El transporte intracelular es el movimiento de vesículas y sustancias dentro de una célula . El transporte intracelular es necesario para mantener la homeostasis dentro de la célula respondiendo a señales fisiológicas. [1] Las proteínas sintetizadas en el citosol se distribuyen a sus respectivos orgánulos, de acuerdo con la secuencia de clasificación de sus aminoácidos específicos. [2] Las células eucariotas transportan paquetes de componentes a ubicaciones intracelulares particulares uniéndolos a motores moleculares que los arrastran a lo largo de microtúbulos y filamentos de actina . Dado que el transporte intracelular depende en gran medida de los microtúbulos para el movimiento, los componentes del citoesqueleto desempeñan un papel vital en el tráfico de vesículas entre los orgánulos y la membrana plasmática al proporcionar soporte mecánico. A través de esta vía, es posible facilitar el movimiento de moléculas esenciales como vesículas y orgánulos delimitados por la membrana, ARNm y cromosomas.
El transporte intracelular es exclusivo de las células eucariotas porque poseen orgánulos encerrados en membranas que necesitan ser mediadas para que se produzca el intercambio de carga. [3] Por el contrario, en las células procariotas , no hay necesidad de este mecanismo de transporte especializado porque no hay orgánulos membranosos ni compartimentos entre los que se pueda circular. Los procariotas pueden subsistir permitiendo que los materiales entren en la célula mediante difusión simple . El transporte intracelular es más especializado que la difusión; es un proceso multifacético que utiliza vesículas de transporte . Las vesículas de transporte son pequeñas estructuras dentro de la célula que consisten en un fluido encerrado en una bicapa lipídica que contiene la carga. Estas vesículas normalmente ejecutarán la carga y la gemación de la vesícula, el transporte de la vesícula, la unión de la vesícula a una membrana objetivo y la fusión de las membranas de la vesícula a la membrana objetivo. Para garantizar que estas vesículas se embarquen en la dirección correcta y para organizar aún más la célula, proteínas motoras especiales se unen a las vesículas llenas de carga y las transportan a lo largo del citoesqueleto. Por ejemplo, tienen que garantizar que las enzimas lisosomales se transfieran específicamente al aparato de Golgi y no a otra parte de la célula, lo que podría provocar efectos nocivos.
Las vesículas pequeñas unidas a la membrana responsables de transportar proteínas de un orgánulo a otro se encuentran comúnmente en las vías endocíticas y secretoras . Las vesículas brotan de su orgánulo donante y liberan el contenido de su vesícula mediante un evento de fusión en un orgánulo objetivo particular. [4] : 634 El retículo endoplasmático sirve como un canal por el que pasarán las proteínas con destino a su destino final. [3] Las proteínas salientes del retículo endoplasmático brotarán en vesículas de transporte que viajan a lo largo de la corteza celular para alcanzar sus destinos específicos. [3] Dado que el RE es el sitio de la síntesis de proteínas, serviría como el orgánulo padre, y la cara cis del Golgi, donde se reciben las proteínas y las señales, sería el aceptor. Para que la vesícula de transporte experimente con precisión un evento de fusión, primero debe reconocer la membrana objetivo correcta y luego fusionarse con esa membrana.
Las proteínas Rab en la superficie de la vesícula de transporte son responsables de alinearse con las proteínas de anclaje complementarias que se encuentran en la superficie citosólica del respectivo orgánulo. [3] Este evento de fusión permite la entrega de los contenidos de las vesículas mediada por proteínas como las proteínas SNARE . Las SNARE son proteínas pequeñas, ancladas en la cola, que a menudo se insertan postraduccionalmente en las membranas que son responsables del evento de fusión necesario para que las vesículas se transporten entre orgánulos en el citosol. Hay dos formas de SNARES, la t-SNARE y la v-SNARE, que encajan entre sí de manera similar a una cerradura y una llave. Las t-SNARE funcionan uniéndose a las membranas de los orgánulos objetivo, mientras que las v-SNARE funcionan uniéndose a las membranas de las vesículas.
