envesículas recubiertas de COPII
→ Proceso selectivo
Proteínas de membrana: Unióndirecta a las vesículas de COPII
→ Receptores de carga Proteínas solubles: Unión
indirecta a las vesículas deCOPII
Las proteínas mal plegadas oensambladas se unen achaperonas que las retienenen el ER.
Figura 13-20. Reclutamiento de las moléculas de cargaen vesículas de transporte del ER.
Biología Molecular De La Célula, 5ª Ed. Bruce Alberts.
50 nm Vesícula de transporte200 proteínas de carga
diferentes
TRANSPORTE ANTERÓGRADO
RECLUTAMIENTO DE PROTEÍNAS EN VESÍCULAS DE TRANSPORTE
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FORMACIÓN DE AGREGADOS TUBULARES
Vesículas → Fusión homotípica → Agregados túbulo-vesiculares
Los SNARE complementarios provocan la fusión de las membranas Las proteínas Rab regulan la extensión de la fusión homotípica
Los agregados túbulo-vesiculares son transportados mediante microtúbulos
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TRANSPORTE ANTERÓGRADO
Algunas proteínas residentes en el ER que escapan son devueltas al ER mediante un procesode transporte vesicular anterógrado.
Se inicia en agregados túbulo-vesiculares y continúa en cada región del complejo de Golgi.
Cubiertas COPI.
Figura 13-24. Modelo de la recuperación de lasproteínas residentes del ER. (B)
Biología Molecular De La Célula, 5ª Ed. Bruce Alberts.
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Receptor KDEL Captura las proteínas de
agregados túbulovesiculares y Golgi
residentes del ER, que hanescapado, y las transportaen vesículas recubiertas deCOPI de vuelta al ER.
Figura 13-24. Modelo de la recuperación de las
proteínas residentes del ER. (A).Biología Molecular De La Célula, 5ª Ed. Bruce Alberts.
Electromicrografía de una sección ultrafina:Transición entre el ER y el complejo de Golgi
Electromicrografía de una secciónde agregados túbulo-vesiculares
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TRANSPORTE A TRAVÉS DE GOLGI
Modelo de transporte vesicular Modelo de maduración de cisternas
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PROCESO DE CLASIFICACIÓN DE PROTEÍNAS EN GOLGI
1. Proteínas marcadas conM6P → lisosomas
↓
Vesículas recubiertas de
clatrina
2. Proteínas secretoras →vía de exocitosis
regulada.↓
Vesículas secretoras
3. Proteínas sin señalespecífica → vía de
exocitosis constitutiva↓
Vesículas
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GOLGI→ LISOSOMAS
LISOSOMAS Contienen moléculas cuyo destino es la
degradación, que se incorporan por: Corpúsculos membranosos con
dimensiones variables. Contienen hidrolasas ácidas (pH=5) Bomba de ATP en su membrana.
1. Endocitosis2. Fagocitosis
3. Autofagia
Figura 13-27. Visualización
histoquímica de los lisosomas.
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Figura 13-44. Transporte a los lisosomas de lashidrolasas ácidas recién sintetizadas.
Biología Molecular De La Célula, 5ª Ed. Bruce Alberts.
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GOLGI→MEMBRANA PLASMÁTICA
La EXOCITOSIS es la fusión de vesículas producidas principalmentepor el aparato de Golgi con la membrana plasmática.
CONSTITUTIVA REGULADA
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VESÍCULAS SECRETORAS
Almacena productos procedentes de célulassecretoras especializadas (moléculas
pequeñas o proteínas de secreción) Se forman a partir de la red trans del Golgi
por gemación Liberan su contenido al exterior celular en
respuesta a una señal (mensajero químico) Incremento transitorio de la concentración
de calcio intracelular.
Figura 13-65. Formación de las vesículas de secreción.
Biología Molecular De La Célula, 5ª Ed. Bruce Alberts.
Las vesículas permanecen en el interiorcelular. Cuando reciben la señal para suliberación se dirigen hacia regiones concretasde la membrana de la célula.
El citoesqueleto, mediante proteínas motoras,transporta las vesículas secretoras hasta sulugar de fusión.
SINAPSIS NEURONAL
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LIBERACIÓN DE MOLÉCULAS AL EXTERIOR CELULAR
1.Fusión de la membrana de la vesícula con la membrana
plasmática, de la cual terminará por formar parte.
