Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi IL TRASPORTO VESCICOLARE Le vescicole di trasporto collegano i diversi organuli membranosi e l’esterno della cellula, entrando per fusione e uscendo per gemmazione con@nuamente. Trasportano proteine, solubili e di membrana, e i lipidi di membrana per incrementare l’area di membrana del organulo bersaglio o della membrana plasma@ca. Ci sono meccanismi molecolari che controllano: -­‐ Che le proteine selezionate per il trasporto siano quelle giuste per ogni des@nazione: ci sono rece?ori di proteine carico (nelle membrane delle vescicole). -­‐ Che le vescicole si fondano soltanto con gli organuli gius@ per il carico trasportato. Ques@ meccanismi dipendono di specifiche proteine nelle membrane delle vescicole che interagiscono con le membrane degli organuli bersaglio. Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi -­‐ La gemmazione Accade per formazione di un rivesAmento proteico intorno alla vescicola: sono ‘vescicole rivesAte’ (coated vesicles). Il rives@mento proteico partecipa nella selezione delle proteine a trasportare (proteine carico) e nella gemmazione stessa. Ogni organulo membranoso produce un @po di rives@mento proteico par@colare, che si perde subito dopo lasciare l’organulo, cosi che la vescicola possa fondersi col organulo seguente. Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi Il rives@mento vescicolare più studiato è quello faNo di proteina clatrina, che riveste le vescicole direNe dal Golgi alla membrana plasma@ca, e quelle che si formano nella membrana plasma@ca per fare entrare materiale extracellulare (endocitosi). Rives@mento di clatrina ReceNore adaRna di carico dinamina Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi La proteina clatrina è faNa da tre catene proteiche pesan@ e tre catene leggere che si abbinano in una forma par@colare: il triskalion. Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi -­‐ La fusione Il riconoscimento della membrana bersaglio e la fusione con essa dipendono di proteine di membrana nelle vescicole e nel bersaglio. La fusione libera il contenuto della vescicola e aggiunge la sua membrana a quella del bersaglio (meccanismo di addizione di membrana). Interce?azione A?racco Proteina laccio Fusione Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi LA ESOCITOSI (Indirizamento ai lisosomi mediato da segnale) VIA DI SECREZIONE COSTITUTIVA INDIRIZAMENTO A VESCICOLE DE SECREZIONE REGOLATA Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi TuNe le cellule hanno la via di secrezione cosAtuAva, che funziona con@nua@vamente. Così si secernono ad esempio i componen@ della matrice extracellulare. Certe cellule specializzate (secrezione neuronale ed endocrina) hanno pure la via di secrezione regolata, dove cer@ @pi di carico par@colare (dotato da un apposito segnale di smistamento) viene raccolto ad alta densità (concentrato fra 200 e 400 volte) in vescicole di secrezione, che si fermano soNo la membrana plasma@ca, pronte per liberare grandi quan@tà di carico quando arriva il segnale. Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Re@colo endoplasma@co e apparato di Golgi Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi Alcuni @pi di cellule sono polarizzate: divise in regioni con diverse funzioni. Questa specializzazione funzionale si applica pure alla esocitosi: la cellula secreta sostanze diverse in ogni regione. Dominio apicale della membrana plasma@ca Barriera molecolare Dominio basolaterale della membrana plasma@ca Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi LA ENDOCITOSI Consiste nella ‘inges@one’ di molecole dal medio extracellulare, tramite la formazione di vescicole che entrano dalla membrana plasma@ca verso il citoplasma: vescicole endociAche o endosomi. Queste si fondono eventualmente con i lisosomi, che degradano il contenuto delle vescicole rendendo i materiali disponibili alla cellula (passano al citosol). Ci sono due @pi d’endocitosi: -­‐ La fagocitosi (dal greco ‘la cellula mangia’), dove cellule specializzate (deNe fagociA nei organismi pluricellulari), ingeriscono grandi par@cole, @po detri@ cellulari o microorganismi, ad esempio baNeri durante la difesa immune. Gli endosomi da fagocitosi si chiamano fagosomi. Per i protozoi la fagocitosi è proprio una maniera di mangiare! -­‐ La pinocitosi (dal greco ‘la cellula beve’), dove le vescicole sono piccole e contengono liquidi e piccole molecole. TuNe le cellule lo fanno. Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi Pseudopodio eritrocito Pseudopodio Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi La pinocitosi accade con@nuamente, portando al interno della cellula piccole quan@tà di liquido extracellulare e di membrana plasma@ca, equilibrando così la membrana e il liquido che escono dal citoplasma durante la esocitosi. La pinocitosi usa le vescicole ricoperte di clatrina, che dopo entrare nel citosole si ‘spogliano’ e si fondono con un endosoma. Il comparAmento endosomico è formato da vescicole più o meno sferiche, che si fondono fra di loro e finalmente con i lisosomi, e ricevono materiale dalla membrana plasma@ca per endocitosi e dal Golgi (indirizzato agli endosomi o ai lisosomi). Ci sono gli endosomi precoci e tardivi. Il loro lume è acido (pH 5-­‐6) per fare rilasciare le molecole presse dall’ambiente esterno da receNori di membrana. Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi Endosoma precoce Trasporto mediato da microtubuli Endosoma tardivo Lisosoma Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi In tan@ casi, la pinocitosi è seleRva: ci sono receNori nella membrana plasma@ca che caNurano molecole specifiche del ambiente extracellulare, in un processo chiamato endocitosi mediata da rece?ori. Un esempio: la endocitosi del colesterolo dal sangue. (Ma pure i virus della influenza e il HIV entrano così!) Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi Gli endosomi precoci sono centrali di smistamento del materiale acquisito per endocitosi, par@colarmente per receNori di membrana. Ci sono tre possibili des@nazioni: -­‐ Degradazione lisosomale. -­‐ Riciclaggio alla membrana plasma@ca. -­‐ Transcitosi: il materiale viene presso da un lato della cellula e portato al altro. Riciclaggio Degradazione Transcitosi Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos Traffico di vescicole, endocitosi ed esocitosi Se volete ‘vedere’ come funziona, guardate qui: hNp://www.youtube.com/watch?v=lgHJUkGPBqs hNp://www.youtube.com/watch?v=-­‐ZFnO5RY1cU Biotecnologie Agro-­‐Industriali. Biologia Cellulare. M.E. Miranda Banos
