If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Se você está atrás de um filtro da Web, certifique-se que os domínios *.kastatic.org e *.kasandbox.org estão desbloqueados.

Conteúdo principal

Direcionamento de proteínas

Como as marcas moleculares são usados para direcionar proteínas para diferentes partes da célula (e para o exterior da célula).

Introdução

Diversas proteínas precisam ser transportadas para diversas partes da célula eucariótica, ou em alguns casos, exportadas da célula para o espaço extracelular. Como as proteínas certas chegam aos locais certos?
Para garantir que as proteínas cheguem aos destinos certos, as células possuem vários sistemas de entrega, assim como os nossos serviços postais. Nesses sistemas, rótulos ou identificadores moleculares (muitas vezes, sequências de aminoácidos) são utilizados para endereçar as proteínas para entrega nos locais específicos. Vamos dar uma olhada como esses sistemas de entrega funcionam.

Aspectos gerais das rotas de transporte celular

O transporte de todas as proteínas de uma célula eucariótica começa no citosol (exceto umas poucas proteínas feitas nas mitocôndrias e cloroplastos). Assim que uma proteína é produzida, ela segue passo a passo pela "árvore decisória" da entrega. A cada passo, a proteína é checada em busca de marcadores moleculares, para ver se ela precisa ser redirecionada para um caminho ou destino diferente.
Todas as proteínas começam sua síntese no citosol. Muitas ficam ali para sempre, mas algumas são transportadas para outros destinos celulares.
Algumas são completamente sintetizadas no citosol. Elas podem ser importadas para o interior da mitocôndria, peroxissomo, cloroplasto e núcleo, após o transporte.
Outras proteínas são importadas para o interior do retículo endoplasmático. Daí, a maioria vai até o Complexo de Golgi por transporte vesicular. Do Complexo de Golgi (ainda por transporte vesicular), as proteínas podem alcançar o exterior celular (por secreção), membrana plasmática, lisossomo, ou outras partes do sistema de endomenbranas.
Diagrama baseado em Alberts et al. 1.
O primeiro ponto principal da ramificação é logo no início do transporte. Neste ponto, a proteína pode permanecer no citosol pelo resto do processo, ou ser enviada para o interior do retículo endoplasmático (RE), pelo transporte2.
  • As proteínas são entregues no RE pelo transporte se elas tiverem uma sequência de aminoácidos chamada de peptídeo sinal. Em geral as proteínas destinadas às organelas do sistema de endomembranas (tais como o RE, aparelho de Golgi e lisossomo) ou ao exterior da célula, entram no RE nesta etapa.
  • As proteínas não sinalizadas com peptídeo permanecem no citosol pelo restante do transporte. Se elas não tiverem outros "rótulos de endereçamento," ficarão de forma permanente no citosol. Mas se elas tiverem o rótulo correto, elas serão encaminhadas para a mitocôndria, cloroplastos, peroxissomos ou núcleo pelo transporte.

Sistema de endomembranas e via secretória

As proteínas destinadas a qualquer parte do sistema de endomembranas (ou para o meio extracelular) são trazidas ao RE pelo sistema de transporte e inseridas conforme são produzidas.

Peptídeos-sinal

O peptídeo-sinal que envia a proteína para o interior do retículo endoplasmático durante a tradução é constituído por uma série de aminoácidos hidrofóbicos ("que temem a água”), geralmente encontrados próximo ao início (N-terminal) da proteína. Quando essa sequência sai do ribossomo, é reconhecida por um complexo proteico chamado de partícula reconhecedora de sinal (PRS), que leva o ribossomo para o RE. Ali o ribossomo entrega a sua cadeia de aminoácidos no lúmen (interior) do RE, conforme produzida.
  1. A Partícula Reconhecedora de Sinal (PRS) liga-se ao peptídeo sinal conforme ele emerge do ribossoma.
  2. A PRS trás o ribossomo ao RE, ligando-se a um receptor na superfície do RE. O receptor está associado com outras proteínas que fazem um poro.
  3. O ribossomo retoma a tradução, alimentando o polipeptídeo através do poro e para dentro do lúmen (interior) do RE.
  4. Uma enzima associada com o poro corta o peptídeo sinal.
  5. A tradução continua e a cadeia crescente de aminoácidos desliza para o interior do RE.
  6. O polipeptídeo completo é liberado no lúmen do RE, onde fica flutuando livremente.
Em alguns casos, o peptídeo-sinal é cortado durante a tradução e a proteína final é liberada no interior do RE (como mostrado acima). Em outros casos o peptídeo-sinal ou outro segmento de aminoácidos hidrofóbicos fica incorporado na membrana do RE. Isto cria um segmento transmembranar (membrana cruzada) que ancora a proteína à membrana.

