Retículo Endoplasmático Rugoso
Gatica V., Alvaro; Fuentes U., Ricardo; Gómez S., Daniela
Introducción
Al interior de la célula, es posible encontrar un complejo sistema de membranas dispuestas en forma de sacos aplanados y túbulos que están interconectados entre sí compartiendo el mismo espacio interno, esto es el retículo endoplasmático. El retículo organiza sus membranas en regiones o dominios que realizan diferentes funciones, éstos dominios son el retículo endoplasmático liso (REL) y el retículo endoplasmático rugoso (RER). El presente trabajo tratará sobre éste último, abordando sus funciones, sus relaciones con otros organelos y su estructura.
Su nombre es producto de la apariencia que le dan los ribosomas adosados a su membrana, y es ésta la característica que constituye la principal diferencia estructural entre éste y el retículo endoplasmático liso.
Fue descubierto gracias a la incorporación de la microscopía electrónica, pero su estructura fue vista vagamente, luego con la llegada de la radio autografía y las técnicas de análisis cito químicas sus componentes fueron observados de manera acabada.
La principal misión del retículo endoplasmático rugoso es la síntesis de proteínas que irán destinadas a diferentes lugares: el exterior celular, el interior de otros orgánulos que participan en la ruta vesicular, como los lisosomas, o que formarán parte integral de las membranas, tanto plasmática como de otros orgánulos de la ruta vesicular.
Suele ser un organelo de gran tamaño, extendiéndose por toda la célula, llegando hasta las proximidades de la membrana plasmática, producto de su función de sintetizar proteínas, se encuentra especialmente desarrollado en células secretoras.
Estructura:
Se caracteriza por organizarse en una trama de túbulos alargados o sacos aplanados y apilados,
más o menos regulares en su forma, con numerosos ribosomas asociados a sus
membranas. La cantidad de ribosomas asociados a sus membranas condiciona
la forma de este orgánulo, de tal manera que cuando el número de ribosomas
asociados aumenta los túbulos se expanden adoptando la forma de cisternas
aplanadas, apiladas y paralelas, ocupando las regiones basales y laterales de
la célula. No obstante, en células que no tienen este organoide muy
desarrollado puede adquirir un aspecto de túbulos irregulares anastomosados.
Las cisternas o sacos aplanados
pueden tener un tamaño de 40 a 50 nm de espesor y vesículas de tamaño muy
variable, desde 25 a 500 nm de diámetro. La luz o el interior de las cisternas
pueden llegar a tener un ancho de entre 20 a 40 nm., dependiendo del espesor de
las paredes.
La
membrana del RER es más delgada que la membrana plasmática. Mide unos 7 nm de
espesor, frente a los 10 de la membrana plasmática. La bicapa lipídica mide 4
nm frente a los 5 nm de la plasmática. Esto es debido a que fosfolípidos de la
membrana del retículo son más cortos y están menos saturados que los de la membrana
plasmática. En cuanto a porcentaje de proteínas y lípidos, la membrana del RER
tiene más proteínas y menos lípidos que la plasmática. Las membranas del RER
tienen menos colesterol y menos glucolípidos (sobre todo esfingolípidos) y más
fosfatidilcolina.
Hay una asimetría en la distribución
de las dos monocapas de manera que la membrana interna es más rica en
fosfatidilcolina y en esfingomielina que la hemimembrana externa, que es más
rica en fosfatidiletanolamina y en fosfatidilserina que la interna.
En ocasiones, las membranas de las
cisternas están prácticamente adosadas entre sí y dejan una cavidad casi
virtual, pero con mayor frecuencia existe entre ellas un verdadero espacio.
Esta cavidad puede hallarse sumamente distendida en las células con síntesis
proteica muy activa.
La
porción glucídica de la membrana del RER están en contacto con la cara lumial.
Ribosomas:
Los ribosomas están constantemente
adheridos a la superficie externa de la membrana. Estos no se encuentran en
forma individual, si no como polirribosomas, unidos por una molécula de ARNm.,
a modo de collar de perlas, a menudos formando figuras espirales o en roseta.
Estos se unen con el retículo endoplasmático por su subunidad mayor (60S).
Se han propuesto varios mecanismos
para explicar la unión selectiva de los ribosomas al RER. Se halló que esta
parte del retículo, cuando se le quitan los ribosomas, mantiene la capacidad de
volver a fijarlos con gran afinidad, mientras que el REL carece de esta
propiedad, la cual está relacionada con la presencia de 2 glucoproteínas, las
riboforinas I y II.
