APARATO DE GOLGI

1) Estructura del Golgi

El aparato de Golgi es un orgánulo membranoso constituido por un conjunto de sáculos aplanados o cisternas, delimitados por una unidad de membrana, y vesículas asociadas. Los sáculos se agrupan en pilas de 5 a 10 unidades que se denominan dictiosomas, los cuales suelen presentar una superficie cóncava y otra convexa, y están conectados entre sí. Las cavidades están delimitadas por una membrana unitaria y están llenas de fluido. En el aparato de Golgi se distinguen dos superficies o caras:

• Cara cis o proximal (de formación): es la cara orientada hacia el RE, a la que se unen las vesículas de transición, cargadas de productos almacenadas en el RE.
• Cara trans o distal (de maduración): relacionada con la formación de vesículas de secreción.

El aparato de Golgi está relacionado estrechamente con las vías de endo y exocitosis.

2) Tipos de vesículas en el aparato de Golgi

2.1.- Según su localización

a) Vesículas de transición: del RE al Golgi

b) Vesículas de retorno: de Golgi al RE

c) Vesículas de transporte: entre las cisternas del Golgi

d) Vesículas de secreción: de la red trans-Golgi a la membrana plasmática

2.2.- Según su envoltura

2.3.- Formación una vesícula recubierta de COPII

1º) La proteína Sar1-GDP inactiva y soluble se une a un Sar1-GEF en la membrana del RE, que sustituye su GDP por GTP, activando así la Sar1.

2º) La Sar1-GTP activa se une ahora por su tallo lipofílico a la cara citosólica de la membrana del retículo.

3º) Esta Sar1-GTP se une a un complejo de dos proteínas de cubierta COPII: Sec23 y Sec24 que constituyen la cubierta interna, y a continuación un complejo de dos proteínas COPII adicionales: Sec13 y Sec31 forman la cubierta externa.

4º) Por último, por un proceso de fusión posterior la vesícula se separa de la membrana del RE.

2.4.- Formación de vesículas de retorno

Las proteínas solubles residentes en el RE que escapan al Golgi, son devueltas al RE mediante el siguiente sistema de transporte vesicular:

1º) Los receptores KDEL, localizados en la membrana del RE, son transportados mediante vesículas cubiertas de COPII a la membrana del aparato de Golgi.

2º) Una vez en el aparato de Golgi, los receptores KDEL son capaces de reconocer la secuencia KDEL de proteínas solubles del RE que han pasado por error al complejo de Golgi, y se unen a estas secuencias.

3º) A continuación, los receptores KDEL empaquetan todas las proteínas que presenten esta secuencia en vesículas de transporte retrógrado cubiertas de COPI, que llevarán las proteínas solubles de vuelta al RE.

2.5.- Relación del citoesqueleto con el transporte vesicular

Los agregados túbulo-vesiculares se desplazan a lo largo de los microtúbulos transportando proteínas desde el RE al complejo de Golgi. Cubiertas de COPI participan en la formación de vesículas que vuelven al RE.

2.6.- Mecanismos moleculares del transporte vesicular

En la membrana de las vesículas hay una familia de proteínas transmembrana que se agrupan en zonas concretas, que permiten que la vesícula reconozca la membrana con la que se tiene que fusionar, son las SNARE. En la vesícula están las v-SNARE, que reconocen a las t- SNARE del compartimento con el cual tienen que fusionarse (compartimento diana).

3) Funciones del aparato de Golgi

3.1.- Modificación de glicoproteínas con N-oligosacáridos

Distinguimos dos tipos de oligosacáridos unidos a la Asp (N-oligosacáridos): los oligosacáridos ricos en manosa y los complejos. Ambos comparten una región central que contiene normalmente dos N-acetilglucosaminas.

Retículo Endoplasmático: el procesamiento comienza en el RE donde se eliminan 3 restos de glucosa del oligosacárido transferido inicialmente a la proteína por acción de glucosidasas I y II. Además la manosidasa de la membrana del RE elimina un determinado residuo de manosa.

Dictiosomas del Golgi: aquí la manosidasa I elimina 3 residuos más de manosa y la N-acetilglucosamina transferasa I añade un residuo de N-acetilglucosamina, que permite que la manosidasa II elimine dos residuos más de manosa. Así se obtiene el núcleo final del oligosacárido complejo constituido por tres manosas, al que posteriormente se añadirán residuos de N-acetilglucosamina (2), galactosa (3) y ácido siálico o NANA (3, carga -).

• Importancia de la glicosilación de las proteínas

Los azúcares:

a) Aumentan la hidrosolubilidad de las proteínas y las orienta hacia el medio acuoso

b) Estabiliza a las proteínas de membrana

c) Protege a las proteínas del ataque de enzimas

d) Actúan como marcadores moleculares reconocidos por patógenos

e) Marcan proteínas envejecidas

3.2.- O-glicosilación

Los azúcares se añaden a los aa Ser o Thr (grupos OH) nunca a la Asp de las proteínas.

• Son azúcares activados.
• También intervienen glucosiltransferasas.
• El primer es N-acetil galactosamina y a continuación un nº variable de azúcares.

3.3.- Sulfatación en la cara trans

• Sulfatación de las glicoproteínas que forman los proteoglicanos de la matriz extracelular: estas se liberarán por secreción constitutiva.
• Sulfatación de diversas proteínas de membrana y de secreción (en el aminoácido Tyr).

