Formación de Vesículas Recubiertas por Clatrina

Está regulada por proteínas GTPasas (ARF en clatrina y COPI y Sar1 en COPII) que reclutan proteínas adaptadoras, que son las que interaccionan con las proteínas cargo y con el coatómero (la proteína de la cubierta). Estas vesículas tienen una estructura en doble capa, una capa más interna cercana a la membrana plasmática compuesta por proteínas adaptadoras y una capa más externa alejada de la membrana plasmática que es el coatómero (clatrina, COPI o COPII).

Para que ocurra la gemación de la vesícula de coatómero es necesario que participen otro tipo de proteínas: las dinaminas, capaces de polimerizar en forma de anillo alrededor del cuello de estas vesículas en formación y catalizan la hidrólisis de GTP, produciéndose el movimiento de constricción de la vesícula que finalmente provoca su escisión. Las proteínas Rab (GTPasa) reconocen el receptor en su destino = permiten el reconocimiento y unión de la vesícula con la membrana destino. La fusión necesita la interacción de proteínas SNARE (v-SNARE (la de la vesícula) y t-SNARE (membrana).

Transporte de Enzimas Lisosomales

Las hidrolasas lisosomales se reconocen y se seleccionan en la red del trans Golgi gracias a que, en las células animales, estas hidrolasas presentan un solo marcador en forma de grupos manosa-6-fosfato, los cuales solo se añaden a los N-oligosacáridos de estas enzimas lisosomales solubles a medida que pasan a través del lumen de la red cis Golgi.

La mayoría de las enzimas lisosomales son glicoproteínas N-derivadas que se sintetizan en el RE y una vez sintetizadas son reconocidas en el aparato de Golgi por otras enzimas y se fosforila una de sus manosas, dando lugar a la manosa-6-fosfato. En la red del trans Golgi existen unos receptores de los grupos manosa-6-fosfato que serán reconocidos por las vesículas recubiertas de clatrina. La vesícula se escinde por despolimerización de la cubierta y ahora puede fusionarse con el endosoma tardío. El endosoma tardío tiene un pH ligeramente ácido (aprox 6), a cuyo pH el receptor deja de tener afinidad por el receptor de la hidrolasa ácida, con lo que se libera y recicla. Ahora serán reconocidos por otras vesículas adaptadoras que ensamblarán otras vesículas, ahora de tipo COPII. Una vez se ha separado, el endosoma madurará hacia el lisosoma.

Balsas Lipídicas

Las balsas lipídicas son dominios especializados de la membrana plasmática donde existe un aumento proporcional de la concentración de colesterol y esfingolípidos, de tal manera que esos dominios son especialmente rígidos y, además, ese tipo de balsas atrae a proteínas específicas. El colesterol participa de la formación de dominios especializados en la membrana plasmática, donde por afinidad se crean plataformas proteicas de señalización. Están poco delimitadas. Funcionalmente son muy importantes en la señalización celular y el dinamismo de la membrana plasmática.

El Nucléolo

El nucléolo es la estructura del núcleo más claramente visible en tinciones generales. Tiene un tamaño de entre 1-2 μm, por lo que ocupa una gran porción del núcleo celular. Presenta una alta concentración de cromatina y proteínas, por lo que se observa como una zona electrodensa = molecularmente es muy denso por una alta concentración de proteínas y ARN ribosómico, el cual se ensambla a las unidades ribosómicas que se sintetizan en el núcleo. Es el lugar donde se sintetiza la mayor parte del ARN ribosómico y donde se ensamblan las subunidades ribosómicas. Está formado por proteínas y ADNr. Normalmente aparece como esférico, centrado y único, pero puede haber excepciones.

La Envoltura Nuclear

La envoltura nuclear separa el nucleoplasma del citoplasma y está compuesto por una doble membrana: una membrana externa continua con el RER (que presenta ribosomas asociados) y una membrana interna (interacciona con la cromatina y la lámina nuclear). Entre estas dos membranas hay un espacio perinuclear de unos 25-40 nm (también denominado cisternas perinucleares), que es continuo con el lumen del RE.

