COPII
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COPII (por sus siglas Coat complex protein II) es un coatómero, un complejo de proteínas de cubierta vesicular, responsable del transporte vesicular desde el retículo endoplasmático rugoso (RER) hasta el aparato de Golgi (AG). El complejo multiproteico COPII consiste en los subcomplejos proteicos que llevan a cabo la formación de una vesícula de secreción de material reticular.
Este proceso se diferencia del complejo COP I, que a su vez forma una cubierta para la vesículas transportadoras de lípidos y proteínas de la cara Cis del AG al RER.
Para poder entender el mecanismo de transporte vesicular, es fundamental comprender la secreción de lípidos y proteínas a partir del retículo endoplasmático (RE). Este organiza su red de membranas en dominios con funciones específicas. Existen regiones de unos 0.5 μm de diámetro especializadas en la producción de vesículas de secreción que contienen material reticular, denominadas ERES (endoplasmic reticulum exit sites). Estas suelen estar próximas al AG, por lo cual se logra una mayor eficiencia en cuanto al tráfico vesicular. Tienen una composición lipídica diferente del resto del retículo. Carecen de ribosomas.
Para que la secreción selectiva de material reticular se lleve a cabo, es necesaria la cooperación entre distintas subunidades proteicas que provoque la curvatura de la membrana del retículo y posteriormente la evaginación de vesículas recubiertas con COPII. Una vez liberadas, las vesículas se desprenden de su cubierta, lo cual permite una gemación entre sí y forma un compartimiento intermedio entre el retículo y el AG, denominado ERGIC (Endoplasmic Reticulum-Golgi Intermediate Compartment).
Composición del COPII
Las vesículas cubiertas por COPII se generan en el RE a partir de cuatro subunidades proteicas: Sec12, Sar1-GTP, Sec23/24 y Sec 13/31.
- Sec12:[1] Factor de intercambio de nucleótidos de guanina para Sar1p.
- Sar1-GTP:[2] Se trata de una proteína guanosina trifosfatasa (GTPasa) monomérica que regula el ensamblaje y el desensamblaje vesicular.
- Sec23/24:[3] Heterodímero con un dominio de gelsolina, que en humanos viene codificado por los genes SEC23 y SE24.
- Sec13/31: Heterotetrámero codificado por los genes SEC13 y SEC31 en humanos.
No obstante, el proceso de ensamblaje vesicular no se puede llevar a cabo únicamente a partir de estas proteínas. También deben intervenir las proteínas SNARE,[4] TANGO1 o colágeno VII, entre otras.
Proceso de ensamblaje vesicular
El ensamblaje vesicular tiene un alto nivel de organización. Tan solo ocurre en zonas discretas del RE que están libres de ribosomas. Estas zonas específicas son las ERES[5] o las tER (transitional endoplasmic reticulum).[6]
El primer paso para el ensamblaje de la cubierta COPII es la activación de la Ser GTPasa mediante su factor de intercambio de guanina Sec12.[7] En ese momento una hélice anfifílica N-terminal de la Sar1 se inserta en la membrana del RE e incorpora a los heterodímeros Sec23 y Sec24. Tras la incorporación de la carga y la formación de un complejo de pre-ensamblaje estable, se incorpora a los heterotetrámeros Sec13 y Sec31, capaces de adoptar forma de celda y de contener la vesícula y su carga.
Poco después de este proceso, las vesículas COPII se descubren gracias a la hidrólisis guanosín trifosfato (GTP) de la Sar1.
Este proceso de ensamblaje y germinación vesicular a partir de los ERES y del COPII ha sido muy bien definido en Saccharomyces cerevisiae[8] y Pichia pastoris. No obstante, el nivel de complejidad organizativa de una célula especializada de mamífero es necesariamente más elevado que el de un hongo. Por ello, este proceso es todavía fuente de investigación.
