close

COP I

Mergi la navigare Mergi la căutare
Coperta COPI
COPI.jpg
Structura coatomerului 1
structurile disponibile
PDB Găsiți ortologi: PDBe , RCSB
Identificatori
Nomenclatură
 Alte nume
Coatomer, COPI
Structura/Funcția proteinelor
mărimea 320 (subunitate alfa), 291 (subunitate epsilon) ( aminoacizi )
UniProt
CUP_BOVIN N / A

COPI ( Coat complex protein I ) este un complex multiproteic [ 1 ] care, atunci când este asamblat, formează un înveliș care acoperă și modelează veziculele care transportă proteine ​​și lipide de la fața Cis a aparatului Golgi înapoi la Reticulul Endoplasmatic Aspru (ER), unde au fost sintetizate inițial și între compartimentele Golgi însuși. Acest tip de transport se numește transport retrograd, spre deosebire de transportul anterograd asociat cu proteina COPII. Numele COPI se referă la complexul proteic specific de înveliș care inițiază procesul de formare a veziculelor la nivelul membranei cis-Golgi. Căptușeala constă din subcomplexuri mari de proteine ​​care, la rândul lor, sunt formate din opt tipuri diferite de subunități proteice, deși la specia umană există doar șapte. Învelișul COP I este alcătuit din coatomer, care este un complex de proteine ​​​​citosolice de 700 kDa care este format din șapte subunități proteice diferite (α, β, β', γ, δ, ε, ζ) găsite în rapoarte stoichiometrice și GTPază. Arf1 care reglează transportul intracelular al veziculelor prin modularea interacțiunii dintre înveliș și organite. A fost identificat pentru prima dată în transportul retrograd de la cis-Golgi la ER și este cea mai studiată proteină adaptor dependentă de ARF. Funcția principală a proteinelor adaptoare este selectarea proteinelor de marfă pentru încorporare în veziculele purtătoare.

Istoric

Complexul proteic COPI (împreună cu COPII) a fost identificat de Lelio Orci, Benjamin S. Glick și James E. Rothman , [ 2 ] într-un experiment publicat în revista Cell în 1986. Membranele Golgi au fost incubate în prezența ATP și fracţiuni de proteine ​​citosolice şi s-a observat cum s-au format vezicule din aparatul Golgi cu un înveliş care nu avea nimic în comun cu hexagoanele şi pentagonii caracteristici care formează triskeliile de clatrină şi care nici nu au reacţionat cu anticorpii policlonali.clatrina . La analiza acestor vezicule, a fost găsită o concentrație mare de proteine ​​G , care reflectă concentrațiile locale ale acestui tip de proteine ​​în cisterne, ceea ce a ridicat posibilitatea ca aceste vezicule să fie purtători. Microscopia cu lumină fluorescentă nu a fost eficientă în recunoașterea veziculelor COPI, deoarece acestea erau probabil prea mici și slabe pentru a fi distinse de cisternele Golgi mai mari și mai strălucitoare. Numai printr-o combinație de experimente in vitro, genetică și expresie in vivo a genelor mutante a putut fi interpretat conceptul a două căi de reciclare Golgi. [ 3 ] În prezent, veziculele acoperite cu COPI derivate de Golgi pot fi purificate cu ușurință, de exemplu, printr-o serie de reacții in vitro în care transportul este blocat cu GTP nehidrolizabil (GTP-pS).

Structura și componența acoperirilor COP I

Învelișul COPI este alcătuit din mai multe proteine. Printre acestea găsim proteina ARF1, ARF-GAP, ARF-GEF (GBF1) și COPI, numit și coatomer. [ 4 ]

