Complexo de Golgi Docente: Profa. Dra. Maria Tercília Vilela de Azeredo Oliveira Colaboração: Ester Tartarotti / Priscila Pasqüetto Mendonça 1. Introdução 2. Ultra-estrutura 3. Métodos de estudo 4. Composição química 5. Aspectos funcionais 6. Biogênese do Complexo de Golgi 1. Introdução a) Histórico 1898 Camilo Golgi “aparelho reticular interno” - impregnação por íons prata - células secretoras, neurônios e células metabolicamente ativas - críticas: artefato 1955 M.E.= aspectos ultra-estruturais confirmam a organela Impregnação por íons Prata M.L. M.E. b) Ocorrência e localização • Na maioria das células eucarióticas (exceção: hemáceas e espermatozóides) • Próximo ao núcleo • Dispersos no citoplasma Célula Vegetal Célula Animal Localização do Complexo de Golgi Próximo ao núcleo Microscopia de Contraste de Fase Entre RE e a membrana plasmática 2. Ultra-estrutura (ME) • Arranjo organizado das membranas que envolvem suas cavidades • Sáculos achatados, aproximadamente circulares = cisternas = dictiossomos • Sobrepostas em corte transversal • Número de cisternas variável tipo e estado fisiológico da célula (4 a 8 cisternas de 10nm) • Sem comunicação física entre as cisternas espaçadas por 20 a 30nm (matriz protéica difusa) Ultra Estrutura Ultra-estrutura • Organização das cisternas: - cisternas cis (RE) - médias - trans (sítio secreção) • Rede Golgi cis e rede Golgi trans - rede Golgi cis localiza-se entre RE e cisternas cis sítio de entrada do CG parte convexa - rede Golgi trans sítio de saída de substâncias (secreção) parte côncava • Cisternas e redes Golgi composição química diferente 3. Métodos de Estudo a) Microscopia eletrônica de transmissão Face cis: cromofílica Face trans: cromofóbica b) Estudo in situ por métodos citoquímicos • ML resultados incertos • ME informações precisas - Polissacarídeos sulfo e sialomucinas e mucopolissacarídeos: cavidades dos dictiossomos, sáculos da face trans e nas vesículas do Golgi - Existência de diversas enzimas subdivisão funcional do CG de acordo com o conteúdo enzimático de cada cisterna c) Análise bioquímica das frações de Golgi • Isolamento da organela: centrifugação diferencial e gradientes em sacarose microssomos • Enzimas específicas marcadoras do CG várias glicosiltransferases (adição de açúcares às proteínas e aos lipídios) c) Análise bioquímica das frações de Golgi Isolamento da organela: centrifugação diferencial e gradientes em sacarose microssomos Enzimas específicas marcadoras do CG várias glicosiltransferases (adição de açúcares às proteínas e aos lipídios) 4. Composição química a) Membranas - Composição e espessura (5 e 10nm) difere entre os compartimentos - Lipídios 35 - 40% fosfolipídios - Proteínas 60 - 65% enzimas, proteínas estruturais e transferases - Conteúdo enzimático específico para cada compartimento do CG Compartimento Conteúdo enzimático Rede Gogi cis Fostatase Cisterna cis Manosidases I Cisterna média Manosidases II e III N-acetilglicosamina transferase Cisterna trans Galactosiltransferase Rede Golgi trans Fosfatase ácida, tiamina pirofosfatase (TPPase), nucleosídeo fosfatase (NDPase), sialiltransferase, sulfotransferase b) Luz das cisternas do Complexo de Golgi - Carboidratos: monossacarídeos (glicose, galactose, manose, frutose, ácido siálico, xilose e Nacetilglicosamina) - Polissacarídeos (pectina, hemicelulose - células vegetais e glicosaminoglicanas - células animais) - Proteínas de secreção: conteúdo varia com o tipo celular estudado A. Célula secretora de muco B. Célula de testículo C. Célula da glândula adrenal D. Célula de mucosa intestinal 5. Aspectos funcionais a) Processamento de sulfatação, fosforilação) proteínas e lipídeos (glicosilação, b) Síntese de polissacarídeos c) Transporte, seleção secretadas da célula e endereçamento d) Formação do acrossomo e) Formação de membranas celulares de substâncias 5. Aspectos funcionais a) Processamento de proteínas e lipídios a1) Glicosilação - adição de açúcares às proteínas e lipídios - processamento dos açúcares N-ligados provenientes do RE - elongação e terminalização das cadeias polissacarídeas - glicosiltransferases proteínas de membrana Dois tipos principais de oligossacarídeos N-ligados: Ricos em manose → Não sofrem adição de açúcar durante seu transporte Complexos → Sofrem adição seqüencial açúcares 5. Aspectos