Transporte intracelular - Intracellular transport

O transporte intracelular é o movimento de vesículas e substâncias dentro de uma célula . O transporte intracelular é necessário para manter a homeostase dentro da célula, respondendo a sinais fisiológicos. As proteínas sintetizadas no citosol são distribuídas às suas respectivas organelas, de acordo com a sequência de classificação de seus aminoácidos específicos. As células eucarióticas transportam pacotes de componentes para locais intracelulares específicos, anexando-os a motores moleculares que os transportam ao longo de microtúbulos e filamentos de actina . Uma vez que o transporte intracelular depende fortemente de microtúbulos para o movimento, os componentes do citoesqueletodesempenham um papel vital no tráfego de vesículas entre as organelas e a membrana plasmática, fornecendo suporte mecânico. Por meio dessa via, é possível facilitar o movimento de moléculas essenciais, como vesículas e organelas delimitadas por membrana, mRNA e cromossomos.

Transporte intracelular entre o aparelho de Golgi e o retículo endoplasmático

O transporte intracelular é exclusivo das células eucarióticas porque elas possuem organelas encerradas em membranas que precisam ser mediadas para que a troca de carga ocorra. Por outro lado, em células procarióticas , não há necessidade desse mecanismo de transporte especializado porque não há organelas membranosas e compartimentos para trafegar entre elas. Os procariotos são capazes de subsistir permitindo que os materiais entrem na célula por meio de difusão simples . O transporte intracelular é mais especializado do que a difusão; é um processo multifacetado que utiliza vesículas de transporte . As vesículas de transporte são pequenas estruturas dentro da célula que consistem em um fluido envolvido por uma bicamada lipídica que contém a carga. Essas vesículas normalmente executam carregamento de carga e brotamento da vesícula, transporte da vesícula, ligação da vesícula a uma membrana-alvo e a fusão das membranas vesiculares à membrana-alvo. Para garantir que essas vesículas embarquem na direção certa e para organizar ainda mais a célula, proteínas motoras especiais se ligam a vesículas cheias de carga e as carregam ao longo do citoesqueleto. Por exemplo, eles devem garantir que as enzimas lisossomais sejam transferidas especificamente para o aparelho de golgi e não para outra parte da célula, o que poderia levar a efeitos deletérios.

Fusão

Pequenas vesículas ligadas à membrana, responsáveis ​​pelo transporte de proteínas de uma organela para outra, são comumente encontradas nas vias endocíticas e secretoras . As vesículas brotam de sua organela doadora e liberam o conteúdo de sua vesícula por um evento de fusão em uma organela-alvo específica. O retículo endoplasmático serve como um canal pelo qual as proteínas passarão em direção ao seu destino final. Proteínas que saem do retículo endoplasmático irão brotar em vesículas de transporte que viajam ao longo do córtex celular para alcançar seus destinos específicos. Uma vez que o ER é o local da síntese de proteínas, ele serviria como organela-mãe, e a face cis do golgi, onde as proteínas e os sinais são recebidos, seria o aceitador. Para que a vesícula de transporte sofra com precisão um evento de fusão, ela deve primeiro reconhecer a membrana-alvo correta e então se fundir com essa membrana.

As proteínas Rab na superfície da vesícula de transporte são responsáveis ​​pelo alinhamento com as proteínas complementares de amarração encontradas na superfície citosólica da respectiva organela. Este evento de fusão permite a entrega do conteúdo das vesículas mediada por proteínas, como as proteínas SNARE . SNAREs são pequenas proteínas ancoradas na cauda que são frequentemente inseridas pós-tradução em membranas que são responsáveis ​​pelo evento de fusão necessário para o transporte das vesículas entre organelas no citosol. Existem duas formas de SNARES, o t-SNARE e o v-SNARE, que se encaixam de forma semelhante a uma fechadura e uma chave.

