Biologia Celular

O retículo endoplasmático

O retículo endoplasmático (ER) é um sistema de cisternas membranosas (sacos achatados) que se estende por todo o citoplasma. Muitas vezes, constitui mais da metade da membrana total na célula. Essa estrutura foi notada pela primeira vez no final do século 19, quando estudos de células coradas indicaram a presença de algum tipo de estrutura citoplasmática extensa, e depois denominaram o gastroplasma. O microscópio eletrônico possibilitou o estudo da morfologia dessa organela na década de 1940, quando recebeu seu nome atual.

O retículo endoplasmático pode ser classificado em duas formas funcionalmente distintas, o retículo endoplasmático liso (SER) e o retículo endoplasmático rugoso (RER). A distinção morfológica entre os dois é a presença de partículas sintetizadoras de proteínas, chamadas ribossomos, ligadas à superfície externa do RER.

O retículo endoplasmático liso

As funções do SER, uma rede de vesículas finas de membrana tubular, variam consideravelmente de célula para célula. Um papel importante é a síntese de fosfolipídios e colesterol, que são os principais componentes do plasma e das membranas internas. Os fosfolipídios são formados a partir de ácidos graxos, fosfato de glicerol e outras pequenas moléculas solúveis em água por enzimas ligadas à membrana ER com seus locais ativos voltados para o citosol. Alguns fosfolipídios permanecem na membrana do ER, onde, catalisados ​​por enzimas específicas dentro das membranas, eles podem “virar” do lado citoplasmático da bicamada, onde foram formados, para o lado exoplasmático ou interno. Este processo garante o crescimento simétrico da membrana ER. Outros fosfolipídios são transferidos através do citoplasma para outras estruturas membranosas, como a membrana celular e a mitocôndria, por proteínas especiais de transferência de fosfolipídios.

Nas células hepáticas, o SER é especializado para a desintoxicação de uma ampla variedade de compostos produzidos por processos metabólicos. O SER do fígado contém várias enzimas chamadas citocromo P450, que catalisam a decomposição de substâncias cancerígenas e outras moléculas orgânicas. Nas células das glândulas supra-renais e gônadas, o colesterol é modificado no SER em um estágio de sua conversão em hormônios esteróides. Finalmente, o SER nas células musculares, conhecido como retículo sarcoplasmático, sequestra íons de cálcio do citoplasma. Quando o músculo é desencadeado por estímulos nervosos, os íons cálcio são liberados, causando contração muscular.

O retículo endoplasmático rugoso

O RER é geralmente uma série de sacos achatados conectados. Desempenha um papel central na síntese e exportação de proteínas e glicoproteínas e é melhor estudado nas células secretoras especializadas nessas funções. As muitas células secretoras do corpo humano incluem células hepáticas secretando proteínas séricas, como albumina, células endócrinas secretando hormônios peptídicos, como insulina, glândula salivar e células acinares pancreáticas secretando enzimas digestivas, células da glândula mamária secretando proteínas do leite e células da cartilagem secretando colágeno e proteoglicanos.

Ribossomos são partículas que sintetizam proteínas de aminoácidos. Eles são compostos de quatro moléculas de RNA e entre 40 e 80 proteínas reunidas em uma subunidade grande e uma pequena. Os ribossomos são livres (ie, não estão ligados a membranas) no citoplasma da célula ou estão ligados ao RER. Enzimas lisossômicas, proteínas destinadas ao ER, Golgi e membranas celulares e proteínas a serem secretadas da célula estão entre as sintetizadas nos ribossomos ligados à membrana. Fabricadas em ribossomos livres são proteínas remanescentes no citosol e aquelas ligadas à superfície interna da membrana externa, bem como aquelas a serem incorporadas ao núcleo, mitocôndrias, cloroplastos, peroxissomos e outras organelas. Características especiais das proteínas as rotulam para serem transportadas para destinos específicos dentro ou fora da célula. Em 1971, o biólogo celular e molecular nascido na Alemanha, Günter Blobel, e o biólogo celular nascido na Argentina, David Sabatini, sugeriram que a porção amino-terminal da proteína (a primeira parte da molécula a ser produzida) poderia atuar como uma "sequência de sinal". Eles propuseram que essa sequência de sinal facilitaria a ligação da proteína em crescimento à membrana do ER e levaria a proteína para a membrana ou através da membrana para o lúmen do ER (interior).

A hipótese do sinal foi substanciada por um grande corpo de evidências experimentais. A tradução do projeto para uma proteína específica codificada em uma molécula de RNA mensageiro começa em um ribossomo livre. À medida que a proteína em crescimento, com a sequência de sinal em sua extremidade amino-terminal, emerge do ribossomo, a sequência se liga a um complexo de seis proteínas e uma molécula de RNA conhecida como partícula de reconhecimento de sinal (SRP). O SRP também se liga ao ribossomo para interromper a formação adicional da proteína. A membrana do ER contém locais receptores que ligam o complexo SRP-ribossomo à membrana do RER. Após a ligação, a tradução é retomada, com o SRP se dissociando do complexo e da sequência de sinal e o restante da proteína nascente passando pela membrana, através de um canal chamado translocon, para o lúmen do ER. Nesse ponto, a proteína é permanentemente segregada do citosol. Na maioria dos casos, a sequência de sinal é clivada da proteína por uma enzima chamada peptidase de sinal à medida que emerge na superfície luminal da membrana ER. Além disso, em um processo conhecido como glicosilação, as cadeias de oligossacarídeos (açúcar complexo) são frequentemente adicionadas à proteína para formar uma glicoproteína. Dentro do lúmen do ER, a proteína se dobra em sua característica conformação tridimensional.

Dentro do lúmen, as proteínas que serão secretadas da célula se difundem na porção de transição do ER, uma região que é amplamente livre de ribossomos. Lá, as moléculas são empacotadas em pequenas vesículas de transporte ligadas à membrana, que se separam da membrana ER e se movem através do citoplasma para uma membrana alvo, geralmente o complexo de Golgi. Lá, a membrana da vesícula de transporte se funde com a membrana de Golgi e o conteúdo da vesícula é entregue no lúmen do Golgi. Isso, como todos os processos de brotamento e fusão de vesículas, preserva a face das membranas; isto é, a superfície citoplasmática da membrana está sempre voltada para fora e o conteúdo luminal é sempre separado do citoplasma.

Certas proteínas não secretoras produzidas no RER permanecem parte do sistema de membrana da célula. Essas proteínas de membrana têm, além da sequência do sinal, uma ou mais regiões âncoras compostas por aminoácidos lipossolúveis. Os aminoácidos impedem a passagem da proteína completamente para o lúmen do ER, ancorando-o na bicamada fosfolipídica da membrana do ER.