Las proteínas residentes en el Golgi son de los tipos siguientes:
- Glucosidasas. Enzimas implicados en procesos de glucosilación. Todos los conocidos son de tipo II, transmembrana, con el dominio catalítico, C – terminal, en el lumen de la cisterna. Asociados con éstos se encuentran los transportadores de glúcidos del citosol al lumen. - Proteínas del TGN. Proteínas para el procesamiento de prohormonas, como Kexp1,
Kexp2,... son de tipo I. El enzima dipeptidilaminopeptidasa es de tipo II... Se propuso en un principio que las proteínas de tipo I iban al TGN y las de tipo II al Golgi, pero se incumple a medida que se van conociendo más secuencias.
- Proteínas virales. Algunos virus recubiertos presentan “budding” gracias a proteínas que son dirigidas a algún compartimento del Golgi. Cuando son recubiertas es posible que sigan la vía de secreción.
Han de existir señales de retención en el Golgi. Existen 4 modelos.
- Modelo I. Proteína E1 del coronavirus causante de la bronquitis infecciosa de las aves. Dirigido hacia el cis Golgi, presenta 3 dominios transmembrana de los cuales el primero es necesario y suficiente para retener la proteína en el cis Golgi. En el primer dominio transmembrana tiene 3 aminoácidos polares: Asn, Thr y Gln, que son críticos. Cualquier cambio provoca su secreción.. En este caso no se requiere la cola ni ningún otro dominio. Es de tipo I.
- Modelo II. La proteína M, equivalente a E1, del coronavirus murino es dirigida al trans Golgi. Requiere el dominio transmembrana, incapaz de retenerla en el cis Golgi. Es de tipo I.
- Modelo III. Retención de glucosiltransferasas, de tipo II. Confirma que son los dominios transmembrana los responsables de su direccionamiento, aunque en algunos casos parece existir requerimientos de zona no transmembrana.
- Modelo IV. TGN38, proteína transmembrana propia del TGN. Si se quita la cola citoplasmática se secreta. En la cola hay una señal Tyr, Tyr – Gln – Arg – Leu, similar a la de endocitosis de receptores de la membrana. Si se muta esta secuencia, la proteína va a membrana, pero se endocita. Las proteínas Kes1p, Kex2p y DPAP – A, proteasas de procesamiento, requieren de las colas citoplasmáticas para ser retenidas en el TGN.
Se trata de un mecanismo de retención no saturable. La hipótesis más aceptada es que las proteínas del Golgi, de las que no se conoce ninguna soluble en el lumen, formarían una estructura oligomérica incompatible con el transporte. La explicación más plausible sería que los dominios transmembrana
Anteriormente se ha hablado de proteínas de tipo I y de tipo II. Estas proteínas se diferencian por la posición de los extremos de la proteína. En las proteínas de tipo I, el extremo N – terminal está en el lumen, mientras que en la de tipo II está en el citosol.
Las secuencia intermembrana son básicas, pero se observa que los dominios transmembrana son diferentes, incluso en una misma cisterna. Lo único que tienen en común es la longitud en nm. Es como si el espesor de las diferentes membranas fuese diferente de cisterna a cisterna. La membrana son diferentes, ya que tienen una composición fosfolipídica diferente, por lo que tendrán diferente solubilidad, como ya se ha dicho.
LISOSOMAS
Vesícula con enzimas hidrolíticos activos, debido al pH ácido, a la que llegan sustratos por la vía endocítica. El pH ácido se origina por bombas transportadoras de H+. Además habrá otros transportadores
para sacar las moléculas más pequeñas del lisosoma. El tamaño del lisosoma varía entre 0,05 – 0,5 µm, dentro de una célula de entre 10 – 40 µm. El tamaño del lisosoma varía en función de lo que este degradando en su interior. Su forma también es muy variable. Son difíciles de identificar, a no ser que se vea el interior. Los enzimas del lisosoma vienen de la TGN.
El descubrimiento de los lisosomas es reciente, y se descubrieron por casualidad, mientras se estudiaba las fosfatasa ácida. En una célula normalmente se tenía que observar una actividad de x, pero había muestras que daban valores de 1000x. El origen de esta observación fue la elaboración de un tampón más diluido de lo normal, lo que provocó la rotura de las vesículas, con lo que se descubrieron los lisosomas. Existen enfermedades genéticas lisosomales, que afectan a los genes que codifican los enzimas hidrolíticos del lisosoma. Suelen ser enfermedades recesivas no ligadas al sexo. Un ejemplo de estas enfermedades es la enfermedad de la célula I, I cell disease. Esta enfermedad afecta a todos los enzimas hdrolíticos, provocando además que haya lisosomas enormes, que no contienen hidrolasas solubles, ya que estas han sido vertidas al medio. El origen del problema es que los enzimas normales poseen una cadena glucosilada, acabada en manosa 6P, mientras que las células enfermas tienen la cadena acabada en manosa, ya que no pueden fosforilarla. Pese a lo que pudiese parecer, no está dañada ninguna kinasa, ya que el proceso de fosforilación es diferente.
NAcGln
P
-
Man
-
Enz
NAcGln
-
P
-
Man
-
Enz
Trans
NAcGln
-
P
-
Man
-
Enz
P
-
a
Glucosamin
-
Acetil
-
N
Man
-
Enz
Cis
a Glucosidas ferasa fosfotrans NAcGln+
→
→
+
Los enfermos de la célula I no pueden añadir NacGln – P, por lo que no podrán llegar al paso final. Todas las proteínas solubles de lisosoma tienen manosa 6P. Existe una región señal que determina el reconocimiento y la adición de P – NAcGln a nivel del cis Golgi. En la TGN existe un receptor de M6P, que conducirá a las proteínas que se le unan al lisosoma. Existe otro receptor de M6P en la membrana plasmática mirando hacia fuera, cuya función es captar enzimas hidrolíticos que haya en el exterior, que hayan podido ser expulsados por error. La vía principal es la que va directamente al lisosoma. Las vesículas situadas entre la TGN y el lisosoma y la membrana y el lisosoma están forradas de clatrina, lo que variará será la recepción. En levaduras no existen lisosomas, sino que hay una vacuola central encargada de la misma función. Suele haber entre 1 y 3 vacuolas. Existen mutantes en levaduras para las vacuolas, que son los VPS, vacuole protein sorting.
1 hidrolasa A: 1 – 3 vacuolas. Deficientes en actividad de :
Muchas hidrolasas B: 30 – 40 vacuolas
VPS
C: no tienen vacuolas
Si queremos estudiar el transporte a vacuolas deberíamos emplear la VPS A, con deficiencias en muchas hidrolasas. Se han identificado 2: VPS 15 y VPS 34.
VPS 15 es una kinasa autofosforilable, pero con capacidad de fosforilar VPS 34. VPS 34 es una PI kinasa. Ambas proteínas coprecipitan al hacer una inmunoprecipitación, ya que forman un complejo.
Cuando una M6P se une al receptor se autofosforila VPS 15 y se fosforila VPS 34, lo que provoca que haya una elevada afinidad por proteínas de cubierta, como la clatrina, de manera que se formarán vesículas. El complejo de VPS 15 y 34 recibe el nombre de sortosoma, y se descubrió en levaduras. El receptor, una vez llegue a su destino, será devuelto a la membrana para ser reciclado. Muchas pasos del parte final del transporte dependen de PI kinasas. Existen inhibidores de las kinasas de membrana, como