ARF

ARF (factor de ribosilare ADP) [ 5 ] sunt proteine ​​din familia GTPazelor , au o greutate moleculară mică de aproximativ 20 kD și sunt implicate în transportul vezicular. Există 30 de ARF de mamifere și 29 la oameni din cauza pierderii ARF2. ARF sunt solubile, dar deoarece este modificată post-translațional la capătul N-terminal prin adăugarea unui acid gras , miristicul se găsește în mod normal asociat cu membranele. Ei sunt membri ai unei familii în continuă creștere, care include și proteine ​​ARL (asemănătoare ARF), ARP (proteine ​​legate de ARF) și cele mai îndepărtate înrudite cu ARF, SAR (proteine ​​asociate cu ARF). ARF trece printr-un ciclu de formare a legăturilor cu GTP și GDP . Când se leagă de GTP, conformația sa se schimbă astfel încât acidul miristic și capătul N-terminal hidrofob sunt expuse și asociate cu membrane. Interconversia dintre legarea GTP și GDP este mediată de ARF-GEF (factor de schimb de nucleotide de guanină) [ 6 ] și proteinele activatoare de GTPază (GAPS). [ 7 ]

PRA-GAP

ARF-GAPs fac parte din familia GAPs care sunt proteine ​​activatoare GTPază sau numite și proteine ​​acceleratoare GTPază. ARF-GEF este o proteină care este, de asemenea, responsabilă pentru reglarea legării proteinei ARF cu GTP sau GDP. Ambele tipuri de proteine ​​se leagă de proteinele GTPază și le stimulează activitatea. ARF-GEF schimbă GDP-ul ARF solubil cu un GTP, permițându-i să se lege de membrane, în timp ce ARF-GAP hidrolizează GTP la GDP și permite ARF să fie eliberat din membrană.

GBF1

GBF1 este proteina specifică care este responsabilă pentru activarea ARF conform studiilor recente. GBF1 este o proteină GEF care, atunci când este supraexprimată în celule, conferă rezistență la BFA. BFA este foarte important pentru celulă, deoarece s-a demonstrat că modificarea sa provoacă inhibarea ansamblului stratului COPI. Acest lucru determină oprirea traficului vezicular dintre reticulul endoplasmatic și aparatul Golgi și dezasamblarea structurii Golgi. Distribuția dinamică a GBF1 în celulele vii a fost observată recent, deoarece a fost etichetată cu YFP.

Coatomer

Un coatomer [ 8 ] este un complex de proteine ​​​​Citosol de 700 kD constând din șapte subunități echimolare (alfa, beta, beta', gamma, Delta, epsilon și zeta). Proteina coatomer și factorul 1 de ribosilare ADP sunt componente majore ale proteinei de acoperire a Complexului I și participă la transportul veziculelor între reticulul endoplasmatic și aparatul Golgi și la transportul vezicular intra-Golgi. Dacă ARF indică membrana și momentul în care se va forma vezicula, se crede că coatomerul indică ce tip de molecule vor fi transportate în interiorul veziculei. Se pot lega direct de proteinele de marfă, deși cel mai normal lucru este că se leagă de receptorii proteici transmembranari și aceștia sunt cei care se leagă de proteinele de marfă. Acești receptori proteici în cazul COPI sunt proteinele p23. S-a dovedit că proteinele p23 sunt cea mai abundentă proteină din membranele veziculelor acoperite cu COPI, cozile lor citoplasmatice se leagă puternic de COPI și servesc astfel ca receptor coatomer. Aceste proteine ​​au fost localizate în veziculele acoperite cu COPI care au părăsit aparatul Golgi în direcția reticulului endoplasmatic, se crede că semnalul pentru transportul retrograd se găsește în cozile lor citosolice.

Caracteristici

Formarea veziculelor POP I [ 9 ] [ 10 ]

Image
Formarea veziculelor COPI

Pentru a iniția sinteza plicului COP I, Arf1-GDP este activat la Arf1-GTP de către o proteină GEF (factor de schimb de nucleotide de guanozină). Când Arf1 este activat, conformația sa se schimbă astfel încât miristicul (acidul gras saturat cu 14 atomi de carbon) și capătul N-terminal hidrofob sunt expuse și leagă membrana. Arf1-GTP, acum o proteină membranară integrală, captează coatomerul format din cele șapte subunități din exteriorul membranei. Subunitățile α, β și ε recunosc patru secvențe de aminoacizi care conțin două resturi Lys(K), secvențele KKXX. Încărcăturile sau receptorii de sarcină sunt recrutați cu această secvență și sunt concentrați în zona membranei în care se va forma vezicula. Ei recunosc, de asemenea, proteinele KDEL care au o anumită secvență de aminoacizi (Lys, Asp, Glut Leu) care este semnalul de retenție în ER. În acest fel, se recrutează încărcături și se formează simultan învelișul COP I. Acest proces se repetă și se modelează membrana până se creează o veziculă. Spre deosebire de capacele de clatrină, capacele COP nu se descompun odată ce vezicula a fost formată, ci mai degrabă la atingerea membranei țintă unde o GAP (proteina activatoare a GTPază) hidrolizează GTP la GDP+Pi, apoi Arf1 este inactivat și se desprinde de membrana veziculei. descompunerea învelișului COP I care este solubilizat în citoplasmă.