Función:
La
principal misión del retículo endoplasmático rugoso es la síntesis de proteínas
que irán destinadas a diferentes lugares:
el exterior celular, el interior de otros orgánulos que participan en la ruta
vesicular, como los lisosomas, o que formarán parte integral de las membranas,
tanto plasmática como de otros orgánulos de la ruta vesicular. Además, el
retículo endoplasmático rugoso tiene que sintetizar proteínas para sí mismo,
denominadas proteínas residentes.
Cualquier
proteína que se secrete o que forme parte de los orgánulos o compartimentos de
la ruta vesicular, excepto las mitocondriales, empieza su proceso de síntesis
en el citosol, pero terminará en el interior de una cisterna del retículo o
formando parte de sus membranas. El proceso comienza con la unión de los ARNm,
localizados en el citosol, uniéndose en primer lugar a una subunidad pequeña
ribosomal y posteriormente a una subunidad grande ribosomal para comenzar la
traducción. La unión del ribosoma a la membrana del RER tiene lugar si la
proteína que surge del ribosoma posee un segmento peptídico con la información
apropiada denominado péptido señal. Normalmente,
este péptido señal es el primer elemento en traducirse, y suele consistir en
una secuencia de 20 a 30 aminoácidos situados en el extremo amino de la
proteína. Las proteínas que se liberarán en la cavidad del RER poseen sólo está
señal; en cambio, las que se insertarán en la membrana del organoide contienen,
salvo excepciones, otras señales además del péptido señal. La cantidad de
señales dependerá del número de veces que la proteína cruzará la bicapa
lipídica de la membrana del organoide.
Cualquiera
sea el número y la localización de las señales, apenas el primer péptido
señal sale del ribosoma es reconocido
por una molécula conocida como SRP (sequence
recognizing particule) o partícula de reconocimiento de la señal, que es un
complejo ribonucleoproteico formado por de 6 polipéptidos y una molécula de ARN
de 7 nucleótidos denominada ARNpc
(por pequeño citosólico; en inglés scRNA, por small cytosolic). La molécula de
SRP reconoce al péptido señal y detiene el proceso de traducción para que la
proteína no salga del ribosoma, ya que fuera del él esta se plegaria y no
podría ingresar al RER. El complejo formado por ribosoma, ARNm, péptido señal
más SRP difunde por el citosol hasta chocar con las membranas del retículo
endoplasmático, a las cuales se une mediante la existencia de un receptor de
membrana específico que reconoce al SRP. Esta unión insume energía, la cual es
cedida por un GTP hidrolizado por una GTPasa presente en el receptor.
Todo
el complejo anterior interacciona con un translocador o translocón., que es una proteína integral que forma un canal o
túnel por el cual penetra la cadena polipeptídica naciente hacia el interior de
la cisterna del retículo endoplasmático. Cuando el ribosoma se une a su
receptor, la PRS también se separa del suyo. Dado que la PRS se separa del
péptido señal, se reanuda la síntesis proteica, cuyo extremo sale del ribosoma
e ingresa al RER por medio del translocón. El translocón del RER se diferencia
de los translocones de los otro organoides porque se asocia al receptor del
ribosoma, con el que forma un complejo unificado.
Como
ya se había mencionado, las proteínas destinadas a la cavidad del RER poseen un
solo péptido señal, localizado en el extremo amino. Debido a esto, el tramo de
la molécula que primero ingresa en el translocón incluye al péptido señal
inevitablemente. Este péptido señal permanecerá en el traslocón, y a causa de
esto, cuando los tramos proteicos que se siguen ingresen a la cavidad, se
doblarán en forma de horquilla. Luego, en virtud de que el péptido señal es
escindido por una proteasa llamada peptidasa
señal, el péptido se pierde y se genera en la proteína un nuevo grupo
amino, que se profundiza en la cavidad. La síntesis continúa en el ribosoma por
el incesante agregado de aminoácidos en su extremo carboxilo.
Al
término de la síntesis, la proteína se libera en la cavidad del RER, y según la
proteína, permanecerá en el retículo o se dirigirá, mediante vesículas
transportadoras, al complejo de Golgi, donde residirá de forma permanente o se
transferirá, también por medio de vesículas transportadoras, a un endosoma o a
la membrana plasmática, en el último caso para su secreción.
Las
proteínas destinadas a la membrana del RER, poseen más de una señal, y se
insertan en la membrana por alguno de los siguientes mecanismos: (salvo
excepciones)
De
acuerdo con la naturaleza de la proteína, esta permanecerá en la membrana del
RER o pasará a la membrana de otro organoide del sistema endomembranoso o a la
membrana plasmática. Aun así, cualquiera que sea su destino, la proteína tendrá
la misma orientación que poseía cuando se hallaba en la membrana del RER.
