Determinantes de localización de proteínas de membrana en compartimentos de la vía secretoria de células eucariotas. El rol de los dominios transmembrana

CORONA, DANIEL E.; AMBROGGIO, ERNESTO; GONZÁLEZ MONTORO, AYELÉN; QUIROGA, RODRIGO; VALDEZ TAUBAS, JAVIER; MACCIONI, HUGO J F

Santa Fé

Jornada; VI Jornadas de Bioquímica y Biología Molecular de Lípidos y Lipoproteínas; 2014

concentran en el compartimiento a pesardel constante flujo anterógrado y retrogradoque caracteriza la dinámica de la vía.Para el caso de las glicosiltransferasas(proteínas de membrana que catalizan latransferencia de azúcares a aceptores pro-teicos o lipídicos), si bien se sintetizan en elretículo endoplásmico, se concentran en elGolgi ejerciendo allí su función en la glicosi-lación de lípidos y proteínas. En el retículoendoplásmico, la ?carga? de glicosiltransfe-rasas y otras proteínas de membrana TipoII (de paso único, N?terminal citoplásmico)destinadas al Golgi o a la membrana plas-mática es mediada directa o indirectamentepor la interacción entre motivos amino ací-dicos evolutivamente conservados en sustallos citoplásmicos con alguna de las pro-teínas de la cubierta proteica de la vesículade transporte (1, 2). En contraposición, nose han descrito señales amino acídicasconfiables que expliquen porque algunasde estas proteínas, que iniciaron el transitovesicular en el retículo endoplásmico a tra-vés de la vía secretoria, resultan retenidasen el Golgi mientras que otras continuan suviaje hasta la membrana plasmática (3).Para el caso particular de proteínas trans-membrana tipo II, (p. ej. Glicosiltransferasaso SNARES) se asigna importancia al domi-nio transmembrana (TMD) para la localiza-ción de proteínas residentes en el Golgi.Mas aún, se ha atribuido esta capacidad deretención en el Golgi (o en otras organelas)a algunos amino ácidos en particular delTMD o al largo del TMD (4).Los análisis bioinformáticos muestran queexisten propiedades organela?específica delos TMDs que podrían mediar un mecanismode retención en el Golgi, y además muestranque a diferencia con lo que se observa paralos TMD de proteínas de la membrana plas-mática, en los TMD de proteínas del Golgi laconcentración de aminoácidos voluminosos(en especial residuos aromáticos) es mayoren la hemicapa extra?citoplásmica que en lahemicapa citoplásmica (5, 6).Resultados experimentales recientes denuestro laboratorio, revelan que efectiva-mente la geometría molecular de los domi-nios transmembrana puede determinar lalocalización de estas proteínas en el com-plejo de Golgi o en la membrana plasmá-tica tanto en levaduras como en células demamíferos, posiblemente por optimizaciónde interacciones con dominios lipídicosmás o menos fluidos o de mayor o menorcurvatura (6) (Fig. 1).Estas posibilidades son examinadasin vitro utilizando vesículas unilamelaresgigantes (GUVs) de composición lipídicadefinida, en las cuales se han incorporadoproteínas recombinantes fluorescentes quedifieren sólo en la secuencia amino acídicadel TMD, que en un caso es representa-tiva de las proteínas residentes del Golgi yen el otro caso de las proteínas residentesen membrana plasmática (7). Las proteínascon ambos tipos de segmentos transmem-branales particionaron preferencialmente ala fase líquido desordenada en GUVs conpresencia de fases lipídicas ordenadas ydesordenadas. La generación de nanotu-bos a partir de las GUVs permitió observarque existe alguna tendencia de los trans-membranas cortos y con aminoácidos volu-minosos en su mitad exoplásmica a con-centrarse en regiones altamente curvadas(Fig. 2). Estas propiedades de los TMDpodrían mediar in vivo la partición diferen-cial a dominios lipídicos altamente curvadosricos en esfingolípidos, o poco curvadosricos en glicerofosfolípidos del Golgi. Unapartición diferencial podría mediar la incorporación en las vesículas de transporte quese forman principalmente a partir de regio-nes de distintas curvaturas del Golgi, y deesta manera determinar la retención o lasalida del Golgi de las proteínas según laspropiedades físico?químicas de sus TMDs.