Transport în Golgi

Formarea veziculelor acoperite este esențială pentru transportul diferiților compuși în interiorul celulei , iar natura acestui înveliș determină atât sarcina veziculei, cât și fuziunea cu membrana țintă. [ 11 ] Una dintre căile de transport este calea biosintetic-secretorie, pornind din reticulul endoplasmatic și mergând apoi către Complexul Golgi și fiind distribuită în diferite puncte ale celulei, acesta din urmă acționând ca punct de clasificare sau „sortare” a celulei. diferite componente ale drumului. [ 12 ] Pentru a înțelege trecerea căii biosintetic-secretoare prin Golgi, este necesar să înțelegem structura Golgi. Complexul Golgi este alcătuit dintr-o serie de cisterne, compartimente stivuite, închise cu membrane, care, la rândul lor, dau naștere la dictiozomi (seturi de între patru și șase cisterne). Rețeaua Cis Golgi primește veziculele din Reticulul Endoplasmatic, trecând încărcăturile din rezervor în rezervor către Rețeaua Trans Golgi, unde vor fi clasificate către următoarea destinație. Așadar, în Rețeaua Cis Golgi se va decide dacă materialul primit de la UR își va continua trecerea prin Complex, deplasându-se prin dictiozomi în direcția de la cis la trans, sau dacă ar trebui să revină la ER ( transport retrograd). Modelul de transport prin Complexul Golgi a fost subiect de discuție în ultimii ani, dominând în prezent două ipoteze diferite: modelul de transport vezicular și modelul de maturare a cisternelor. [ 13 ] Conform modelului de transport vezicular, cisternele Golgi rămân statice, veziculele de transport acoperite cu COPI mișcând compușii secvenţial prin fiecare cisternă. Fiecare dintre ele conține setul său caracteristic de enzime rezidente. În acest model, mișcarea veziculară bidirecțională, atât retrogradă, cât și anterogradă, explică distribuția caracteristică a enzimelor Golgi. În concordanță cu modelul de maturare a cisternelor, cisternele Golgi sunt structuri dinamice, transportând compuși pe măsură ce se maturizează și se mișcă în direcția trans. Veziculele care provin din ER formează agregate care împing cisternele rețelei Cis. Spre deosebire de modelul de transport vezicular, în acest model distribuția enzimelor Golgi este definită de transportul retrograd al veziculelor. Există autori care apără modelul maturizării cisternei, dar indică existența unei mișcări veziculare anterograde. Din acest motiv, alți autori apără o posibilă combinație a ambelor modele ca fiind mai probabilă.

transport retrograd

O parte din moleculele primite de la reticulul endoplasmatic la rețeaua Cis Golgi sunt returnate prin așa-numitul transport retrograd sau de recuperare. Funcția transportului menționat este atât întoarcerea moleculelor care au scăpat din ER, molecule rezidente care au fost prinse în veziculele COPII, cât și reciclarea membranei. Ca și în traficul intra-Golgi, proteina COPI mediază calea de transport retrogradă. Compușii din ER care urmează să fie returnați conțin semnale care le leagă de învelișurile COPI, împachetându-le și formând conținutul veziculei de transport. Unul dintre cele mai bine caracterizate semnale este secvența KKXX formată din două lizine urmate de doi aminoacizi la capătul C-terminal al proteinei membranei ER. [ 14 ] Există și alte semnale de regăsire care, spre deosebire de proteinele membranare care se leagă direct de învelișul COPI, trebuie să se lege de proteine ​​receptorului specializat: [ 15 ] Receptorii KDEL, formați din secvența Lys-Asp-Glu -Leu. Modificările pe care le prezintă în afinitatea sa în funcție de compartimentul în care se găsește sunt necunoscute: va prezenta o afinitate mai mare pentru proteina din Complexul Golgi pentru a o capta și o afinitate mai mică atunci când ajunge la Reticulul Endoplasmatic, unde va fi eliberat. O posibilă explicație poate fi găsită în diferențele dintre condițiile ionice și de pH dintre ambele compartimente.