2. Modelo “kiss and run”
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PATOLOGÍAS RELACIONADAS CON EL TRÁFICO Y ALMACENAJE
El estrés en el EResta relacionado con
enfermedadesneurodegenerativas
Obesidad
Párkinson
Diabetes
Cáncer
Relacionadascon el Aparato
de Golgi
Mucolipidosis de tipo II
- Malformaciones.
- Retraso en elcrecimiento.- Falta del tono muscular.- Fallecimiento.
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PATOLOGÍAS RELACIONADAS CON DISFUNCIONES DE LOS LISOSOMAS
1. POR ROTURA
GOTA: Acumulación de cristales deurato monosódico . → Artritis muydolorosaTres tipos:
· Ataque de gota.· Gota intercrítica.· Gota tofácea crónica.
SILICOSIS: Depósito de polvo desílice en los pulmones.- Carácter irreversible.- Inflamación crónica.- Citotoxicidad.- Fibrosis pulmonar.- Enfermedad del trabajador.
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2. POR ACUMULACIÓN
ESFINGOLIPIDOSIS:
PATOLOGÍAS RELACIONADAS CON DISFUNCIONES DE LOS LISOSOMAS
ENFERMEDAD DE FABRY
- Déficit de α-galactosidasa A.
- Defecto genético en el cromosoma X.- Manifestaciones clínicas: ardor en las
palmas de las manos, disminución desudoración, intolerancia al calor y al ejercicio,aparición de angioteratomas, fallo renal yopacidad de la córnea. -Enfermedadincurable
ENFERMEDAD DE GAUCHER
- Déficit en glucocerebrocidasa
- Tres variantes: I, II y III- Enfermedad incurable- Afecta al SN
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PATOLOGÍAS RELACIONADAS CON DISFUNCIONES DE LOS LISOSOMAS
ENFERMEDAD DE TAY-SACHS
- Afecta al SNC
- Carácter hereditario, autosómico recesivo.- Incapacidad de producir hexosaminidasa-A- Síntomas: temblor de manos, dificultad alhablar, debilidad muscular, sordera, ceguera,
crisis epilépticas, apatía y retrasos decrecimiento.
ENFERMEDAD DE NIEMANN-PICK
- Déficit de esfingomielinasa
- Hereditaria autosómica recesiva.- Tipos: A, B, C, D- Síntomas: dificultad al hablar y andar,
dificultad intelectual, insuficiencia
respiratoria y desconexión del medio.
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PATOLOGÍAS RELACIONADAS CON DISFUNCIONES DE LOS LISOSOMAS
GLUCOGENOSIS
ENFERMEDAD DE POMPE
- Hereditaria autosómica recesiva
- Déficit de glucosidasa lisosómica.- Tres variedades: infantil, juvenil yadulta.- Manifestaciones: complicacionescardíacas y respiratorias.
TIPO I O SÍNDROME DE HURLER (MPS I)
- Enfermedad congénita
- Déficit de alfa-L-iduronidasa- Provoca acumulación de mucopolisacaridos en lascélulas del tejido conectivo, incluido cartílago yhueso.- Tipos: severa, moderada y atenuada.
TIPO II O SÍNDROME DE HUNTER (MPS II)
-Déficit de iduronosulfato sulfatasa.
- Genética recesiva ligada al cromosoma X.-Síntomas:: hernias inguinales, infecciones del oído,moqueo y resfriados.
MUCOPOLISACARIDOSIS
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GLUCOPROTEINOSIS
PATOLOGÍAS RELACIONADAS CON DISFUNCIONES DE LOS LISOSOMAS
GALACTOSIALIDOSIS- Enfermedad congénita y
hereditaria.- Tipos: infantil temprana,tardía y juvenil o adulta.- Síntomas: hepatomegalia,
ascitis, trastornos delesqueleto y pérdida devisión.
SIALIDOSIS-Tipo I: contracciones
musculares involuntarias,manchas rojas en retina, etc.- Tipo II: Ascitis,hepatomegalia ,esplenomegalia y muerteprecoz.
FUCOSIDOSIS-Enfermedad genetica.-Síntomas: dismorfia facial,retraso mental grave,hepatomegalia,alteraciones en el
desarrollo óseo y sordera.
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