16.1: Visão geral do Direcionamento e Transporte de Proteínas

As células eucarióticas têm diferentes organelas ligadas à membrana com necessidades proteicas distintas. O processo pelo qual as proteínas são direcionadas a uma organela específica é chamado de classificação de proteínas.

A classificação de proteínas pode ser de dois tipos: classificação baseada em sinal e tráfego baseado em vesículas. Na classificação baseada em sinal, sequências específicas de aminoácidos chamadas de sinalização de classificação direcionam as proteínas para o local adequado dentro da célula, seja por transporte fechado ou por translocação de proteínas. No transporte fechado, proteínas dobradas com sinais de localização nuclear expostos são reconhecidas por receptores citosólicos solúveis. O receptor citosólico liga a carga e a transporta através do núcleo, passando pelo complexo de poros nucleares embutido na membrana nuclear.

Em contraste, os precursores de proteínas são translocados ou movidos do citosol para diferentes organelas, como mitocôndrias, cloroplastos, retículo endoplasmático (ER) e peroxissomos. Durante a translocação de proteínas, as chaperonas citosólicas se ligam e desdobram a proteína-alvo para guiá-la até a superfície da organela. Receptores específicos em uma membrana de organela reconhecem as sequências de sinal no precursor da proteína desdobrada e as ligam. A cadeia peptídica desdobrada é enfiada através de transportadores especializados chamados translocons para atravessar a membrana da bicamada lipídica e alcançar o lúmen da organela.

A classificação de proteínas por tráfego vesicular envolve o movimento de proteínas em estruturas ligadas à membrana chamadas vesículas de transporte. As proteínas solúveis no lúmen do RE são compactadas nas vesículas de transporte e são brotadas da membrana do RE. Os marcadores moleculares exibidos na membrana da organela orientam a entrega e fusão adequadas das vesículas de transporte.

A classificação de proteínas ocorre durante a tradução ou após a síntese de proteínas por dois processos distintos: classificação baseada em sinal e tráfego baseado em vesículas. A classificação baseada em sinais emprega dois modos de transporte: transporte fechado e translocação de proteínas.

As proteínas nucleares são ativamente transportadas do citosol para o núcleo através dos complexos de poros nucleares embutidos no envelope nuclear. Esse processo é chamado de transporte fechado.

Essas proteínas contêm sequências específicas de aminoácidos chamadas sinais de classificação que são reconhecidos por um receptor de classificação que transporta a proteína para o núcleo.

As proteínas direcionadas aos cloroplastos, mitocôndrias e retículo endoplasmático são importadas por meio de translocons, proteínas transmembranares especializadas, em um processo chamado translocação de proteínas.

Durante a translocação, as proteínas chaperonas no citosol se ligam à proteína alvo e a entregam à membrana, onde os sinais de classificação são reconhecidos pelos receptores de importação do translocon. Usando a hidrólise de ATP, a proteína alvo é desdobrada e transportada através de um canal no translocon para chegar ao seu destino dentro da organela.

No tráfego vesicular, as proteínas solúveis são empacotadas a partir do lúmen do retículo endoplasmático e carregadas em vesículas de transporte ligadas à membrana.

As vesículas de transporte brotam da membrana do retículo endoplasmático e se fundem com a membrana de Golgi ou a membrana celular sem cruzar as bicamadas lipídicas para entregar as proteínas ao seu local de destino.