Proteine ​​care poartă vezicule acoperite cu COP I

1.- Proteine ​​lumen. Sunt proteine ​​găsite în lumenul aparatului Golgi care trebuie transportate în lumenul ER brut. Acestea conțin un semnal peptidic KDEL care este recunoscut de un receptor de membrană KDEL. La drojdie se numesc ERd2p, iar la mamifere se numesc KDELR. Acest receptor se leagă apoi la un ARF-GEF care schimbă ARF în conformația GTP. Odată ce modificarea a fost făcută, ARF se leagă de fața citosolică a membranei cis-Golgi.

2.- Proteinele membranare. Sunt proteine ​​transmembranare care rezidă în ER și conțin semnale de sortare/ieșire pe cozile lor citosolice care direcționează proteina din Golgi și înapoi în ER. Aceste semnale de sortare conțin de obicei o secvență de aminoacizi KKXX, care interacționează cu COPI. Ordinea în care o proteină adaptor se asociază cu încărcătura sau cu ARF, este neclară, dar pentru ca o acoperire cu proteină purtătoare matură să apară, încărcătura, proteina adaptor și ARF trebuie să se asocieze.

Deformarea membranei și formarea veziculelor au loc în urma colecției de interacțiuni descrise mai sus. Proteina purtătoare se desprinde apoi de membrana veziculă-donatoare, în cazul COPI această membrană este cea a cis-Golgi, iar vezicula se deplasează spre RE unde fuzionează cu membrana acceptoare și conținutul ei este eliberat.

Utilizări și curiozități biomedicale

alternativ independent de

Au existat sugestii din diverse investigații, de la sfârșitul anilor 1980, cu privire la existența unei alte căi de transport retrograd Golgi-ER pentru glicotransferaze. Dovada existenței acestui transport retrograd independent de COPI a constat în studierea protecției celulelor de mamifere față de diferite toxine care intră prin endocitoză și călătoresc la TGN unde sunt reciclate în reticul; unele dintre ele aveau secvențe KDEL și altele nu. S-a observat că atunci când complexul COPI a fost inhibat, prin intermediul anticorpilor, nu au existat acumulări în ER a toxinelor cu secvența KDEL, dar au existat acumulări ale celor care nu. Dacă acest complex proteic nu a fost inhibat, cei care nu au avut secvența au durat cu 1,5 ore mai mult. Alte experimente care au inhibat COPI cu GTP sau ARF1 mutant au avut rezultate identice. Acest ARF mutant stabilizează asocierea COPI-membrană și afectează încorporarea proteinelor Golgi rezidente în veziculele COPI. Impunerea acelorași condiții de blocare a funcțiilor COPI menționate mai sus în experimente paralele nu a afectat transportul retrograd al glicotransferazelor. Din aceste experimente și similare, se deduce existența unui mecanism suplimentar mai lent și încă neidentificat care explică de ce anumite toxine ajung în RE folosind calea acestor enzime. Deoarece nu se observă o creștere a acestui alt transport decât prin inhibarea COPI, este posibil ca ambele să fie independente.