El transporte intracelular es una categoría general de cómo las células obtienen nutrientes y señales. Una forma muy bien entendida de transporte intracelular se conoce como endocitosis . La endocitosis se define como la captación de material por la invaginación de la membrana plasmática. [4] Más específicamente, las células eucariotas utilizan la endocitosis de la captación de nutrientes, la regulación negativa de los receptores de factores de crecimiento y como un regulador de masa del circuito de señalización. Este método de transporte es en gran parte intercelular en lugar de la captación de partículas grandes como las bacterias a través de la fagocitosis en la que una célula engulle una partícula sólida para formar una vesícula interna llamada fagosoma. Sin embargo, muchos de estos procesos tienen un componente intracelular. La fagocitosis es de gran importancia para el transporte intracelular porque una vez que una sustancia se considera dañina y está engullida en una vesícula, puede ser transportada al lugar apropiado para su degradación. Estas moléculas endocitadas se clasifican en endosomas tempranos dentro de la célula, lo que sirve para clasificar aún más estas sustancias hasta el destino final correcto (de la misma manera que el Golgi lo hace en la vía secretora). A partir de aquí, el endosoma temprano inicia una cascada de transporte donde la carga finalmente se hidroliza dentro del lisosoma para su degradación. Esta capacidad es necesaria para la degradación de cualquier carga que sea dañina o innecesaria para la célula; esto se ve comúnmente en respuesta a material extraño. La fagocitosis tiene una función inmunológica y un papel en la apoptosis . Además, la endocitosis se puede observar a través de la internalización no específica de gotitas de líquido a través de la pinocitosis y en la endocitosis mediada por receptores .
El mecanismo de transporte depende del material que se mueve. El transporte intracelular que requiere un movimiento rápido utilizará un mecanismo de actina-miosina, mientras que las funciones más especializadas requieren microtúbulos para el transporte. [5] Los microtúbulos funcionan como pistas en el transporte intracelular de vesículas y orgánulos unidos a la membrana. Este proceso es impulsado por proteínas motoras como la dineína . Las proteínas motoras conectan las vesículas de transporte a los microtúbulos y filamentos de actina para facilitar el movimiento intracelular. [1] Los microtúbulos están organizados de modo que sus extremos positivos se extiendan a través de la periferia de las células y sus extremos negativos estén anclados dentro del centrosoma, por lo que utilizan las proteínas motoras kinesina (dirigidas por el extremo positivo) y dineína (dirigidas por el extremo negativo) para transportar vesículas y orgánulos en direcciones opuestas a través del citoplasma. [6] Cada tipo de vesícula de membrana está unida específicamente a su propia proteína motora kinesina a través de la unión dentro del dominio de la cola. Una de las principales funciones de los microtúbulos es transportar vesículas de membrana y orgánulos a través del citoplasma de las células eucariotas. Se especula que las áreas dentro de la célula consideradas "pobres en microtúbulos" probablemente sean transportadas a lo largo de microfilamentos con la ayuda de una proteína motora de miosina . De esta manera, los microtúbulos ayudan al transporte de cromosomas hacia los polos del huso utilizando las proteínas motoras dineínas durante la anafase .
Al comprender los componentes y mecanismos del transporte intracelular, es posible ver su implicación en las enfermedades. Los defectos abarcan la clasificación incorrecta de la carga en los transportadores, la gemación de vesículas, problemas en el movimiento de las vesículas a lo largo de las vías del citoesqueleto y la fusión en la membrana objetivo. Dado que el ciclo de vida de la célula es un proceso muy regulado e importante, si algún componente falla existe la posibilidad de que se produzcan efectos nocivos. Si la célula no puede ejecutar correctamente los componentes de la vía intracelular, existe la posibilidad inminente de que se formen agregados de proteínas. Cada vez hay más pruebas que respaldan el concepto de que los déficits en el transporte axonal contribuyen a la patogénesis de múltiples enfermedades neurodegenerativas. Se propone que las agregaciones de proteínas debido a un transporte defectuoso son una de las principales causas del desarrollo de la ELA , el Alzheimer y la demencia . [7]
Por otra parte, la focalización de los procesos de transporte intracelular de estas proteínas motoras constituye la posibilidad de una focalización farmacológica de los fármacos. Al comprender el método en el que las sustancias se desplazan a lo largo de las neuronas o los microtúbulos, es posible dirigirse a vías específicas para la enfermedad. En la actualidad, muchas compañías farmacéuticas tienen como objetivo utilizar la trayectoria de los mecanismos de transporte intracelular para administrar fármacos a regiones localizadas y células diana sin dañar las células sanas vecinas. El potencial de este tipo de tratamiento en fármacos contra el cáncer es un área de investigación apasionante y prometedora.
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