Retículo endoplasmático: rugoso y liso

El retículo endoplasmático (RE) es una red interconectada de túbulos membranosos y sacos aplanados, continua con la envoltura nuclear y que constituye el sistema de membranas más grande de la célula eucariota. Existe en una forma rugosa, tachonada de ribosomas, que sintetiza y pliega proteínas de membrana y secretoras, y en una forma lisa, libre de ribosomas, que se encarga de la síntesis de lípidos, la desintoxicación y el almacenamiento de calcio.

Definition

El retículo endoplasmático es una red continua delimitada por membrana, contigua a la envoltura nuclear, cuyas regiones rugosas (que contienen ribosomas) sintetizan y pliegan proteínas que ingresan a la vía secretora y cuyas regiones lisas realizan la síntesis de lípidos, la desintoxicación y el almacenamiento de calcio.

Scope

Esta entrada abarca la distinción estructural entre el RE rugoso y el liso, la entrada cotraduccional de proteínas en el RE rugoso, el plegamiento y control de calidad de las proteínas con la respuesta a proteínas desplegadas, y las funciones del RE liso en la síntesis de lípidos, la desintoxicación y el manejo del calcio. Es un tema de referencia en biología celular e histología, no una guía clínica.

Core questions

• ¿Cómo ingresan las proteínas nacientes al RE rugoso y cómo se pliegan y controlan su calidad?
• ¿Qué distingue estructural y funcionalmente al RE rugoso del liso?
• ¿Cómo detecta y responde el RE a la acumulación de proteínas mal plegadas?
• ¿Cómo contribuye el RE liso a la síntesis de lípidos y al manejo del calcio?

Key concepts

• RE rugoso versus liso
• Importación cotraduccional de proteínas
• Plegamiento de proteínas y control de calidad del RE
• Degradación asociada al RE (ERAD)
• Síntesis de lípidos y esteroides
• Almacenamiento de calcio y el retículo sarcoplasmático
• Desintoxicación por citocromos del RE liso

Key theories

Respuesta a proteínas desplegadas (UPR)

La acumulación de proteínas desplegadas o mal plegadas en el lumen del RE es detectada por sensores transmembrana que desencadenan un programa transcripcional y traduccional coordinado para restaurar la capacidad de plegamiento o, en su defecto, para inducir la muerte celular.

Mechanisms

En el RE rugoso, los ribosomas que traducen proteínas con una secuencia señal se acoplan a la membrana e introducen la cadena naciente en o a través de la bicapa, donde se pliega y modifica antes de su exportación. Un sistema de control de calidad dedicado retiene las proteínas mal plegadas y dirige las persistentemente aberrantes para su retrotranslocación y degradación; cuando se acumulan proteínas desplegadas, los sensores transmembrana inician la respuesta a proteínas desplegadas para expandir la capacidad de plegamiento o desencadenar la apoptosis. El RE liso carece de ribosomas unidos y es el sitio principal de la síntesis de fosfolípidos y esteroides, del metabolismo de fármacos y toxinas por sus enzimas oxidantes, y, como retículo sarcoplasmático en el músculo, del almacenamiento y liberación regulados de calcio. La composición lipídica generada y mantenida aquí moldea el comportamiento de todas las membranas posteriores.

Clinical relevance

El estrés del RE y los defectos en el plegamiento y control de calidad de las proteínas están implicados en una amplia gama de procesos patológicos, y la capacidad del RE liso para metabolizar fármacos subyace a cómo la célula maneja muchos xenobióticos. Esta entrada describe los mecanismos normales que involucran dichos procesos y no constituye una base para decisiones diagnósticas o de tratamiento individuales.

History

El retículo endoplasmático fue descrito por primera vez por Keith Porter y sus colegas en las primeras micrografías electrónicas de células cultivadas, y el trabajo de Palade vinculó sus regiones rugosas con la secreción de proteínas. La hipótesis de la señal de Blobel y Sabatini explicó cómo las proteínas son dirigidas al RE rugoso, y trabajos posteriores de Walter, Ron y otros definieron la respuesta a proteínas desplegadas como la vía de estrés homeostático del orgánulo.

Key figures

• Keith Porter
• George Palade
• Günther Blobel
• Peter Walter
• David Ron

Seminal works

• ron2007
• gardner2013

Frequently asked questions

¿Cuál es la diferencia entre el retículo endoplasmático rugoso y el liso?

El RE rugoso está tachonado de ribosomas y sintetiza y pliega proteínas para la vía secretora, mientras que el RE liso carece de ribosomas y se especializa en la síntesis de lípidos, la desintoxicación y el almacenamiento de calcio.

¿Qué es la respuesta a proteínas desplegadas?

Es un programa de señalización que se activa cuando las proteínas mal plegadas se acumulan en el RE; los sensores transmembrana actúan para expandir la capacidad de plegamiento del orgánulo y, si el estrés no se resuelve, pueden conducir a la célula hacia la muerte.