Organóides relacionados a síntese de substâncias

Introdução: A necessidade de síntese das células

A Síntese Protéica depende dos genes presentes no DNA de cada célula e de todo um aparato enzimático necessário para a transcrição e tradução. No processo de diferenciação celular, fatores de crescimento e diferenciação, hormônios, neurotransmissores e fatores da matriz extracelular podem induzir uma cascata de sinais intracelulares que alteram a expressão gênica da célula. Isso é controlado por fatores de transcrição que ativam ou reprimem diferentes genes. Assim, após esse processo, um hepatócito expressará genes diferentes daqueles expressos em um neurônio. A transcrição depende de enzimas que produzirão o RNA mensageiro a partir do DNA. O RNA mensageiro migrará através do complexo de poros nucleares para o citoplasma, onde ocorrerá a síntese protéica.

Renovação das estruturas celulares

A célula está constantemente renovando seu sistema de endomembranas. A permanente produção de membranas tem como objetivo suprir as demandas funcionais, renovar as membranas desgastadas pelo envelhecimento ou duplicá-las antes da mitose. Para isto é necessário a síntese de lipídios, proteínas e hidratos de carbono. Estas moléculas se incorporam à membrana do Retículo Endoplasmático (RE); à medida que o sistema de endomembranas se desenvolve, porções do RE se desprendem, na forma de vesículas que se fundem a outras organelas membranosas. Algumas proteínas de membrana são sintetizadas no citoplasma e transferidas para organelas específicas.

Sistema de Endomembranas

O Sistema de Endomembranas é um dos maiores compartimentos celulares. É composto por cisternas, sáculos e túbulos que se comunicam através de vesículas transportadoras. Uma vesícula transportadora brota da membrana da organela doadora, trafega pelo citosol e se funde na membrana da organela receptora; deste modo, não só o conteúdo da vesícula, mas também a sua membrana, são transferidos à organela receptora. As organelas que compôem o Sistema de Endomembranas são formadas por membranas bilipídicas similares à Membrana Plasmática. São elas: Retículo Endoplasmático Rugoso, Retículo Endoplasmático Liso, Complexo de Golgi, Endossomas, Lisossomas e Peroxissomas. A parte externa da membrana de cada organela, relacionada com o Citosol, é chamada face citosólica e a interna, face luminal.

Retículo Endoplasmático Rugoso (RER)

O é composto por uma rede tridimensional de túbulos e cisternas interconectados, que vai desde a membrana nuclear (a cisterna do RE é contínua com a cisterna perinuclear) até a membrana plasmática. É dividido em dois setores: RERugoso -- com poliribossomas aderidos à face citosólica -- e RELiso -- que além de não possui polirribossomas aderidos, apresenta diferente composição protéica e enzimática de sua membrana e conteúdo.

Retículo Endoplasmático Liso (REL)

As células que possuem REL mais desenvolvido realizam intensa atividade de síntese de esteróides, colesterol e triglicérides, armazenam glicogênio ou possuem atividade de desintoxicação (ex.: hepatócito). As enzimas necessárias ao metabolismo de lipídios e açúcares estão associadas à membrana do REL ou em seu lume. Além disso, o REL tem importante função no controle do Ca2+ intracelular. Nas fibras musculares estriadas, onde a liberação de Ca2+ para o citossol é essencial para o mecanismo de contração das miofibrilas, mecanismos ativos de transporte associados à membrana do REL possibilitam a rápida movimentação do Ca2+ para fora e para dentro de suas cisternas.