Tulburări de trafic vezicular [ 16 ]

Când apar mutații genetice , proteinele sunt codificate sau pliate greșit sau procesarea lor este modificată, ducând la disfuncție. În cazul mutațiilor în genele care codifică proteinele care participă la transportul veziculelor, acestea provoacă reținerea sarcinilor în ER unde se acumulează sau apar proteoliza și delocalizarea atât intra cât și extracelular. Alterări genetice care afectează traficul mediat de COP I, COP II și clatrină, (autosomal recesiv):

  • COP I: Protein kinaza Scyl1 reglează veziculele mediate de COP I. Mutații în această proteină au fost găsite în cazuri de neuropatologie motorie progresivă și atrofie cerebrală, Neurodegenerarea Spinocereberall.
  • COP II: Displazia cranio-lenticulo-suturală este cauzată de o mutație în SEC23A (codifică o proteină de înveliș COP II) care provoacă trafic anormal între ER și Golgi provocând reținerea colagenului I în ER, osificare întârziată, hipopigmentare și cataractă.
  • CLATRIN: proteina de tip 3 a sindromului Hermansky-Pudlak este asociată cu clatrina. Mutațiile în cel puțin opt gene care codifică subunitățile AP3 cauzează probleme în biogeneza organelelor legate de lizozomi. Această mutație provoacă albinism oculocutanat și o tendință de sângerare.

Referințe

  1. ^ „Coat+Protein+Complex+I” (în engleză) . Biblioteca Națională de Medicină din Statele Unite ale Americii Medical Subject Headings (MeSH) . Accesat 2012-11-22 . 
  2. ↑ Orci, Lelio; Glick, Benjamin S.; Rothman, James E. (iulie 1986). „Un nou tip de purtător vezicular acoperit care pare să nu conțină clatrină: posibilul său rol în transportul proteinelor în stiva Golgi”. Celula 46 (2): 171-184. 
  3. ↑ Storrie, Brian; Pepperkok, Rainer; Nilsson, Tommy (septembrie 2000). „Încălcarea monopolului COPI asupra reciclării Golgi”. Trends in Biology 10 (9): 385-390. 
  4. ↑ Lippincott-Schwartz, Jennifer; Wei Liu (octombrie 2006). „Perspective asupra ansamblului și funcției stratului COPI în celulele vii”. Trends in Cell Biology 16 (466): 1048-1049. doi : 10.1038/4661048a . 
  5. ^ „Factor de ribosilare ADP” incorect cu auto - referință ( ajutor ) . Wikipedia . Accesat 2012-11-22 . |url=  
  6. ↑ „Factor de schimb de nucleotide guanine” incorect cu auto-referință ( ajutor ) . Wikipedia . Accesat 2012-11-22 . |url= 
  7. ↑ „Proteina de activare a GTPazei” incorectă cu auto - referință ( ajutor ) . Wikipedia . Accesat 2012-11-22 . |url=  
  8. ^ „The coatomers” . Arhivat din original pe 4 martie 2016 . Accesat 2012-11-22 . 
  9. ^ „Formarea veziculelor de transport” . Accesat 2012-11-22 . 
  10. ↑ Müller-Esterl, Werner (2008). „19.11”. Biochimie: Fundamente pentru Medicină și Științele Vieții . Editorial Reverté. p. 263. 
  11. ↑ B. Alberts, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walker. (2010). Biologia moleculară a celulei. (ediția a 5-a). Barcelona: Edițiile Omega. 
  12. ↑ Nathanael P. Cottam, D. Ungar. (2012). Transport retrograd de vezicule în Golgi. Revizuieste articolul. Protoplasma 249 (943-955). 
  13. ↑ C. Rabouille, J. Klumperman. (2005). „Rolul de maturizare al veziculelor COPI în transportul intra-Golgi”. Nature Reviews, Molecular Cell Biology. 6 (812-817). 
  14. ↑ Duden, Rainer (iulie 2003). „Transportul ER-la-Golgi: funcția COPI și COPII”. Taylor & Francis 20 : 197-207. 
  15. ↑ J. L. Burman (2009). „Caracterizarea moleculelor care reglează traficul cu Clathrin și COPI”. Universitatea McGill și Biblioteca și Arhivele Canada . 
  16. ^ „Tulburări de circulație veziculară” . 

Link- uri externe

  • [1] UniProtKB (bază de date)
  • [2] Pagina principală a Institutului European de Bioinformatică EMBL-EMI
  • [3] Arhivat 2012-10-31 la Wayback Machine . Institutul Sanger
Preluat de la « https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=COP_I&oldid=143611446 »