Algunas
proteínas pueden quedar retenidas en la membrana plasmáticas o también ser
secretadas; por ejemplo, la inmunoglobulina producida por el linfocito B
primero actúa como un receptor membranoso y luego se secreta (es decir, se
convierte en un anticuerpo). En ambos pasos la molécula es prácticamente
idéntica, salvo el hecho de que en el primero posee un segmento adicional que
la mantiene fija a la membrana. Este segmento corresponde a una señal de
anclaje cercana al extremo carboxilo de la proteína, inexistente en la
inmunoglobulina que se secreta.
Como
exceción a la regla y de todo lo anterior mente explicado, existen
polipéptidos, generalmente de tamaño muy pequeño, que ingresan en el RER a
pesar de ser fabricados por ribosomas libres en el citosol. Se incorporan a
través de túneles constituidos por proteínas transportadoras de la familia ABC, presentes normalmente en la
membrana de este organoide.
Chaperonas:
En
el retículo endoplasmático se produce un control de la calidad de las proteínas
sintetizadas, de modo que aquellas que tienen defectos son sacadas al citosol y
eliminadas. Existen unas proteínas denominadas chaperonas que juegan un papel esencial en el plegamiento y
maduración de las proteínas recién sintetizadas. Son ellas las que evitan el
plegamiento prematuro o incorrecto de las proteínas ingresadas al RER. Por
añadidura, reconocen en ellas tramos incorrectamente plegados y los asisten
para que se plieguen bien. Las chaperonas que contiene el RER son del tipo
hsp70, similares a las contenidas en el citosol.
Si
las chaperonas no logran su cometido, las proteínas mal plegadas pasan del RER
al citosol después de atravesar el translocón que usaron para ingresar en el
organoide. Este proceso recibe el nombre de retrotranslocación. En el citoplasma estas proteínas se conjugan
con ubiquitinas y son degradadas por proteasomas.
Las proteínas que se pliegan de forma
inadecuada son degradadas en un proceso conocido como UPR (Unfolded Protein
Response) o respuesta a proteínas mal plegadas. Fallos en esta respuesta pueden
causar el acúmulo de proteínas anómalas en el interior del retículo que puede
producir el llamado “estrés del retículo endoplásmico”.
Otras
proteínas con dominios tipo lectina, reconocen determinados azúcares y
comprueban la adición correcta de glúcidos.
Comienzo de síntesis de oligosacáridos:
La
mayoría de las proteínas que ingresan en el sistema de endomembranas incorporan
oligosacáridos a sus moléculas, de modo que se convierten en glicoproteínas.
Estos oligosacáridos se unen a las proteínas mediante enlaces N-glicosídicos y
O-glicosídicos. La síntesis de los oligosacáridos que se unen mediante enlances
N-glicosidicos comienza en el RER y concluye en el complejo de Golgi. En ella
participan enzimas llamadas glicosiltransferasas, que toman monosacáridos de
moléculas donantes y los transfieren a la cadena oligosacárida en crecimiento.
Las
proteínas que se sintetizan en los ribosomas adosados a la membrana del
retículo endoplasmático son modificadas conforme van siendo sintetizadas:
A) Hay una glucosilación (N-glucosilación) de los aminoácidos asparragina.
Éstos recibirán un complejo de 14 azúcares en su radical, que son transferidos
desde un lípido embebido en la membrana denominado dolicol fosfato, perdiéndose
algunos de estos azúcares en procesos posteriores.
B) Se da hidroxilación sólo en algunas proteínas, sobre todo en aquellas
que van a formar parte de la matriz extracelular. Aquí se hidroxilan los
aminoácidos prolina y lisina, dando hidroxiprolina e hidroxilisina, que
formarán parte del colágeno.
C) Algunas proteínas asociadas a la membrana plasmática están unidas
covalentemente a lípidos de la membrana, esta unión también se produce en este
compartimento.
No
se conocen los mecanismos regulatorios que llevan a las glicoproteínas a
experimente una clase de procedimiento de glucosidación u otro.
Como
dijimos, las proteínas que se sintetizan en el retículo endoplasmático terminan
en varios posibles destinos: en el exterior celular mediante un proceso de
secreción, el interior o en la membrana de alguno de los compartimentos de la
ruta vesicular como el aparato de Golgi, los endosomas o los lisosomas. Sin
embargo, algunas tienen su función en el propio retículo endoplasmático, son
las denominadas proteínas residentes. Hemos nombrado algunas como las
chaperonas, ciertas glusosidasas, el receptor para el SRP, el propio
translocador, etc. Para ser retenidas en el retículo deben poseer una secuencia
de cuatro aminoácidos concretos localizados en el extremo carboxilo (-COOH).
