RETÍCULO ENDOPLASMICO

Es una red de membranas que abarca gran parte del citoplasma. Dentro está un espacio extenso o “luz”, separado del citosol vecino por la membrana del retículo endoplasmico.

El Retículo endoplásmico (ER) se divide en dos subcompartimientos, el retículo endoplásmico rugoso (RER) y el retículo endoplásmico liso (REL).

RETICULO ENDOPLASMICO LISO (REL)

Se caracteriza porque no posee ribosomas adheridos a su superficie. En la mayoría de las células estas regiones son escasas y frecuentemente son parcialmente lisas y parcialmente rugosas, vesículas de superficie lisa  y presenta proteínas para la flexión de la membrana (reticulones).

Lo podemos encontrar en músculo esquelético, túbulos renales                                                                                                    y gónadas.

El Retículo Endoplasmático liso es el principal sitio en el cual se sintetizan lípidos en las células eucariotas. Las membranas de los eucariotas se componen de tres tipos principales de lípidos: los fosfolípidos, los glicolípidos y el colesterol.

El RE liso también contiene enzimas que catalizan una serie de reacciones para detoxificar drogas liposolubles y varios compuestos dañinos producidos por el metabolismo.

En ciertas células especializadas el RE liso es abundante y tiene funciones adicionales. En particular, es usualmente prominente en células que se especializan en el metabolismo lipídico

Síntesis de derivados lipídicos

Síntesis de hormonas esteroideas: el primer paso se realiza en el interior de las mitocondrias y consiste en la rotura de las cadenas laterales de colesterol para producir prognenolona.

Los siguientes pasos se realizan gracias a enzimas del RE liso y conducen a la formación de:

• Testosterona
• Estrona
•  Estradiol
•  Corticosterona
• Desoxicortisol.

Síntesis de quilomicrones intestinales: la lipasa pancreática degrada la grasa de la luz intestinal hasta glicerol, ácidos grasos y monoglicéridos.

Así la absorben los enterocitos, mediante proteínas de transporte de ácidos  grasos (FATP) presentes en la membrana plasmática.

Dentro de las células los ácidos grasos quedan unidos a las proteínas de unión de ácidos grasos (FABP), que forman una bolsa en la que se introducen los ácidos grasos, que interaccionan de forma no covalente con la proteína.

Los enterocitos transforman los ácidos grasos y el glicerol en triglicéridos, que son exportados unidos a proteínas en forma de quilomicrones.

En su síntesis participan tanto el RE rugoso como le RE liso, formando membranas que van a parar al Aparato de Golgi (AG), desde donde las lipoproteínas son segregadas como vesículas con un contenido denso, al espacio extracelular lateral de los enterocitos. Desde allí penetran en los extremos ciegos de los vasos linfáticos, que los conducen a la sangre.

Síntesis de lipoproteínas en el hígado: en la sangre, los quilomicrones segregados por los enterocitos son convertidos por las lipasas de lipoproteínas de los vasos sanguíneos en ácidos grasos y glicerol (unidos a transportadores extracelulares de lípidos como la albúmina) y remanentes de quilomicrones (enriquecidos en colesterol), que alcanzan los sinusoides hepáticos.

Los ácidos grasos y el glicerol son transportados al citosol del hepatocito mediante las proteínas FATP presentes en la membrana plasmática. Dentro de las células los ácidos grasos quedan unidos a las proteínas FABP.

Los remanentes de quilomicrones son endocitados y degradados por los hepatocitos. En los hepatocitos se sintetizan lipoproteínas hepáticas, principalmente las de muy baja densidad (VLDL), que contienen triglicéridos y colesterol.

En este proceso intervienen tanto el RE liso como el rugoso y el AG, donde se reúnen ambos componentes para emigrar en vesículas que se vierten por exocitosis del lado de un sinusoide, terminando en sangre.

Síntesis de ácidos biliares: son derivados del colesterol y se sintetizan a partir de éste en el RE liso de los hepatocitos. Los ácidos biliares se difunden por el citoplasma, ligados a proteínas de unión de lípidos tipo FABP hasta la membrana plasmática (no se desplazan dentro de vesículas), donde hay transportadores de membrana del tipo ABC que los vierten a los canalículos biliares (no al espacio sinusoidal).

