Proteine. Traffico delle proteine
Proteine.Traffico delle proteine
Ogni cellula eucariotica è compartimentata in diversi organelli mantenuti in comunicazione dinamica mediante l'uso di vescicole che trasportano proteine, lipidi e fluidi da un sito cellulare all'altro, in modo strettamente controllato. Per essere incorporate nella vescicola corretta, le proteine devono mostrare segnali specifici per la loro destinazione. A loro volta, le vescicole devono contenere informazioni molecolari che le indirizzino in maniera specifica al corrispondente compartimento bersaglio. Il movimento delle vescicole non avviene in modo casuale: diversi tipi di filamenti intracellulari vengono usati come 'rotaie' per indirizzare le vescicole verso i loro siti accettori. Queste vie possono essere anche sfruttate dai virus per il loro ciclo cellulare. In condizioni sperimentali controllate, i virus vengono utilizzati per studiare le vie di traffico intracellulari.
Un essere umano adulto è composto da circa 1014 cellule; queste sono organizzate in differenti organi, ognuno dei quali è costituito da diverse sottopopolazioni di cellule che formano i tessuti. Le cellule di ogni tessuto hanno lo stesso patrimonio genetico dell'uovo fecondato da cui originano. Tuttavia, solo una parte del programma genetico è espressa nelle cellule di tessuti diversi. Prendiamo come esempio le cellule dello stomaco e i neuroni nel cervello: essi esprimono un insieme di proteine differenti che conferiscono a ciascuna cellula le sue proprietà funzionali. Le cellule che rivestono la parete dello stomaco secernono nel succo gastrico acido cloridrico e l'enzima digestivo pepsina. Inoltre, caratteristica di queste cellule è quella di unirsi a formare una barriera che ricopre la parete dello stomaco rendendola impermeabile al succo acido contenente pepsina, che se penetrasse tra le cellule provocherebbe conseguenze catastrofiche. Le cellule nervose del cervello formano lunghi prolungamenti chiamati 'assoni' e 'dendriti', che sono in connessione con altre cellule nervose. L'assone di un neurone entra in contatto con il dendrite di un altro neurone e le sinapsi rappresentano questi punti di contatto, responsabili della trasmissione delle informazioni. Per assemblare la rete sinaptica nel cervello, ciascun neurone deve trasportare un determinato gruppo di proteine all'assone e un altro gruppo ai dendriti.
Si sa poco del meccanismo alla base dell'esecuzione del programma di sviluppo nei diversi organismi. Per riuscire a risolvere questo problema vanno chiariti gli eventi che portano alla determinazione di un programma genetico definito; va fatta anche luce sui meccanismi mediante i quali le cellule eseguono il loro programma genetico e si organizzano per svolgere le loro funzioni. La dimensione, la forma e l'architettura sono caratteristiche di ogni tipo cellulare. Inoltre, le cellule interagiscono in modo preciso con quelle vicine per formare un tessuto che, a sua volta, possiede forma e dimensione specifiche. Nell'organismo molti altri tipi cellulari comunicano tra loro in modi diversi, creando un'ampia serie di interazioni tra le singole cellule. A queste interazioni nelle tre dimensioni dello spazio si deve aggiungere la quarta dimensione, quella del tempo, che deve essere considerata per tenere conto della successione dei cambiamenti.
Bibliografia
Blobel, Dobberstein 1975: Blobel, Günter - Dobberstein, Bernhard, Transfer of proteins across membranes. I. Presence of proteolytically processed and unprocessed nascent immunoglobulin light chains on membrane-bound ribosomes of murine myeloma, "Journal of cell biology", 67, 1975, pp. 835-851.
Brown 1983: Brown, Michael S. - Anderson, Richard G.W. - Goldstein, Joseph L., Recycling receptors: the round-trip itinerary of migrant membrane proteins, "Cell", 32, 1983, pp. 663-667.
Bucci 1992: Bucci, Cecilia e altri, The small GTPase rab5 functions as a regulatory factor in the early endocytic pathway, "Cell", 70, 1992, pp. 715-728.
Dotti, Simons 1990: Dotti, Carlos G. - Simons, Kai, Polarized sorting of viral glycoproteins to the axon and dendrites of hippocampal neurons in culture, "Cell", 62, 1990, pp. 63-72.
Kornfeld, Mellman 1989: Kornfeld, Stuart - Mellman, Ira, The biogenesis of lysosomes, "Annual review of cell biology", 5, 1989, pp. 483-525.
Palade 1975: Palade, George E., Intracellular aspects of the process of protein secretion, "Science", 189, 1975, pp. 347-358.
Pearse 1980: Pearse, Barbara M.F., Coated vesicles, "Trends in biochemical sciences", 5, 1980, pp. 131-134.
Rothman 1994: Rothman, James E., Mechanisms of intracellular protein transport, "Nature", 372, 1994, pp. 55-63.
Simons, Fuller 1985: Simons, Kai - Fuller, Stephen D., Cell surface polarity in epithelia, "Annual review of cell biology", 1, 1985, pp. 243-288.
Simons, Ikonen 1997: Simons, Kai - Ikonen, Elina, Functional rafts in cell membranes, "Nature", 387, 1997, pp. 569-572.
Yoshimori 1996: Yoshimori, Tamotsu e altri, Different biosynthetic transport routes to the plasma membrane in BHK and CHO cells, "Journal of cell biology", 133, pp. 247-256.
Zerial, Stenmark 1993: Zerial, Marino - Stenmark, Harald, Rab GTPases in vesicular transport, "Current opinion in cell biology", 5, 1993, pp. 613-620.