Transporte al retículo endoplásmico rugoso

Transporte al RE

Los polirribosomas están libres en el citoplasma hasta que asoman los primeros 70 aminoácidos del péptido naciente conteniendo el péptido señal N-terminal de características similares al péptido líder de los procariotas. Esta señal es reconocida por un complejo proteico de gran tamaño (325 kDa) denominado partícula de reconocimiento de señal (SRP). La SRP es una ribozima que está formada por 6 proteínas y el RNA 7SL (o scRNA) de 300 nt esencial para la función puesto que es el que reconoce directamente la secuencia señal.

La unión entre el péptido señal y la SRP (mediante el dominio de la derecha) detiene temporalmente la traducción (está mediado por la intervención de la secuencia Alu del RNA 7SL en el dominio de la izquierda) para impedir que se complete la síntesis de la proteína en el sitio incorrecto, así como el plegamiento incorrecto de la cadena polipeptídica. El SRP se asocia a la proteína de anclaje (o proteína receptora de SRP) en el RER que sirve para que el péptido naciente se inserte en la membrana del RER. La proteína de anclaje es un heterodímero con capacidad de unir GTP para aumentar su afinidad por SRP. Sin embargo, cuando lo hidroliza, pierde esta afinidad y permite que el ribosoma con el péptido naciente pase al receptor del ribosoma (translocasa o riboforina). La riboforina reconoce la subunidad mayor del ribosoma y media la entrada del péptido naciente al interior del RER, actuando de poro. La SRP liberada puede volverse a utilizar, en lo que se denomina ciclo de la SRP. Existe un homólogo bacteriano de la SRP con menos componentes, pero cuyo RNA está relacionado también con el 7SL; parece que se necesita para mantener algunas proteínas secretables en una conformación que les permita interaccionar con el aparato secretor. Esto y que sea un ribonucleoproteína indican que apareció muy pronto en la evolución, cuando todavía era un mundo RNA.

 

Cuando se está transportando la proteína, una peptidasa de la cara luminal elimina la secuencia señal. Si la proteína tiene varios dominios hidrófobos, queda anclada a la membrana del RER. Si la proteína presenta el motivo KDEL (Lys-Asp-Glu-Leu) en el extremo carboxilo, su localización definitiva es el retículo endoplásmico, y no pasará al Golgi

Recuerda que aquí en el RER empiezan a N-glucosilarse aquellas proteínas que tengan la señal correspondiente, y que esta glucosilación es importante para la localización posterior de la proteína.

 

Transporte en vesículas

Las proteínas que entran en la luz del RER si que este sea su destino definitivo buscan una región de la membrana del RER en la que no haya ribosomas que se conoce como elemento de transición. La membrana del RER comienza a rodear dicho péptido y acaba por encerrarlo en una vesícula que se desprende del orgánulo y se dirige a la cisterna más cercana que es la cara cis del aparato de Golgi. En cada uno de los sacos del Golgi se va produciendo la glucosilación (tanto en N como en O) de las proteínas. También se producirán otras modificaciones postraduccionales como fosforilaciones, sulfataciones y proteólisis. Las proteínas que no se van a quedar en el Golgi lo abandonarán desde su cara trans mediante la formación de vesículas de transporte y vesículas de secreción.

Las hidrolasas ácidas cuyo destino son los lisosomas aparecerán en vesículas de transporte gracias a que en su oligosacárido tienen manosa-6-fosfato. En regiones de la cara trans del Gogli aparece una proteína, la clatrina, entre las que se intercalan los receptores de la manosa-6-fosfato. Después comienza a emerger la vesícula rodeada de clatrina que contiene el receptor unido a la proteína lisosómica que se funde con los endosomas formados desde la membrana plasmática. Se baja el pH de la vesícula de fusión, con lo que se activa la hidrolasa y se pierde el recubrimiento de clatrina.

En las vesículas de secreción irán aquellas proteínas que no se han marcado para retenerse en la célula. Se desprenden de la cara trans del Golgi y se fusionan con la membrana plasmática, por lo que, además de secretar proteínas, se añaden componentes a la propia membrana celular. Dado que se glucosilaron mientras estaban en el Golgi, los residuos de polisacáridos se dirigirán hacia la superficie de la célula, lo que confiere una notable asimetría en la composición de la membrana celular.

En la secreción constitutiva, las vesículas de secreción se secretan nada más formarse, y su contenido suelen ser componentes de la matriz extracelular (colágeno, elastina, fibronectina...). En cambio, hay otras proteínas que, estando en las vesículas, solo se liberan en determinados momentos en un proceso conocido como secreción regulada o exocitosis. Las vesículas se mantienen en el citoplasma sin secretarse, y se conocen como gránulos, hasta que se recibe el estímulo adecuado para su secreción. Un ejemplo típico es la insulina.

Localizaciones múltiples

Existen proteínas que aparecen en más de un compartimento celular. A veces, las codifican diferentes genes, pero es frecuente que sea un único gen el que determina ambos tipos. Que un gen de los dos productos puede ser por ayuste alternativo del extremo 5’ del hnRNA o porque el mRNA transcrito puede sufrir un inicio de transcripción alternativo. También se presentan casos en los que la señal no es perfecta, por lo que la proteína puede localizarse erróneamente en dos compartimentos diferentes, como es el caso de las proteínas mitocondriales y cloroplastídicas.


Autor: M. Gonzalo Claros