Biología Celular

El retículo endoplásmico.

El retículo endoplásmico (ER) es un sistema de cisternas membranosas (sacos aplanados) que se extienden por todo el citoplasma. A menudo constituye más de la mitad de la membrana total en la célula. Esta estructura se observó por primera vez a fines del siglo XIX, cuando los estudios de células teñidas indicaron la presencia de algún tipo de estructura citoplasmática extensa, que luego se denominó gastroplasma. El microscopio electrónico hizo posible el estudio de la morfología de este orgánulo en la década de 1940, cuando se le dio su nombre actual.

El retículo endoplásmico se puede clasificar en dos formas funcionalmente distintas, el retículo endoplásmico liso (SER) y el retículo endoplásmico rugoso (RER). La distinción morfológica entre los dos es la presencia de partículas sintetizadoras de proteínas, llamadas ribosomas, unidas a la superficie externa del RER.

El retículo endoplásmico liso

Las funciones del SER, una malla de vesículas de membrana tubular fina, varían considerablemente de una célula a otra. Un papel importante es la síntesis de fosfolípidos y colesterol, que son componentes principales del plasma y las membranas internas. Los fosfolípidos se forman a partir de ácidos grasos, fosfato de glicerol y otras pequeñas moléculas solubles en agua mediante enzimas unidas a la membrana ER con sus sitios activos frente al citosol. Algunos fosfolípidos permanecen en la membrana ER, donde, catalizados por enzimas específicas dentro de las membranas, pueden "voltearse" desde el lado citoplasmático de la bicapa, donde se formaron, hacia el lado exoplásmico o interno. Este proceso asegura el crecimiento simétrico de la membrana ER. Otros fosfolípidos se transfieren a través del citoplasma a otras estructuras membranosas, como la membrana celular y la mitocondria, mediante proteínas especiales de transferencia de fosfolípidos.

En las células hepáticas, el SER está especializado para la desintoxicación de una amplia variedad de compuestos producidos por procesos metabólicos. El SER de hígado contiene varias enzimas llamadas citocromo P450, que catalizan la descomposición de carcinógenos y otras moléculas orgánicas. En las células de las glándulas suprarrenales y las gónadas, el colesterol se modifica en el SER en una etapa de su conversión a hormonas esteroides. Finalmente, el SER en las células musculares, conocido como el retículo sarcoplásmico, secuestra los iones de calcio del citoplasma. Cuando el músculo se desencadena por estímulos nerviosos, se liberan los iones de calcio, lo que provoca la contracción muscular.

El retículo endoplasmático rugoso

El RER es generalmente una serie de sacos aplanados conectados. Desempeña un papel central en la síntesis y exportación de proteínas y glicoproteínas y se estudia mejor en las células secretoras especializadas en estas funciones. Las muchas células secretoras en el cuerpo humano incluyen células hepáticas que secretan proteínas séricas como la albúmina, células endocrinas que secretan hormonas peptídicas como insulina, glándulas salivales y células acinares pancreáticas que secretan enzimas digestivas, células de las glándulas mamarias que secretan proteínas de la leche y células del cartílago que secretan colágeno y proteoglicanos

Los ribosomas son partículas que sintetizan proteínas a partir de aminoácidos. Están compuestos por cuatro moléculas de ARN y entre 40 y 80 proteínas ensambladas en una subunidad grande y una pequeña. Los ribosomas están libres (es decir, no están unidos a las membranas) en el citoplasma de la célula o están unidos al RER. Las enzimas lisosómicas, las proteínas destinadas a ER, Golgi y las membranas celulares, y las proteínas que se secretan de la célula se encuentran entre las sintetizadas en los ribosomas unidos a la membrana. En los ribosomas libres se fabrican proteínas que permanecen en el citosol y las que se unen a la superficie interna de la membrana externa, así como aquellas que se incorporan al núcleo, mitocondrias, cloroplastos, peroxisomas y otros orgánulos. Las características especiales de las proteínas los etiquetan para su transporte a destinos específicos dentro o fuera de la célula. En 1971, el biólogo celular y molecular de origen alemán Günter Blobel y el biólogo celular de origen argentino David Sabatini sugirieron que la porción amino terminal de la proteína (la primera parte de la molécula que se fabrica) podría actuar como una "secuencia señal". Propusieron que tal secuencia de señal facilitaría la unión de la proteína en crecimiento a la membrana ER y conduciría la proteína hacia la membrana o a través de la membrana hacia la luz ER (interior).

La hipótesis de la señal ha sido corroborada por un gran cuerpo de evidencia experimental. La traducción del modelo para una proteína específica codificada en una molécula de ARN mensajero comienza en un ribosoma libre. A medida que la proteína en crecimiento, con la secuencia señal en su extremo amino terminal, emerge del ribosoma, la secuencia se une a un complejo de seis proteínas y una molécula de ARN conocida como la partícula de reconocimiento de señal (SRP). El SRP también se une al ribosoma para detener la formación adicional de la proteína. La membrana del ER contiene sitios receptores que unen el complejo SRP-ribosoma a la membrana RER. Tras la unión, se reanuda la traducción, con la SRP disociada del complejo y la secuencia de señal y el resto de la proteína naciente que se enhebra a través de la membrana, a través de un canal llamado translocon, en la luz del ER. En ese punto, la proteína está segregada permanentemente del citosol. En la mayoría de los casos, la secuencia señal es escindida de la proteína por una enzima llamada señal peptidasa a medida que emerge en la superficie luminal de la membrana ER. Además, en un proceso conocido como glicosilación, las cadenas de oligosacáridos (azúcar complejo) a menudo se agregan a la proteína para formar una glicoproteína. Dentro de la luz ER, la proteína se pliega en su característica conformación tridimensional.

Dentro de la luz, las proteínas que serán secretadas por la célula se difunden en la porción de transición de la sala de emergencias, una región que está en gran parte libre de ribosomas. Allí, las moléculas se empaquetan en pequeñas vesículas de transporte unidas a la membrana, que se separan de la membrana ER y se mueven a través del citoplasma a una membrana objetivo, generalmente el complejo de Golgi. Allí, la membrana de la vesícula de transporte se fusiona con la membrana de Golgi, y los contenidos de la vesícula se envían a la luz del Golgi. Esto, como todos los procesos de brotación y fusión de vesículas, preserva la lateralidad de las membranas; es decir, la superficie citoplasmática de la membrana siempre está orientada hacia afuera, y los contenidos luminales siempre están secuestrados del citoplasma.

Ciertas proteínas no secretoras producidas en el RER siguen siendo parte del sistema de membrana de la célula. Estas proteínas de membrana tienen, además de la secuencia señal, una o más regiones de anclaje compuestas de aminoácidos liposolubles. Los aminoácidos evitan el paso de la proteína por completo en la luz del ER al anclarla en la bicapa de fosfolípidos de la membrana del ER.