Destoxificación

Un ejemplo de células con abundante RE liso son los hepatocitos, donde el RE liso es extenso y consiste de una red de túbulos interconectados.

 Las enzimas en el RE liso del hígado modifican o detoxifican químicos hidrofóbicos tales como  pesticidas y carcinógenos por medio de una conversión química que los hace más solubles al agua y pueden ser secretados del cuerpo.

 Altas dosis de esos compuestos resultan en una gran proliferación del RE liso de las células de hígado.

Regulación del nivel de calcio

Otra función del RE liso en la mayoría de células eucariotas es el secuestro de iones calcio (Ca2+) del citosol. La liberación de calcio desde el retículo al citosol y su posterior retención, está involucrada en muchas respuestas rápidas a señales extracelulares.

Glucogenolisis

La degradación del glucógeno, así como su síntesis a partir de la glucosa, se suelen ubicar en el citoplasma. Sin embargo, algunos autores incluyen entre las funciones del retículo endoplasmático liso la degradación del glucógeno, ya que éste suele abundar en la proximidad del retículo endoplasmático liso, cuyas membranas contienen la enzima glucosa-6-fosfatasa, implicada en la degradación del glucógeno.

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO (RER)

El RE rugoso se denomina de esta manera debido a que posee ribosomas unidos a su membrana.

Estos ribosomas están encargados de sintetizar ciertas proteínas de membrana y de los organelos, y virtualmente todas las proteínas que van a ser secretadas de la célula.

Muchas células sintetizan también proteínas para la exportación, como son los componentes estructurales extracelulares de los tejidos.

Síntesis de proteínas

La síntesis proteica es una actividad esencial y continua de todas las células.

Las principales organelas que intervienen en la síntesis proteica son el núcleo y los ribosomas. La síntesis de proteínas consta de dos pasos:

·         Transcripción: se sintetiza una molécula de ARN complementaria a la cadena de ADN transcrita o patrón. Las moléculas de ARN mensajero (ARNm) contienen información que especifican las secuencias de aminoácidos de las cadenas polipeptídicas.

·         Traducción: una vez que el ARNm atraviesa el núcleo hacia citoplasma, se une a los ribosomas los cuales traducen el ARNm a una secuencia específica de aminoácidos.

Los ribosomas que fabrican proteínas destinadas a algunas organelas como los lisosomas, la membrana plasmática o las que van a ser secretadas, se unen al retículo endoplasmático rugoso. La cadena polipeptídica naciente atraviesa la membrana del retículo con ayuda de proteínas de membrana específicas y entran a la luz del retículo endoplasmático a medida que se produce la traducción.

En células de mamífero, la importación de proteínas al RE comienza antes de que la cadena polipeptídica esté completamente sintetizada; un proceso denominado co-traduccional. Así, en contraste a la importación de proteínas post-traduccional dentro de las mitocondrias y los cloroplastos, las proteínas no son liberadas al citosol y por lo tanto no sufren plegamiento antes de alcanzar el translocador del RE.

Existen, por lo tanto 2 poblaciones separadas de ribosomas en el citosol:

·         Ribosomas unidos a membrana: adheridos al lado citosólico de la membrana del RE. Están involucrados en la síntesis de proteínas que están siendo translocadas al RE, el destino de estas proteínas puede ser la membrana plasmática, vesículas secretoras, el RE, el aparato de Golgi o lisosomas.

·         Ribosomas libres: no están unidos a ninguna membrana. Sintetizan otras proteínas codificadas por el genoma nuclear que tendrán destinos como el núcleo, las mitocondrias, los cloroplastos o los peroxisomas.

No obstante es importante señalar que un ribosoma puede sintetizar una proteína adherido al RE y en otro momento sintetizar una proteína libre en el citosol.

