Os compartimentos intracelulares distinguem-se pela sua morfologia e estrutura e, portanto, possuem um conjunto próprio de ferramentas moleculares para realizarem determinadas funções.
As proteínas são indispensáveis para o desempenho dessas funções (especialização funcional). Excetuando-se algumas poucas proteínas sintetizadas nas mitocôndrias e plastídeos (organelas de vegetais e algas), todas as outras são sintetizadas por ribossomos livres no citosol ou ligados ao retículo endoplasmático.
Uma célula animal típica possui cerca de 10.000 proteínas. Todas precisam chegar ao destino correto para que a célula funcione. Os mecanismos envolvidos no transporte intracelular das proteínas e na sua correta distribuição pelos compartimentos a que pertencem constitui o trafego seletivo de proteínas ou segregação de proteínas.
A maioria das proteínas são sintetizadas nos ribossomos livres no citosol e muitas permanecem no citosol.
Outras podem ter outros destinos:
– Exportação (via secretora)
– Incorporação em compartimentos intracelulares
– Integração em membranas
Célula eucariótica
-Cada proteína recém-sintetizada deve ser entregue especificamente ao compartimento onde atuará.
-Como a célula conseguirá determinar esse endereçamento de forma correta ?
Sequência Sinal
Ela determinara o endereçamento correto através do código molecular. Cada proteína tem uma sequência sinal que indicará para onde ela deve ser direcionada. Essa sequência sinal que é uma sequência especifica de aminoácidos presente na proteína, determina exatamente o direcionamento que cada proteína deve ter dentro do ambiente intracelular de uma célula eucariótica.
OBS: Toda vez que uma proteína não possui uma sequência sinal, ele deverá permanecer no citoplasma e ela será o seu local de atuação.
Transporte de proteínas para organelas
Modalidades de Transportes
Existem três grupos de transportes:
1-Transporte mediado ou transporte mediado por comportas
– Movimento realizado entre o núcleo e o citosol (o núcleo tem uma peculiaridade diferente por ser a única organela que tem contato direito com o citoplasma. As outras organelas são encerradas por membrana plasmática sem tem contato com o ambiente citoplasmático)
2-transporte por translocação proteica
– É o transporte através da membrana das mitocôndrias, cloroplastos, peroxissomos e reticulo endoplasmático ( essa ranslocação pode ser pós-transducional ou co-transducional).
3-Transporte vesicular
-É todo transporte realizado a partir do reticulo endoplasmático seguindo a via (RE- complexo de golgi – lisossomos – membrana plasmática ou secreção – que é uma via de saída e a via de entrada que é todo movimento de entrada a partir de anexação de conteúdo através da membrana plasmática (transporte vesicular).
NÚCLEO
É um envelope nuclear que encerra o DNA e define o compartimento nuclear.
Os complexos do poro nuclear perfuram todo o envelope nuclear fazendo com que o núcleo tenha contato direto com o citoplasma. (não é qualquer molécula que atravessa esse poro)
OBS: A membrana externa do núcleo é adjacente ao reticulo endoplasmático (são conectados)
Transporte de proteínas para o núcleo
Complexos de Poros Nucleares
Cada complexo é composto de um conjunto de cerca de 30 diferentes proteínas (nucleoporinas) que formam o poro nuclear atravessando tanto a membrana externa quanto a interna fazendo uma comunicação direta do interior do núcleo com o citoplasma e na parte externa encontram-se fibrias citosolicas que funcionam como guias para que as proteínas de importação nuclear consigam atravessar esses poros de maneira facilitada.
OBS: A tradução de proteínas numa célula eucariótica ocorre no citoplasma.