La gran característica de la envoltura nuclear es la presencia de poros nucleares o complejos de poros (mucho más grandes que los canales, además de que son masivos), que atraviesan esa envoltura nuclear. A través de estos poros se consigue el paso específico y regulado de moléculas entre el citosol y el nucleoplasma. Son los puntos de contacto entre la membrana nuclear interna y externa.

Otro componente de la envoltura nuclear en la lámina nuclear (la cual es un tipo de citoesqueleto), que consiste en una red proteica de filamentos intermedios, unida a la membrana interna del núcleo. Esta lámina nuclear aporta consistencia y lugares de anclaje para la cromatina.

Importación de Proteínas al Núcleo:

1. El GDP tiende a entrar. Esto lo hace uniendo la carga a carioferinas (es la importina intermediaria entre Ran y el cargo). La carioferina reconoce al cargo y tiene su propio gradiente = Complejo Cargo-Carioferina-Ran-GDP
2. Cargo entra con la importina. Son las importinas las que interaccionan de manera específica con las nucleoporinas.
3. La importina se une al Ran-GTP y expulsa el cargo. Cuando está en el dominio nuclear, el cargo no se libera hasta que no se incorpora una proteína Ran-GTP. Para soltar la importina al cargo se une a Ran-GTP, el cual se forma gracias al factor Ran-GEF. Esta proteína importina tiene, por tanto, un dominio de afinidad con la molécula carga y otro con la Ran-GTP. Cuando se une la Ran, expulsa a la molécula carga, de tal manera que esta se quedaría en el núcleo.
4. El complejo Ran-GTP-Carioferina sale del núcleo, volviendo al citoplasma gracias al gradiente RAN-GTP/GDP.
5. Ran-GTP y la importina se separan. Para separarse actúa la proteína Ran-GAP la cual desfosforila Ran-GTP a Ran-GDP (MOMENTO EXACTO DE GASTO ENÉRGÉTICO). Al fosforilarse la importina pierde afinidad y se libera para unirse a otro cargo, retomando el ciclo.

Ciclo de Ran:

El transporte de las moléculas a través del poro es un transporte selectivo pasivo facilitado, ya que existe un gasto de energía, pero no es el poro el encargado de ese gasto de energía. El transporte de Ran no supone un gasto como tal, pasa por gradiente. El gasto de energía se da al generar dicho gradiente de moléculas Ran-GTP/ GDP. El poro no determina la direccionalidad sino el gradiente Ran-GTP/GDP. La energía se consume en el nucleoplasma formando Ran-GTP. La diferencia de gradiente entre las moléculas Ran-GTP y Ran-GDP (más GDP fuera = entra en el núcleo para igualar concentración. Más GTP dentro = sale del núcleo para igualar concentración) es imprescindible para el transporte a través del poro nuclear. Aunque sea pasivo no ocurre necesariamente a favor de gradiente. Esto ocurre por unas moléculas Ran con actividad GTPasa, que pueden estar en dos estados:

• El cambio de un estado de Ran-GDP a Ran-GTP es facilitado por unas proteínas dentro del núcleo asociadas a la cromatina, denominadas Ran-GEF, las cuales hacen que se libere el GDP y se incorpore el GTP, facilitando el Ran-GTP. Dentro del núcleo existe una alta concentración de la proteína Ran-GTP.
• En el citosol hay unas proteínas denominadas Ran-GAP que hidrolizan el grupo fosfato fomentando el estado Ran-GDP. Con esto se genera un gradiente de proteínas, abundando Ran-GTP en el núcleo y Ran-GDP en el citosol. El gasto de energía es generar el gradiente de moléculas Ran-GDP/Ran-GTP. El poro no determina la direccionalidad, sino el gradiente Ran. La energía se consume en el nucleoplasma formando Ran-GTP.