Complexo de Golgi (CG)

O é um sistema de cisternas achatadas e ligeiramente curvas, que se situam entre o RE e a Membrana Plasmática (MP). O CG possui uma face cis (convexa), voltada para o núcleo, e uma face trans (côncava), voltada para a membrana plasmática. Entre elas estão as cisternas medianas. As moléculas protéicas chegam ao CG pela incorporação de vesículas de transporte, advindas do RER, na face cis. Daí migram, também através de vesículas transportadoras, para as cisternas medianas e, finalmente para a cisterna trans, de onde serão endereçadas à MP, aos lisossomas, ao RE ou ao próprio Golgi. O CG modifica as proteínas produzidas pelo RER, alterando seu padrão de glicosilação, fosforilação, sulfatação e hidroxilação. Além disso, enzimas associadas à membrana do CG concentram e endereçam -- bioquimicamente -- estas proteínas para os diferentes compartimentos membranares. Assim, vesículas contendo as hidrolases ácidas, que formarão os lisossomas, expressarão em suas membranas o receptor de manose-6-fosfato. As vesículas brotam do Complexo de Golgi recobertas por clatrina ou outras proteínas que se conectam com o domínio citosólico das proteínas transmembranares características de cada vesícula (por ex.: manose-6-fosfato na membrana de lisossomas). Os triesquelions de clatrina (complexo protéico constituído de três cadeias pesadas e três cadeias leves) se autoconstroem, induzindo, na face citosólica da membrana do CG, a força mecânica que provoca a sua invaginação. Inicialmente forma-se uma fosseta, que em seguida se converte em uma vesícula, que destaca e é liberada no citosol.

Síntese Protéica

A síntese, ou tradução protéica, é um processo que requer um filamento de RNA mensageiro (RNAm), RNA´s transportadores e subunidades ribossômicas. As subunidades ribossômicas associam-se ao RNAm, formando o Polirribossoma, estrutura composta de uma fita de RNAm e cerca de 15 ribossomos aderidos, que possibilita a síntese de um grande número de moléculas protéicas ao mesmo tempo.

Fotomicrografia eletrônica de transmissão de célula rica em polirribossomas livres. CEMEL - ICB Cortesia da Profa. Rossana C. N. Melo - Laboratório de Biologia Celular - UFJF Tese: Desnervação simpática, inflamação e parasitismo no coração de ratas infectadas experimentalmente por Trypanosoma cruzi: efeitos da irradiação gama e do tratamento com sílica na infecção aguda. Departamento de Morfologia UFMG
A constituição da proteína sintetizada depende diretamente do código genético, revelado no RNA pela sequência de códons. Estes são trincas (tríplets) de nucleotídeos que se relacionam especificamente com os 20 aminoácidos usados na síntese de proteínas. O número de códons na fita de RNAm determina o tamanho da proteína. Existem, ao todo, 64 códons. Como existem mais códons (64) que aminoácidos (20), quase todos os aminoácidos podem ser reconhecidos por mais de um códon, isso porque algumas trincas de nucleotídeos atuam como sinônimos. O local onde ocorre a síntese protéica está relacionado com o destino da proteína produzida:

Síntese de lipídios, fosfolipídios e esteróides

A síntese de fosfolípides para as membranas celulares é feita por proteínas integrais da membrana do REL. Algumas moléculas de fosfolípides, depois de sintetizadas pelas enzimas do REL, são completadas no CG. Só então atingem as membranas celulares. O transporte dos fosfolípides às membranas celulares é feito através de vesículas transportadoras ou por proteínas transportadoras especiais, que atravessam o citosol, translocando o fosfolípide, sempre, de uma membrana rica em fosfolípide (REL) , para outra (por.ex.: peroxissoma), pobre em fosfolípides. Durante este transporte as moléculas de fosfolípides sofrem inúmeras alterações, o que explica a diferente composição lipídica das diversas membranas celulares. A produção de hormônios esteróides, nas células gonadais e supra-renais, inicia-se com a captação do colesterol do meio extra-celular. O colesterol é, então, transportado até a mitocôndria, onde é convertido em pregnenolona. Esta sai da mitocôndria e penetra no RE, onde continua seu metabolismo por meio de diversas enzimas que atuam sequencialmente, para formar a desoxicorticosterona, o desoxicortisol e o andrógeno androstenediona. O desoxicorticosterona e o desoxicortisol retornam à mitocôndria, onde serão convertidos, respectivamente em corticosterona e cortisol. Posteriormente, a corticosterona, nas células da zona glomerulosa da supra-renal, o corticosterol é convertido no mineralocorticóide aldosterona.