O transporte através do sistema de endomembranas

No RE, as proteínas dobram-se nas suas formas corretas e podem também ter grupos de açúcares ligados à elas. A maioria das proteínas é então transportada para o complexo de Golgi, em vesículas membranosas. Algumas proteínas, no entanto, precisam ficar no RE e fazer seu trabalho ali mesmo. Essas proteínas têm aminoácidos marcadores que asseguram que elas sejam trazidas de volta para o RE se "escaparem" para dentro do Golgi.
Imagem mostrando o transporte de uma proteína membranar a partir do RE rugoso, através do Golgi, até a membrana plasmática. A proteína é inicialmente modificada pela adição de cadeias de carboidratos ramificadas no RE rugoso; depois, estas são reduzidas e substituídas por outras cadeias de carboidratos no complexo de Golgi. A proteína, com seu conjunto final de cadeias de carboidratos é então transportada para a membrana plasmática em uma vesícula de transporte. A vesícula se funde com a membrana plasmática, seus lipídios e carga de proteína se tornam parte da membrana plasmática.
_Imagem modificada de "The endomembrane system and proteins: Figure 1," por OpenStax College, Biology (CC BY 3.0)._
No complexo de Golgi, as proteínas podem sofrer mais modificações (tais como adição de grupos de açúcar), antes de alcançarem seus destinos finais. Esses destinos incluem lisossomos, membrana plasmática e exterior da célula. Algumas proteínas precisam executar suas funções no Golgi (são as "Golgi residentes"), e uma variedade de sinais moleculares, incluindo marcações de aminoácidos e características estruturais, são usados para mantê-las ali e para trazê-las de volta3.
Se elas não têm nenhum marcador específico, as proteínas são enviadas do Golgi para a superfície celular, onde são secretadas para o exterior celular (se forem livres) ou entregues para a membrana plasmática (se forem incorporadas às membranas). Essa via padrão é mostrada no diagrama acima para a proteína de membrana, colorida em verde, que carrega grupos de açúcar, coloridos de roxo.
As proteínas são enviadas para outros destinos se contiverem os marcadores moleculares certos. Por exemplo, as proteínas destinadas aos lisossomos têm marcador molecular consistindo de um açúcar com um grupo fosfato aderido. No complexo de Golgi, as proteínas com marcadores são organizadas nas vesículas destinadas aos lisossomos.

Direcionando para organelas não endomembranosas

As proteínas que são feitas no citosol (não entram no RE durante a tradução) podem ficar permanentemente no citosol. Porém elas também podem ser encaminhadas para outros destinos não membranosos na célula. Por exemplo, proteínas limitadas pela mitocôndria, cloroplastos, peroxissomos e núcleo, são geralmente produzidas no citosol e entregues após a conclusão da tradução.
Para ser entregue a algumas dessas organelas após a tradução, a proteína precisa conter um aminoácido específico "rótulo de endereço." O rótulo é reconhecido por outras proteínas na célula, o que ajuda o transporte da proteína para o destino correto.
Como exemplo, vamos considerar a entrega ao peroxissomo, uma organela envolvida na destoxificação. As proteínas necessárias ao peroxissomo têm uma sequência específica de aminoácidos chamada sinal alvo do peroxissomo. O sinal clássico consiste de apenas três aminoácidos, serina-lisina-leucina, encontrado no final (C-terminal) da proteína. Esse padrão de aminoácidos é reconhecido pela proteína auxiliar no citosol, que trás a proteína para o peroxissomo4.
O direcionamento mitocondrial, para o cloroplasto e nuclear, geralmente são similares ao alvo peroxissomal. Isto é, uma certa sequência de aminoácidos envia a proteína para sua organela-alvo (ou um compartimento dentro da organela). No entanto, a natureza dos "rótulos de endereçamento" são diferentes em cada caso.

Quer participar da conversa?

Você entende inglês? Clique aqui para ver mais debates na versão em inglês do site da Khan Academy.