La síntesis de todas las proteínas comienza en el citosol, sin embargo, las proteínas que deben seguir su síntesis en el RE rugoso tienen una señal molecular en forma de una secuencia peptídica sintetizada al inicio del extremo amino terminal. Cuando existe esta secuencia peptídica llamada péptido señal se interrumpe la síntesis proteica en el citosol gracias a su reconocimiento por una SRP (Partícula de Reconocimiento de la Señal RE) y no prosigue sino hasta que el ribosoma encuentra el RE rugoso y se organiza el translocón en la membrana; el cual permite que la cadena peptídica naciente pase del citosol al lumen del RE.

Este translocón es un complejo proteico dinámico que forma un poro acuoso que atraviesa la membrana del RE rugoso facilitando el paso de proteínas a través de dicha membrana.

Por el contrario, si la proteína carece del péptido señal, el ribosoma permanece libre, la síntesis proteica continúa en el citosol y el producto es descargado allí.

Todos los eucariotas contienen RE rugoso debido a que este es necesitado para la síntesis de proteínas de la membrana plasmática y proteínas de la matriz extracelular. El RE rugoso es particularmente abundante en las células que se especializan en producir proteínas secretadas.

El plegamiento de las cadenas polipeptídicas en sus conformaciones tridimensionales correctas, el ensamblaje de los polipéptidos en proteínas constituidas por varias subunidades y las modificaciones covalentes implicadas en el procesamiento de proteínas, puede ocurrir durante la translocación a través de la membrana del RE o en el lumen. Uno de estos procesos es el rompimiento proteolítico de la secuencia señal a medida que la cadena polipeptídica se transloca.

Las proteínas se translocan a través de la membrana a modo de cadenas polipeptídicas sin plegarse mientras prosigue su traducción.

Por lo tanto, estos péptidos se pliegan en su conformación tridimensional en el RE, asistidos por unas proteínas especiales denominadas chaperonas que facilitan el plegamiento de los polipéptidos.

Únicamente las proteínas que están correctamente plegadas son capaces de alcanzar su destino.

El RE es también el sitio donde tiene lugar el ensamblaje de proteínas de varias subunidades, la formación de los puentes disulfuro, las primeras etapas de la glicosilación y la adición de anclajes de glicolípidos a algunas proteínas de la membrana plasmática.

Uno de los fenómenos más conocidos de modificación post-traduccional es la formación de puentes disulfuro, los cuales permiten a la cadena polipeptídica replegarse y adquirir su estructura terciaria. Estos puentes se forman entre las cadenas laterales de los residuos cisteína.

Estos enlaces no se forman en el citosol, que se caracteriza por ser un ambiente reductor que mantiene los residuos de cisteína en su estado reducido (-SH). El lumen del RE, sin embargo, tiene un  ambiente altamente oxidante que facilita la formación de puentes disulfuro (S-S).

Adicionalmente, muchas de las proteínas sintetizadas en el RE rugoso sufren un proceso de glicosilación que es de vital importancia para su plegamiento.

En este proceso, se añaden unidades de oligosacáridos a los aminoácidos asparagina de las cadenas polipeptídicas en crecimiento, mientras están siendo translocadas al RE.

La glicosilación tiene varias implicaciones importantes: la naturaleza hidrofílica de los carbohidratos aumenta la solubilidad de las glicoproteínas y estabiliza su conformación.

ENFERMEDADES

Síndrome de Wolcott Rallison:

Enfermedad genética muy rara, que asocia diabetes neonatal permanente (DNP), displasia epifisaria múltiple y otras manifestaciones que incluyen episodios recurrentes de insuficiencia hepática aguda.

Deficiencia en el gen EIF2AK3  (Factor alfa-2 kinasa)          .

Pseudoacondroplasia:

Se caracteriza por un déficit de crecimiento grave y malformaciones, tales como piernas arqueadas e hiperlordosis.

Déficit en el gen COMP.

Alzheimer:

Es una enfermedad cerebral que causa problemas con la memoria, la forma de pensar y el carácter o la manera de comportarse. Esta enfermedad no es una forma normal del envejecimiento.

Duplicado del gen APP.

Mutaciones en PSEN1 y PSEN2 encargadas de codificar secretasa gama.