Retículo endoplasmático: características, estrutura e funções - Ciência - 2023

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o retículo endoplasmático é uma organela celular membranosa presente em todas as células eucarióticas. Este sistema complexo ocupa aproximadamente mais da metade das membranas em uma célula animal comum. As membranas continuam até encontrar a membrana nuclear, formando um elemento contínuo.

Essa estrutura é distribuída por todo o citoplasma da célula na forma de um labirinto. É uma espécie de rede de túbulos conectados uns aos outros com estruturas semelhantes a sacos. Dentro do retículo endoplasmático, ocorre a biossíntese de proteínas e lipídios. Quase todas as proteínas que devem ser transportadas para fora da célula passam primeiro pelo retículo.

A membrana reticular não é apenas responsável por separar o interior dessa organela do espaço citoplasmático e mediar o transporte de moléculas entre esses compartimentos celulares; Também está envolvido na síntese de lipídios, que farão parte da membrana plasmática da célula e das membranas de outras organelas.

O retículo é dividido em liso e rugoso, dependendo da presença ou ausência de ribossomos em suas membranas. O retículo endoplasmático rugoso tem ribossomos presos à membrana (a presença de ribossomos dá uma aparência “áspera”) e a forma dos túbulos é levemente reta.

Por sua vez, o retículo endoplasmático liso carece de ribossomos e a forma da estrutura é muito mais irregular. A função do retículo endoplasmático rugoso é direcionada principalmente ao processamento de proteínas. Em contraste, o liso é responsável pelo metabolismo dos lipídios.

Características gerais

O retículo endoplasmático é uma rede membranosa presente em todas as células eucarióticas. É composto por sáculos ou cisternas e estruturas tubulares que formam um continuum com a membrana do núcleo e se distribuem por toda a célula.

O lúmen do retículo é caracterizado por altas concentrações de íons cálcio, além de um ambiente oxidante. Ambas as propriedades permitem que ele cumpra suas funções.

O retículo endoplasmático é considerado a maior organela presente nas células. O volume da célula deste compartimento cobre aproximadamente 10% do interior da célula.

Classificação

Retículo endoplasmático rugoso

O retículo endoplasmático rugoso possui uma alta densidade de ribossomos na superfície. É a região onde ocorrem todos os processos relacionados à síntese e modificação de proteínas. Sua aparência é principalmente tubular.

Retículo endoplasmático liso

O retículo endoplasmático liso não possui ribossomos. É abundante em tipos de células que possuem metabolismo ativo na síntese de lipídios; por exemplo, nas células dos testículos e ovários, que são células produtoras de esteróides.

Da mesma forma, o retículo endoplasmático liso é encontrado em uma proporção razoavelmente alta nas células do fígado (hepatócitos). A produção de lipoproteínas ocorre nesta área.

Comparado com o retículo endoplasmático rugoso, sua estrutura é mais complicada. A abundância do retículo liso versus retículo rugoso depende principalmente do tipo de célula e de sua função.

Estrutura

A arquitetura física do retículo endoplasmático é um sistema contínuo de membranas formado por sacos e túbulos interconectados. Essas membranas se estendem até o núcleo, formando um único lúmen.

A rede é construída por vários domínios. A distribuição está associada a outras organelas, proteínas diferentes e componentes do citoesqueleto. Essas interações são dinâmicas.

Estruturalmente, o retículo endoplasmático consiste no envelope nuclear e no retículo endoplasmático periférico, formado pelos túbulos e sacos. Cada estrutura está relacionada a uma função específica.

O envelope nuclear, como todas as membranas biológicas, é composto por uma bicamada lipídica. O interior delimitado por este é compartilhado com o retículo periférico.

Sacos e túbulos

Os sacos que constituem o retículo endoplasmático são achatados e frequentemente empilhados. Eles contêm regiões curvas nas bordas das membranas. A rede tubular não é uma entidade estática; pode crescer e se reestruturar.

O sistema de saco e túbulo está presente em todas as células eucarióticas. No entanto, ele varia em forma e estrutura dependendo do tipo de célula.

O retículo de células com funções importantes na síntese de proteínas é composto principalmente por sacos, enquanto as células mais relacionadas à síntese de lipídeos e sinalização de cálcio são compostas por um maior número de túbulos.

