CITOSOL O MATRIZ CITOPLASMÁTICA

La célula eucariótica encuentra dividida en varios compartimentos de los cuales el más destacado es el núcleo. La parte que no corresponde al núcleo, el citoplasma, puede ser subdividida en dos espacios: el que queda encerrado en los organelos y el citosol

El citosol es considerado como el verdadero medio interno intracelular y se extiende desde la envoltura nuclear hasta la membrana plasmática y llena el espacio no ocupado por el sistema endomembranoso , las mitocondrias, peroxisomas y otros organelos.

Representa un 50% del volumen del citoplasma y su pH es de 7.2

En el citosol existe una gran variedad de componentes.Mediante técnicas fraccionamiento celular se obtiene las fracciones: nuclear, mitocondrial y microsómica y una fracción fluída (fracción soluble) que contiene los componenentes citosólicos

Alli se detectan :• Inclusiones• Elementos del citoesqueleto• Gran número de enzimas y complejos enzimáticos• Moléculas que conducen señales dentro de la célula.• Componentes de la síntesis de proteínas: Ribosomas, ARNms ARNt.• Proteínas Chaperonas• Proteasomas

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En el citosol se encuentran algunas macromoléculas o agregados macromoleculares que se denominan inclusiones las cuales carecen de membrana y se pueden ver con el microscopio. Ej gránulos de Glicógeno o glicosomas que son moléculas de glicógeno mas enzimas que participan en su metabolismo

Otras células contienen gotitas de grasa, pigmentos, granulos de lipofucsina. Algunos componentes del vitelo de los oocitos son inclusiones

LAS PROTEINAS CHAPERONAS AYUDAN A LAS PROTEÍNAS

CITOSÓLICAS EN SU OPORTUNO Y ADECUADO PLEGAMIENTO

Aún cuando las cadenas polipeptídicas contienen la información que determina su estructura tridimensional se necesita de la intervención de las proteínas denominadas chaperonas para que su plegamiento se haga sin alteraciones

Existen tres familias principales de chaperonas denominadas hsp60, hsp70 y hsp90 ( hsp por heat shock proteins). Se incrementan en células sometidas a golpe de calor u otros factores de estrés metabólico. Ayudan a renaturalizar las proteínas que son afectadas. El número corresponde al peso molecular de la primera chaperona descubierta en cada grupo.

En el citoplasma,cuando una cadena polipeptídica, sin péptido de señal, sale del ribosoma se le asocian chaperonas hsp70 para evitar plegamientos prematuros (muchas veces errados) y para evitar que se unan a otras moléculas inapropiadas. Estas chaperonas son monoméricas y presentan un surco en el que se ubica la parte de la proteína que tiene que ser tratada.

Una vez sintetizadas las proteínas se desprenden de la hsp70 y se unen a la hsp60 que es polimérica , formada por unidades idénticas (chaperoninas). Forman una especie de tubo donde se aloja la proteína , esta así se aisla y asegurándose su plegamiento espontáneo correcto.

Finalmente esta se libera y se hace residente en el citosol. Las proteínas destinadas a las mitocondrias y a los peroxisomas se desplazan acompañadas de chaperonas hsp70.

Chaperonas hsp60 mostrando las unidades chaperoninas

Una proteína recién sintetizada rápidamenteadopta el estado de “glóbulo fundido” Los plegamiento posteriores ocurren mas lenta mente y por varias vías, algunas de las cuales alcanzan el final sin la ayuda de chaperonas.

Otras nunca se pliegan correctamente. Estas son reconocidas y degradadas por enzimas proteolíticas

Participación de las chaperonas durante el transporte de proteínas. Un polipéptido parcialmente plegado es transportado del citosol a una mitocondria. Las chaperonas citosólicas estabilizan la configuración desplegada. Las chaperonas mitocondriales facilitan el transporte y el plegamiento posterior de

la cadena polipéptidica dentro del organelo

Transporte proteínas hacia mitocondria. Las proteínas son direccionadas a las mitocondrias por una presecuencia amino terminal que contiene aminoácidos cargados positivamente.

Las proteínas son mantenidas en un estado parcialmente plegado po su asociación con una Hsp70 citosólica y son reconocidas por un receptor de la superficie de la mitocondria. Las cadenas polipeptídicas no plegadas son entonces translocadas a través de un complejo de la membrana externa: Tom (Translocador de la M. externa), luego son transferidas al complejo Tim de la membrana interna.

La presecuencia es clivada por una proteasa de la matriz y se les une una Hsp70 mitocodrial a medida que cruzan por la membrana interna, terminando la translocación.

Entonces Hsp60, dentro de la matriz, facilita el plegado final del polipéptido importado

Inserción de las proteínas en la membrana de las mitocondrias.

Las proteínas direccionadas hacia las membranas mitocondriales poseen secuencias “stop transfer” que detienen su translocación a través de los complejos Tom o Tim y las incorporan ya sea en la membrana externa o la interna

Proteínas del espacio intermembranoso. Las proteínas pueden ser direccionadas al espacio intermembranoso por varios mecanismos. Algunas (I) son translocadas a través del complejo Tom y liberadas al espacio intermembranoso. Otras proteínas (II) son transferidas del complejo Tom al complejo Tim, pero ellas contienen secuenncias de “stop transfer” que detienen la translocación a través del complejo Tim. Estas señales son entonces clivadas para liberar las proteínas al espacio intermembranoso.

Finalmente otras proteínas (III) son translocadas totalmente hasta la matriz, allí se remueve la presecuencia exponiendo una secuencia de señal hidrofóbica que direcciona la

proteína de vuelta a través de la membrana interna hasta el espacio intermembranoso.

En el citosol existe un sistema que es contrario a la acción de los ribosomas…degrada proteínas. Algunas de ellas mal plegadas, se dañaron o que ya cumplieron su función, son degradadas por un complejo enzimático denominado proteasoma. Está formado por varias proteasas que forman una especie de túnel que presenta una antecámara. Para ingresar en el proteasoma las proteínas deben unirse a varias moléculas de un polipéptido denominado ubiquitina.

Este complejo es reconocido por la antecámara, donde se desenrolla la proteína y pasa al túnel donde es degradada. Por el otro extremo del túnel emergen pequeños oligopéptidos

PROTEASOMAS

Micrografías electrónicas de Proteasomas

. Cyclin degradation during the cell cycle

Los proteosomas, por su capacidad de degradar proteínas, intervienen en aspectos claves del metabolismo celular, entre ellos:

• la remoción de proteínas anómalas• el control del ciclo celular• la diferenciación celular• la apoptósis• el procesamiento de los antígenos

Por otra parte se encuentran relacionados a numerosos procesos patológicos, entre ellos:

• enfermedades autoinmunes• Parkinson• Alzheimer• infección por VIH• opacificación del cristalino