funcionais a) Processamento de proteínas e lipídios a2) Sulfatação Na luz da rede trans: Certas proteínas de secreção destinadas à membrana plasmática sofrem sulfatação Adição de sulfato: Cadeias glicídicas ligadas a essas proteínas e lipídeos Resíduos do aminoácido Tirosina (proteína) Ex.: proteoglicanos (matriz extracelular animal) sulfato: - Carga negativa - Retenção de água 5. Aspectos funcionais a) Processamento de proteínas e lipídios a3) Fosforilação - ocorre apenas na face cis do CG - formação dos resíduos de manose-6-fosfato em enzimas lisossomais - direcionamento das enzimas lisossomais 5. Aspectos funcionais b) Síntese de polissacarídeos Sintetizados na luz do CG hemicelulose e pectina (vegetais) e glicosaminoglicanas (animais) Ex.: célula caliciforme - secretam grande quantidade de muco para o intestino - encontradas na face trans 5. Aspectos funcionais c) Transporte - CG faz parte da via biossintética secretora da célula - proteínas e lipídios produzidos RE CG Destino final (lisossomos, vesículas de secreção ou membrana plasmática) 5. Aspectos funcionais c) Transporte - Transporte antetrógrado RE – CG – destino final - Transporte retrógrado CG – RE (reciclagem) 5. Aspectos funcionais c) Transporte Via secretora Secreção regulada produtos ficam retidos em vesículas de secreção, aguardando um sinal específico para sua liberação - produto sofre condensação ou agregação, com eliminação de água - reserva de material para exocitose - secreção mais eficiente Secreção constitutiva produtos secretados de forma contínua e não regulada, logo após deixarem CG - não dependem de sinalização específica Exemplo de secreção regulada: insulina Pró-hormônio condensação e acidificação clivagem da pró-insulina em insulina (hormônio ativo) Exemplo de secreção regulada: célula caliciforme - Material a ser secretado: acumulado - Sinal externo dispara a liberação 5. Aspectos funcionais c) Transporte Via secretora Vesículas de transporte: - Responsáveis pelo transporte através da Via Biossintética Secretora - Classificadas de acordo com o tipo de substância que carregam e do seu endereçamento em: a) vesículas que selecionam os produtos de secreção (cobertura protéica: clatrina) b) vesículas que não selecionam os produtos de secreção (cobertura protéica: COP I e COP II – Coatômeros) 5. Aspectos funcionais c) Transporte 1 3 Fusão de vesículas Reconhecimento entre a vesícula de transporte e o alvo (especificidade) -Proteínas SNARES: - V-SNARE - T-SNARE 2 -Proteínas de ancoragem - Rabs (GTPases) 1. Ancoragem 2. Acoplamento 3. Fusão 5. Aspectos funcionais d) Formação do acrossomo As proteases e glicosidases (enzimas hidrolíticas) do acrossomo são sintetizadas na luz do CG Essas enzimas facilitam a penetração do espermatozóide no ovócito II, por digestão da zona pelúcida 5. Aspectos funcionais e) Formação de membranas celulares • A vesícula, após liberar seu conteúdo, apresenta a fusão das membranas • Aumento da área da superfície celular • Mecanismo de endocitose: restabelece a superfície celular • Reciclagem da membrana 6. Biogênese dos sáculos do Complexo de Golgi - Vesícula → Retículo endoplasmático → Região de transição (alinhamento em fileira) - Novos sáculos são formados pela face cis (face de formação) – fusão das vesículas alinhadas - Número de sáculos: - muda de acordo com as condições fisiológicas - decresce em células em jejum - aumenta quando a formação de grânulos de secreção é bloqueada Durante a mitose: - Fragmentação das vesículas - Distribuição das células-filhas Resumo dos processos que ocorrem no Complexo de Golgi “A evolução do conhecimento dentro da Biologia Celular tem um bom exemplo na história do “Apparato Reticulare Interno”, o importante Aparelho de Golgi, descoberto por Camilo Golgi, em 1898, por meio do desenvolvimento, com muitas dificuldades, da técnica de impregnação metálica. O desenvolvimento posterior dos conhecimentos sobre esta organela mostra a dependência que existe entre áreas diferentes e o notável desenvolvimento das técnicas e instrumentos aplicados ao estudo das células. E, embora, o estudo fisiológico do Complexo de Golgi esteja apenas começando, seus aspectos funcionais que conhecemos até o presente, podem ser delineados como os mais importantes.” Benedicto de Campos Vidal Obrigada! Cabo Frio, RJ novembro/2007