Exemplos de células com um grande número de sacos são as células secretoras do pâncreas e as células B. Em contraste, as células musculares e as células hepáticas têm uma rede de túbulos proeminentes.

Características

O retículo endoplasmático está envolvido em uma série de processos, incluindo síntese, tráfego e dobramento de proteínas e modificações, como formação de ligações dissulfeto, glicosilação e adição de glicolipídeos. Além disso, participa da biossíntese dos lipídios da membrana.

Estudos recentes têm relacionado o retículo às respostas ao estresse celular, podendo até induzir processos de apoptose, embora os mecanismos não tenham sido totalmente elucidados. Todos esses processos são descritos em detalhes abaixo:

Tráfico de proteínas

O retículo endoplasmático está intimamente ligado ao tráfego de proteínas; especificamente às proteínas que devem ser enviadas ao exterior, ao aparelho de Golgi, aos lisossomas, à membrana plasmática e, logicamente, àquelas que pertencem ao mesmo retículo endoplasmático.

Secreção de proteína

O retículo endoplasmático é o comportamento celular envolvido na síntese de proteínas que devem ser transportadas para fora da célula. Essa função foi elucidada por um grupo de pesquisadores na década de 1960, estudando células do pâncreas cuja função é secretar enzimas digestivas.

Esse grupo, liderado por George Palade, conseguiu rotular proteínas usando aminoácidos radioativos. Dessa forma, foi possível rastrear e localizar as proteínas por uma técnica chamada autoradiografia.

Proteínas marcadas radioativamente podem ser rastreadas até o retículo endoplasmático. Esse resultado indica que o retículo está envolvido na síntese de proteínas cujo destino final é a secreção.

Mais tarde, as proteínas se movem para o aparelho de Golgi, onde são "acondicionadas" em vesículas cujo conteúdo será secretado.

Fusão

O processo de secreção ocorre porque a membrana das vesículas pode se fundir com a membrana plasmática da célula (ambas são de natureza lipídica). Dessa forma, o conteúdo pode ser liberado fora da célula.

Em outras palavras, as proteínas secretadas (e também as proteínas direcionadas ao lisossoma e à membrana plasmática) devem seguir uma via específica que envolve o retículo endoplasmático rugoso, o aparelho de Golgi, as vesículas secretoras e, finalmente, o exterior da célula.

Proteínas de membrana

As proteínas destinadas a serem incorporadas em alguma biomembrana (membrana plasmática, membrana de Golgi, lisossoma ou retículo) são primeiro inseridas na membrana do retículo e não são liberadas instantaneamente no lúmen. Eles devem seguir a mesma rota para as proteínas secretoras.

Essas proteínas podem estar localizadas dentro das membranas por um setor hidrofóbico. Essa região possui uma série de 20 a 25 aminoácidos hidrobóficos, que podem interagir com as cadeias de carbono dos fosfolipídios. No entanto, a forma como essas proteínas se inserem é variável.

Muitas proteínas cruzam a membrana apenas uma vez, enquanto outras o fazem repetidamente. Da mesma forma, pode, em alguns casos, ser a extremidade do terminal carboxila ou do terminal amino.

A orientação da referida proteína é estabelecida enquanto o peptídeo cresce e é transferido para o retículo endoplasmático. Todos os domínios de proteína que apontam para o lúmen do retículo serão encontrados na parte externa da célula em sua localização final.

Enrolamento e processamento de proteínas

As moléculas de natureza proteica têm uma conformação tridimensional necessária para desempenhar todas as suas funções.

O DNA (ácido desoxirribonucléico), por meio de um processo denominado transcrição, passa suas informações para uma molécula de RNA (ácido ribonucléico).O RNA então passa para as proteínas através do processo de tradução. Os peptídeos são transferidos para a rede quando o processo de tradução está em andamento.

Essas cadeias de aminoácidos são organizadas de forma tridimensional dentro do retículo com a ajuda de proteínas chamadas chaperonas: uma proteína da família Hsp70 (proteínas de choque térmico ou proteínas de choque térmico por suas siglas em inglês; o número 70 refere-se à sua massa atômica, 70 KDa) chamada BiP.

