Aparato de Golgi y Tráfico Intracelular

El aparato de Golgi es una pila de cisternas membranosas aplanadas que se sitúa en el centro de la vía secretora, recibiendo proteínas y lípidos recién sintetizados del retículo endoplasmático, modificándolos y clasificándolos hacia sus destinos. Junto con los transportadores vesiculares y tubulares que mueven material entre compartimentos, organiza el tráfico direccional que construye y mantiene la superficie celular, los orgánulos endomembranosos y el proteoma secretado.

Definition

El aparato de Golgi es una pila polarizada de cisternas membranosas que procesa, modifica y clasifica proteínas y lípidos que llegan del retículo endoplasmático y los envía, a través de transportadores vesiculares, a la superficie celular, a los lisosomas o de vuelta a través de la vía secretora.

Scope

Esta entrada abarca la organización polarizada cis-a-trans de la pila de Golgi, la glicosilación y otros procesamientos post-traduccionales, la clasificación en la red trans-Golgi, y la maquinaria de transporte vesicular —proteínas de cubierta, SNAREs y GTPasas Rab— que transporta la carga entre orgánulos. Es un tema de referencia de biología celular e histología, no una guía clínica.

Core questions

• ¿Cómo se polariza la pila de Golgi y cómo se mueve la carga desde su cara cis a su cara trans?
• ¿Cómo se forman, dirigen y fusionan las vesículas de transporte con el compartimento correcto?
• ¿Cómo se glicosilan y modifican de otras maneras las proteínas a medida que atraviesan el Golgi?
• ¿Cómo clasifica la red trans-Golgi la carga hacia destinos distintos?

Key concepts

• Cisternas cis, mediales y trans
• Red trans-Golgi y clasificación de carga
• Glicosilación y modificación post-traduccional
• Proteínas de cubierta (COPI, COPII, clatrina)
• Fusión de vesículas mediada por SNARE
• GTPasas Rab e identidad de membrana
• Transporte anterógrado y retrógrado

Key theories

Maduración cisternal versus transporte vesicular

Dos modelos explican la progresión de la carga a través del Golgi: cisternas estables que intercambian carga mediante vesículas, frente a cisternas que maduran de cis a trans mientras las enzimas residentes son recicladas en sentido retrógrado; la evidencia sugiere un componente sustancial de maduración.

Mechanisms

La carga que sale del retículo endoplasmático es capturada en vesículas recubiertas de COPII y entregada a la cara cis del Golgi; a medida que se mueve hacia la cara trans, es glicosilada y modificada de otras maneras por enzimas específicas de cada compartimento. El tráfico direccional entre compartimentos se logra mediante proteínas de cubierta que seleccionan la carga y geman las vesículas, mediante GTPasas Rab que marcan cada membrana con una identidad y reclutan factores de anclaje, y mediante proteínas SNARE en membranas opuestas que se emparejan para impulsar la fusión. El transporte retrógrado COPI devuelve las proteínas residentes que han escapado y recicla componentes. En la red trans-Golgi, la carga se clasifica en distintos transportadores destinados a la membrana plasmática, el sistema endolisosomal o los gránulos secretores, mientras que las vías de reciclaje endocítico devuelven la membrana y los receptores a la superficie.

Clinical relevance

Los defectos en la glicosilación del Golgi y en la maquinaria de tráfico subyacen a los trastornos congénitos de la glicosilación y otras enfermedades de biología celular, y muchos patógenos y toxinas explotan las rutas secretoras y retrógradas. Esta entrada describe los mecanismos de tráfico normales implicados y no constituye una base para decisiones diagnósticas o de tratamiento individuales.

History

El orgánulo fue identificado por Camillo Golgi en 1898 utilizando un método de tinción con plata y fue largamente debatido hasta que la microscopía electrónica confirmó su existencia. Palade y Farquhar mapearon su lugar en la vía secretora, y la maquinaria molecular de gemación y fusión de vesículas fue definida a través del trabajo genético y bioquímico de Schekman y Rothman, reconocido con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2013.

Debates

¿Cómo se mueve la carga a través de la pila de Golgi?

Si las cisternas son compartimentos estables que intercambian carga mediante transporte vesicular o si maduran de cis a trans, sigue siendo una cuestión definitoria; la evidencia actual tiende a favorecer un papel principal para la maduración cisternal con el reciclaje retrógrado de enzimas residentes.

Key figures

• Camillo Golgi
• George Palade
• James Rothman
• Randy Schekman
• Marilyn Farquhar

Seminal works

• rothman1994
• emr2009

Frequently asked questions

¿Qué hace el aparato de Golgi?

Recibe proteínas y lípidos del retículo endoplasmático, los modifica químicamente —notablemente mediante glicosilación— y los clasifica en su cara trans en transportadores destinados a la superficie celular, los lisosomas o los gránulos secretores.

¿Cómo saben las vesículas de transporte adónde ir?

Las proteínas de cubierta seleccionan la carga y geman la vesícula, las GTPasas Rab confieren a cada membrana una identidad molecular y reclutan anclajes, y las proteínas SNARE coincidentes en las dos membranas se emparejan para impulsar la fusión específica con el compartimento diana correcto.