Papel da endocitose

O transporte intracelular é uma categoria abrangente de como as células obtêm nutrientes e sinais. Uma forma muito bem conhecida de transporte intracelular é conhecida como endocitose . Endocitose é definida como a absorção de material pela invaginação da membrana plasmática. Mais especificamente, as células eucarióticas usam a endocitose da absorção de nutrientes, a regulação negativa dos receptores do fator de crescimento e como um regulador de massa do circuito de sinalização. Este método de transporte é amplamente intercelular no lugar da absorção de partículas grandes, como bactérias, por meio da fagocitose, na qual uma célula envolve uma partícula sólida para formar uma vesícula interna chamada fagossomo. No entanto, muitos desses processos têm um componente intracelular. A fagocitose é de grande importância para o transporte intracelular porque, uma vez que uma substância é considerada prejudicial e envolvida em uma vesícula, pode ser transportada para o local apropriado para degradação. Essas moléculas endocitadas são classificadas em endossomos iniciais dentro da célula, o que serve para classificar ainda mais essas substâncias para o destino final correto (da mesma forma que o Golgi faz na via secretora). A partir daqui, o endossomo inicial inicia uma cascata de transporte onde a carga é eventualmente hidrolisada dentro do lisossoma para degradação. Essa capacidade é necessária para a degradação de qualquer carga prejudicial ou desnecessária para a célula; isso é comumente visto em resposta a materiais estranhos. A fagocitose tem função imunológica e papel na apoptose . Além disso, a endocitose pode ser observada por meio da internalização inespecífica de gotículas de líquido via pinocitose e na endocitose mediada por receptor .

Papel dos microtúbulos

Motor dineína citoplasmático ligado a um microtúbulo.

Uma molécula de cinesina ligada a um microtúbulo.

O mecanismo de transporte depende do material que está sendo movido. O transporte intracelular que requer movimento rápido usará um mecanismo de actina-miosina, enquanto funções mais especializadas requerem microtúbulos para transporte. Os microtúbulos funcionam como trilhas no transporte intracelular de vesículas e organelas ligadas à membrana. Este processo é impulsionado por proteínas motoras como a dineína . As proteínas motoras conectam as vesículas de transporte aos microtúbulos e filamentos de actina para facilitar o movimento intracelular. Os microtúbulos são organizados de forma que suas extremidades positivas se estendam através da periferia das células e suas extremidades negativas são ancoradas dentro do centrossoma, então eles utilizam as proteínas motoras cinesinas (extremidade positiva direcionada) e dineína (extremidade negativa direcionada) para transportar vesículas e organelas em direções opostas através do citoplasma. Cada tipo de vesícula de membrana é especificamente ligado à sua própria proteína motora de cinesina por meio da ligação dentro do domínio da cauda. Uma das principais funções dos microtúbulos é transportar vesículas e organelas da membrana através do citoplasma das células eucarióticas. Especula-se que áreas dentro da célula consideradas "pobres em microtúbulos" são provavelmente transportadas ao longo de microfilamentos com o auxílio de uma proteína motora de miosina . Desse modo, os microtúbulos auxiliam no transporte dos cromossomos em direção aos pólos do fuso , utilizando as proteínas motoras da dineína durante a anáfase .

Doenças

Ao compreender os componentes e mecanismos do transporte intracelular, é possível ver sua implicação nas doenças. Os defeitos incluem classificação inadequada de carga em transportadores, brotamento de vesículas, problemas no movimento das vesículas ao longo das trilhas do citoesqueleto e fusão na membrana alvo. Como o ciclo de vida da célula é um processo altamente regulado e importante, se algum componente der errado, há a possibilidade de efeitos deletérios. Se a célula for incapaz de executar corretamente os componentes da via intracelular, existe a possibilidade iminente de se formarem agregados de proteínas. Evidências crescentes apóiam o conceito de que déficits no transporte axonal contribuem para a patogênese em várias doenças neurodegenerativas. É proposto que as agregações de proteínas devido ao transporte defeituoso são uma das principais causas do desenvolvimento de ALS , Alzheimer e demência .

Por outro lado, o direcionamento aos processos de transporte intracelular dessas proteínas motoras constitui a possibilidade de direcionamento farmacológico de fármacos. Ao compreender o método pelo qual as substâncias se movem ao longo dos neurônios ou microtúbulos, é possível direcionar caminhos específicos para a doença. Atualmente, muitas empresas farmacêuticas pretendem utilizar a trajetória dos mecanismos de transporte intracelular para entregar medicamentos a regiões localizadas e células-alvo sem prejudicar as células vizinhas saudáveis. O potencial para esse tipo de tratamento em drogas anticâncer é uma área de pesquisa estimulante e promissora.

Veja também

Referências