A proteína BiP pode se ligar à cadeia polipeptídica e mediar seu dobramento. Da mesma forma, participa da montagem das diferentes subunidades que compõem a estrutura quaternária das proteínas.

As proteínas que não foram dobradas corretamente são retidas pelo retículo e permanecem ligadas ao BiP ou se degradam.

Quando a célula é submetida a condições de estresse, o retículo reage a ele e, com isso, não ocorre o correto enovelamento das proteínas. A célula pode se voltar para outros sistemas e produzir proteínas que mantêm a homeostase do retículo.

Formação de ligação dissulfeto

Uma ponte dissulfeto é uma ligação covalente entre os grupos sulfidrila que fazem parte da estrutura do aminoácido cisteína. Essa interação é crucial para o funcionamento de certas proteínas; da mesma forma, define a estrutura das proteínas que os apresentam.

Essas ligações não podem ser formadas em outros compartimentos celulares (por exemplo, no citosol), pois não possui um ambiente oxidante que favoreça sua formação.

Há uma enzima envolvida na formação (e quebra) dessas ligações: a proteína dissulfeto isomerase.

Glicosilação

No retículo ocorre o processo de glicosilação, em resíduos específicos de asparagina. Como o dobramento de proteínas, a glicosilação ocorre enquanto o processo de tradução está em execução.

As unidades de oligossacarídeo são constituídas por quatorze resíduos de açúcar. Eles são transferidos para a asparagina por uma enzima chamada oligosacariltransferase, localizada na membrana.

Enquanto a proteína está no retículo, três resíduos de glicose e um resíduo de manose são removidos. Essas proteínas são levadas para o aparelho de Golgi para processamento posterior.

Por outro lado, certas proteínas não são ancoradas à membrana plasmática por uma porção de peptídeos hidrofóbicos. Em contraste, eles estão ligados a certos glicolipídeos que funcionam como um sistema de ancoragem e são chamados de glicosilfosfatidilinositol (abreviado como GPI).

Este sistema é montado na membrana do retículo e envolve a ligação do GPI no carbono terminal da proteína.

Síntese lipídica

O retículo endoplasmático desempenha um papel crucial na biossíntese de lipídios; especificamente, o retículo endoplasmático liso. Os lipídios são um componente indispensável das membranas plasmáticas das células.

Os lipídios são moléculas altamente hidrofóbicas, portanto, não podem ser sintetizados em ambientes aquosos. Portanto, sua síntese ocorre em associação com componentes membranosos existentes. O transporte desses lipídios ocorre em vesículas ou por proteínas transportadoras.

As membranas das células eucarióticas são compostas por três tipos de lipídios: fosfolipídios, glicolipídios e colesterol.

Os fosfolipídios são derivados do glicerol e são os constituintes estruturais mais importantes. Estes são sintetizados na região da membrana do retículo que aponta para a face citosólica. Diferentes enzimas participam do processo.

A membrana cresce pela integração de novos lipídios. Graças à existência da enzima flipase, o crescimento pode ocorrer em ambas as metades da membrana. Essa enzima é responsável por mover os lipídios de um lado para o outro da bicamada.

No retículo ocorrem também os processos de síntese de colesterol e ceramidas. Este último viaja para o aparelho de Golgi para produzir glicolipídeos ou esfingomielina.

Armazenamento de cálcio

A molécula de cálcio participa como sinalizador em diversos processos, seja na fusão ou associação de proteínas com outras proteínas ou com ácidos nucléicos.

O interior do retículo endoplasmático tem concentrações de cálcio de 100–800 uM. Canais e receptores de cálcio que liberam cálcio são encontrados no retículo. A liberação de cálcio ocorre quando a fosfolipase C é estimulada pela ativação de receptores acoplados à proteína G (GPCRs).

Além disso, ocorre a eliminação do fosfatidilinositol 4,5 bifosfato em diacilglicerol e trifosfato de inositol; este último é responsável pela liberação de cálcio.

As células musculares possuem um retículo endoplasmático especializado no sequestro de íons cálcio, denominado retículo sarcoplasmático. Está envolvida nos processos de contração e relaxamento muscular.

Referências

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