3.4.- Proteolisis

• Consiste en el fraccionamiento de precursores inactivos para dar lugar a proteínas activas.
• Comienza en la red trans del Golgi y continúa en las vesículas.
• La realizan proteasas unidas a la membrana.
• Cortan por los pares de aa Lys-Arg o cualquier combinación de los mismos.

4) Compartimentación del Golgi

CIS: -3manosas y fosforilación de azúcares lisosomales.

MEDIAL: +N-Acetil glucosamina x2 y – 2 manosas.

TRANS: +3Galactosas, + 3 NANA y Sulfatación: azúcares y proteínas.

RED TRANS: Sulfatación de tirosinas y carbohidratos y clasificación en lisosomas, membrana plasmática y vesículas de secreción.

5) Modificación y transporte de enzimas lisosomales

Las hidrolasas lisosomales, sintetizadas en polisomas adheridos al RER, pasan a la cara cis del aparato de Golgi mediante vesículas cubiertas de COPII.

• En la red cis se añade un grupo fosfato a la manosa en el C6 para marcarla, formando así la manosa-6-fosfato.
• En la red trans hay unos receptores específicos que reconocen la M6P y van empaquetando las hidrolasas en vesículas cubiertas de clatrina.
• Estas vesículas van a los lisosomas donde se disocian hidrolasa y receptor por el pH ácido. Por último se elimina el grupo fosfato y los receptores son reciclados y enviados a la red trans de nuevo.

Marcaje de hidrolasas lisosómicas (M6P)

a) La hidrolasa lisosómica, que lleva unido un N-oligosacárido con un residuo de manosa terminal, se une al lugar de reconocimiento de la GlcNAc fosfotransferasa gracias a su región señal. Al mismo tiempo, se nos une una molécula de UDP-GlcNAc.

b) Transferencia del grupo GlcNAc-P a una manosa del lugar catalítico del enzima.

c) Liberación de la hidrolasa lisosómica con un grupo GlcNAc unido a una manosa del oligosacárido.

6) Transporte de proteínas de la membrana y de secreción

En la red trans del Golgi se llevan a cabo tres procesos de clasificación de proteínas:

a) Direccionamiento mediado por una señal hacia los lisosomas: las proteínas marcadas con M6P son dirigidas hacia los lisosomas mediante vesículas recubiertas de clatrina.

b) Direccionamiento mediado por una señal hacia vesículas de secreción (secreción regulada): vesículas recubiertas de clatrina.

c) Vía de secreción constitutiva: vesículas cubiertas de COPI. En células polarizadas, son dirigidas las proteínas hacia un polo específico de la célula.

6.1.- Secreción desde el Golgi

Distinguimos dos tipos de secreción:

a) Constitutiva: presente en todas células. Mediante esta vía se nutre a la membrana de proteínas y lípidos, y también se segregan continuamente proteínas solubles.

b) Regulada: solo en células específicas. Las proteínas se almacenan en vesículas de secreción hasta que una señal extracelular estimula su secreción.

6.2.- Formación de vesículas de secreción regulada

Las proteínas de secreción son clasificadas y altamente concentradas en vesículas de secreción mediante 2 mecanismos:

a) En primer lugar se agregan en el ambiente iónico de la red trans.

b) En segundo lugar, un exceso de contenido luminal y de membrana que está presente en todas las vesículas inmaduras es recuperado mediante vesículas revestidas de clatrina a medida que la vesícula de secreción va madurando.

6.3.- Clasificación de las proteínas de la membrana plasmática

En una célula polarizada las proteínas sintetizadas pueden alcanzar su dominio de la membrana plasmática mediante dos vías:

a) Vía directa (enterocitos): las vesículas se hacen directamente y pueden ir al dominio apical o al basolateral.

b) Vía indirecta (hepatocitos): la proteína es recuperada del dominio inapropiado de la membrana plasmática por endocitosis y luego es transportada al dominio correcto vía endosomas tempranos.

6.4.- Señales de clasificación de las proteínas de membrana

a) Dominio apical: se concentran en vesículas que se originan en microdominios de la membrana del Golgi, en los cuales hay: glucoesfingolípidos, colesterol, proteínas con enlace GPI, proteínas con dominio trasmembrana muy largo y lectinas.

b) Dominio basolateral: tienen señales de clasificación en la región citosólica: Tyr en posición conservada y 2 Leu adyacentes.

• Los glucolípidos y el colesterol forman microdominios en la membrana del Golgi, en los que la membrana se ensancha y se introducen proteínas transmembrana. Estos dominios serán incluidos en vesículas de transporte que los llevan hasta el polo apical de la membrana plasmática. Estos dominios se estabilizan gracias a las lectinas.

PROCARIONTES: 70S 54 PP Y 3 rRNA. menor: 30S pp:21 y 1rRNA 16S. MAYOR: 50S,, 31pp y 2rRNA 5S Y 23S

EUCARIONTES: 80S 83PP Y 4rRNA: menor 40S, 33pp y rRNA 18S. MAYOR: 60S, 50 pp rRNA: 5S, 5,8 Y 28 S

GroEL bact TCP1 citosol de vert, BIP Y hsp60