Relaciones con otro organoides:
Retículo endoplasmático
liso:
Al existir una conexión entre la membrana interna del
RER y del REL, la luz del retículo endoplasmático rugoso se continua con el
espacio perinuclear y con la luz del retículo endoplasmático liso, cuyas
cisternas son tubulares, por lo tanto, éstos dos organeros tienen una conexión más
bien física.
Aparato de
Golgi:
El aparto de Golgi, por su
parte, forma un sistema de membrana
separado. La comunicación entre el RER y el aparato de Golgi esta mediada por
pequeñas vesículas del retículo endoplasmático rugoso, las cuales contienen las
proteínas sintetizadas en él. Estas vesículas se rompen, se mueven por el citosol y se funden con la membrana del aparato de
Golgi; son las denominadas vesículas de transporte, que son producto de la
evaginación de la membrana del RER y están revestidas por una proteína
específica; la COP II. Cabe destacar que existen otras vesículas, denominadas vesículas
de transferencia, las cuales también tienen una proteína específica; la COP I,
y que permite el transporte de proteínas desde el aparato de Golgi al RER, así
como el desplazamiento de las vesículas entre las cisternas de éste último.
Núcleo:
El núcleo es el organelo más
voluminoso de las células eucariontes y está delimitado por la envoltura
nuclear. Esta envoltura está formada por dos membranas concéntricas que están
perforadas por complejos de poro nuclear. A pesar de que la membrana nuclear
interna y la externa son un continuo, presentan una composición proteica
diferente. La membrana nuclear interna está rodeada por la membrana nuclear
externa, que es continua con la membrana del RE, y está tapizada por ribosomas
que realizan síntesis de proteínas. Las proteínas producidas por estos
ribosomas son transportadas al espacio que queda entre las membranas nuclear
interna y externa (el espacio perinuclear), el cual, a su vez, es continuo con
la luz del RE. Es importante mencionar que la envoltura nuclear posee poros, y
es a través de ellos por donde pasa ARN mensajero(ARNm) (que es el que lleva el
mensaje para la síntesis proteica) desde el núcleo al retículo endoplasmático
rugoso.
Ribosomas:
Como se especificó anteriormente,
los ribosomas se adhieren a la membrana por la subunidad mayor, en esta unión
intervienen unas glucoproteínas transmembrana llamadas riboforinas. Los
ribosomas se pueden encontrar adheridos como polirribosomas, es decir, agrupados
formando diferentes formas en el espacio, siendo las más comunes el collar de
perlas y en roseta.
Bibliografía
- De Robertis, E. & Hib, J. (2004). Fundamentos de Biología Celular y Molecular de De Robertis. 4ta. Ed. El Ateneo. Buenos Aires
- Welsch, U. Sobotta, Histología. Editorial Médica Panamericana. 2009. Pág. 15-81
- Tortora, G.J.; Funke, B.R.; Case, C.L. Introducción a la microbiología. Editorial Médica Panamericana. 2007. Pág. 77-114
- Stevens, A.; Lowe, J.S. Histología Humana. Editorial Elsevier Mosby. 2006. Pág. 1-45
- Valeria Camaruti (2006). Cátedra de Biología: Compartimentación Celular, Sistema de Endomembranas. Apunte teórico Facultad de Agronomía. Universidad Nacional de la Pampa. Extraído el 10 de mayo de 2013 desde: http://www.agro.unlpam.edu.ar/catedras-pdf/COMPARTIMENTACI%C3%93N%20CELULAR.pdf
- Retículo Endoplasmático. (s.f). Altas de Histología Celular y Vegetal: La célula. Extraído el 6 de mayo de 2013 desde: http://webs.uvigo.es/mmegias/5-celulas/5-reticulo.php
- Retículo Endoplasmático Rugoso (s.f). Biología. Extraído el 6 de mayo de 2013 desde: http://www.infobiologia.net/p/reticulo-endoplasmatico-rugoso.htm
- Creces. (2007). El retículo endoplasmático se estresa durante la síntesis protéica. Creces, ciencia y tecnología. Extraído el 10 de Mayo desde: http://www.creces.cl/new/index.asp?imat=%20%20%3E%20%206&tc=3&nc=5&art=2082
- Síndrome de Wolcott-Rallison. Extraído el 12 de Mayo desde: http://www.orpha.net/consor/cgi-bin/OC_Exp.php?lng=ES&Expert=1667
- Patricia Morén. (2007). El estrés del retículo endoplasmático y la enzima JNK son claves en la diabetes. Extraído el 12 de Mayo desde: http://diabetesynutricion.blogspot.com/2007/12/el-estrs-del-retculo-endoplsmico-y-la.htm
- Pseudoacondroplasia. Extraído el 12 de Mayo desde: http://www.orpha.net/consor/cgi-bin/OC_Exp.php?lng=ES&Expert=750.0
No hay comentarios.:
Publicar un comentario