Sinais de localização nuclear
As proteínas nucleares, tem um sinal de importação nuclear, que é aquela sequência de aminoácidos especificas que direciona o endereçamento correto. Essa sequência será reconhecida por proteínas especificas que são chamadas de receptores de importação nuclear – IMPORTINAS (família de proteínas que possuem a função de reconhecer essa sequência de sinalização nuclear e direcionar toda proteína que possui toda essa pare dentro do núcleo)
Importação da Proteína Nuclear
- A proteína será traduzida (no citoplasma) possuindo a sequência de sinalização nuclear indicando que essa proteína precisa ser direcionada para o núcleo
- A proteína será reconhecida por uma importina
- A importina migra em direção ao núcleo interagi com as fimbrias (as fimbrias servem como um guia para fazer com que essa proteína associada a esse receptor atravessem o poro)
- No ambiente interno do núcleo ocorre a perda de afinidade entre a importina e a proteína nuclear (a proteína nuclear permanece no núcleo e a importina volta para o ambiente citoplasmático onde sua atividade será reciclada)
Esse processo não ocorre de maneira aleatória, ele é altamente regulado. Pequenas moléculas e solutos conseguem atravessar livremente o poro nuclear, ou seja, o conteúdo intracelular (o conteúdo citoplasmático) é muito semelhante ao que diz respeito a pequenas moléculas e solutos com o ambiente de dentro do núcleo. Isso se dá graças ao poro que faz a comunicação núcleo – citoplasma contudo, materiais com certo tamanho, e peso, que precisam atravessar por esse complexo de poros nucleares, só atravessam se tiverem interagindo com os receptores de importação nuclear.
Hidrólise do GTP
O que guia a entrada e a saída desses receptores é a hidrolise de GTP, demandando gasto de energia. No núcleo existe uma espécie de “porteiro” tanto do lado interno quanto do lado externo do poro nuclear que são as RAN’s GTPase.
Como isso ocorre:
- reconhecimento da importina (ela reconhece o sinal de localização nuclear e se liga a essa proteína).
- direciona essa proteína para dentro do núcleo
- dentro do núcleo a RAN GTPase vai se ligar a um receptor de transporte (importina)
- a proteína nuclear é liberada pela importina dentro do núcleo (perda de afinidade proteína nuclear – importina)
- uma vez que a GTP está ligada ao receptor de transporte, essa importina volta p o citoplasma
- do lado de fora, essa importina associada ao GTP encontra uma RAN-GDP
- essa RAN-GDP fará uma GTPase clivando o GTP em GDP fazendo com que a importina fique livre no citoplasma e possa repetir o ciclo quantas vezes for necessário
Logo, esse movimento de entrada no núcleo, esse movimento de importação de material para o núcleo, chegada de proteínas nucleares, demanda gasto de energia e essa regulação molecular é realizado através da hidrolise de GDP.
Exportação nuclear: caminho inverso da importação
Tudo que o núcleo precisa colocar p fora (citoplasma) também passará pelo complexo de poro nuclear. Porém, enquanto para entrar na célula, a proteína entrava através do receptor importina, para sair o receptor será a EXPORTINA. Logo, haverá um fluxo bidirecional. Sendo assim, haverá materiais que precisarão entrar e outros sair.
Tráfego bidirecional
MATERIAL IMPORTADO:
– Histonas (proteínas) – Nós produzimos histonas em grande quantidade no citoplasma e sendo assim, precisamos envia-las para dentro do núcleo para formar estruturas chamadas nucleossomos e permitir a compactação do material genético.
– DNA – polimerases e RNA – polimerase (enzimas) permitem fazer a replicação e transcrição do DNA que também são produzidas fora e enviadas para dentro do núcleo
– Proteínas de processamento de RNA
– Proteínas Ribossômicas (participam da estrutura dos ribossomos)
MATERIAL EXPORTADO:
– mRNA’s, rRNA’s, tRNA’s ( a transcrição acontece dentro do núcleo mas a tradução acontece no citoplasma) ou seja, esse mRNA precisa ser enviado para o citoplasma para ser traduzido. Os rRNA e os tRNA são produzidos no núcleo e enviados para o citoplasma.
– Subunidades ribossomais ( responsáveis por fazer a síntese proteica são montados dentro do núcleo numa estrutura denominada de nucléolo e essas subunidades, tanto a maior quanto a menor precisam ser exportadas para o citoplasma para que lá possam executar sua função de tradução e síntese proteica.
Bibliografia
Vida A Ciência Da Biologia – Volume I Célula E Hereditariedade – 8 Ed
Vida: A Ciência da Biologia – Vol. 1: Célula e Hereditariedade
https://pt.khanacademy.org/science/biology/cell-signaling/mechanisms-of-cell-signaling/a/introduction-to-cell-signaling
Biologia molecular celular 6 edição
Estudante de Medicina, Fonoaudióloga e Autora do Blog Resumos Medicina
