Transporte de proteínas en la vía secretora

Equipo de trabajo
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Transporte de proteínas en la vía secretora
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INTRODUCCIÓN: La vía secretora

En las células eucariotas la vía secretora está integrada por una serie de compartimientos de membranas u organelas que participan del transporte de proteínas y lípidos entre las mismas así como de la secreción de proteínas al exterior celular. Este transporte es mediado por vesículas y/o túbulos que se trasladan desde un compartimiento donor y se fusionan con un aceptor. Las diferentes etapas del transporte están reguladas específicamente (para responder a los requerimientos de células y tejidos) por una gran variedad de proteínas.

El transporte de proteínas en la vía secretora comienza en regiones específicas del Retículo Endoplásmico (ER) rugoso, libres de ribosomas, denominadas sitios de salida del ER (ERES “ER exit sites”). Las proteínas que deben ser exportadas del ER (cargo) son seleccionadas y concentradas en los ERES en forma dependiente de la actividad del complejo de cubierta tipo II (COPII). COPII es el responsable de la formación de vesículas que transportan proteínas cargo. Estas vesículas se concentran y generan una nueva estructura denominada ERGIC (“ER-Golgi intermediate compartment”) o VTCs (“vesicular tubular clusters”) que está formada por un conglomerado de vesículas y túbulos. En la interfase de los ERES y ERGIC se produce el intercambio del complejo COPII por el complejo COPI. La adquisición de COPI permite el transporte anterógrado de los VTCs (desde el ER hacia el complejo de Golgi) y el transporte retrógrado (desde VTCs hacia el ER) de moléculas residentes del ER. Los VTCs se dirigen, en forma dependiente de los microtúbulos, desde la periferia celular hacia el centro organizador de microtúbulos donde se acumulan en la región proximal del complejo de Golgi y forman una extensa red de túbulos, denominada cis-Golgi network (Figura 1). El complejo de Golgi comprende una serie de cisternas que concluye también en una extensa red de túbulos denominada trans-Golgi network (TGN).

La vía secretora está presente en todo tipo de células y es esencial para el apropiado funcionamiento de las mismas. El transporte de proteínas y membranas llevado a cabo por la vía secretora es responsable de una gran variedad de procesos como: -La liberación de lípidos y proteínas a diferentes organelas intracelulares que forman micro-ambientes optimizados para reacciones enzimáticas específicas. -La inserción de receptores y proteínas transductoras de señales en la membrana plasmática que permiten la interacción célula-célula y el medio que la rodea. -La liberación de moléculas (hormonas) que actuarán localmente y/o en otros tejidos blancos. La comprensión de los mecanismos moleculares que regulan el transporte de proteínas y membranas es uno de los mayores desafíos en el área de la biología celular.

Objetivos del grupo

Nuestro grupo de trabajo se ha concentrado en estudiar los eventos que regulan la primera etapa del transporte en la vía secretora, el transporte entre el Retículo Endoplásmico y el complejo de Golgi. Específicamente nos enfocamos en la participación de la GTPasa Rab1b en esa etapa del transporte.

Además, el laboratorio estudia los mecanismos por los cuales organelas que integran la vía secretora se adaptan a procesos que demandan una mayor capacidad secretora en respuesta a un estímulo exógeno. Entender los mecanismos que definen la coordinación interna y la homeostasis de los compartimentos de membrana como la regulación del transporte entre organelas mediada por estímulos exógenos ha generado recientemente gran interés en el área. Los objetivos del grupo de trabajo están incluidos en los siguientes proyectos:

Proyectos de Investigación

  • MECANISMOS MOLECULARES QUE REGULAN EL TRANSPORTE Y LA SECRECIÓN DE PROTEÍNAS

  • MECANISMOS QUE REGULAN LA ADAPTACIÓN DE LA VÍA SECRETORA EN RESPUESTA A UN ESTÍMULO SECRETOR

Metodologías generales aplicadas en el laboratorio

Los integrantes del laboratorio adquieren experiencia en manejo de la literatura y en técnicas biológicas-analíticas empleadas en centros de investigación a nivel internacional.

En el laboratorio se realizan metodologías básicas de biología molecular como clonado y expresión de cDNAs que codifican a diferentes factores de transporte. Diseño y sub-clonado de mutantes y/o construcciones para expresar proteínas fusionadas a diferentes proteínas o “etiquetas” (como GFP, myc, His). Transfecciones transientes y estables de células eucariotas, PCR, PCR en tiempo real, etc. Se realizan un espectro amplio de metodologías bioquímicas como inmunoprecipitaciones, Western blots, ensayos de pull-down, expresión de proteínas recombinantes. En el laboratorio se adquiere experiencia en manejo de cultivo de diferentes tipos de líneas celulares. Además, como todo laboratorio de Biología celular, se utiliza ampliamente la microscopía como herramienta de estudio, tanto para realizar análisis cuali y cuantitativos en células fijas (inmufluorescencias), como en células vivas (time-lapse, FRAP, etc).

Mediante el empleo de tecnología biomédica de avanzada los doctorandos se familiarizarán con el manejo y fundamento de metodologías y criterios analíticos que pueden ser aplicados en otros campos de aplicación. Esto brinda la posibilidad de que en posteriormente integren equipos multidisciplinarios capacitados para responder a necesidades del medio.

Publicaciones destacadas

(https://scholar.google.es/)

Nahuel Romero, Catherine I. Dumur, Hernán Martinez, Iris A. García, Pablo Monetta, Ileana Slavin, Luciana Sampieri, Nicolas Koritschoner, Alexander A. Mironov, Antonella de Matteis, and Cecilia Alvarez. Rab1b overexpression modifies Golgi size and gene expression in HeLa cells and modulates the thyrotrophin response in thyroid cells in culture. Molecular Biology of the Cell Mol. 24(5):617-32, 2013.

Esta publicación fue destacada en su correspondiente número como “A Highlights from MBoC Selectionhttp://www.molbiolcell.org/content/24/5.toc.

Iris A. García, Hernán E. Martinez and Cecilia Alvarez. Rab1b regulates COPI and COPII vesicle dynamics in mammalian cells. Cellular Logistics. 1 (4): 143-147, 2011.

Slavin Ileana*, Iris A. García*, Monetta Pablo, Hernán Martinez, Romero Nahuel and Alvarez Cecilia. Role of Rab1b in COPII dynamics and function. European Journal of Cell Biology. 90: 301–311, 2011. *Estos autores contribuyeron de igual manera.

Felipe Carlos Martín Zoppino, Rodrigo Damián Militello, Ileana Slavin , Cecilia Alvarez, and María Isabel Colombo. Autophagosome formation depends on the small GTPase Rab1 and functional ER exit sites. Traffic. 11(9): 1246–1261, 2010.

Pablo Monetta, Ileana Slavin, Nahuel Romero, Cecilia Alvarez. Rab1b Interacts with GBF1, Modulates both ARF1 Dynamics and COPI Association. Molecular Biology of the Cell. 18(7): 2400-2410, 2007.

Alvarez, C.; García-Mata, R.; Brandon, L.; and Sztul, E. COPI recruitment is modulated by a Rab1b-dependent mechanism. Molecular Biology of the Cell. 14 (5):2116-27, 2003.