Mecanismos Clave del Transporte Celular: Bombas de Membrana y Tráfico Vesicular

Mecanismos de Transporte en Membrana

Bombas de Transporte Tipo P

La bomba de Ca²⁺ de la membrana del Retículo Sarcoplasmático (RS) de las fibras musculares esqueléticas es una ATPasa de transporte de tipo P. El RS es un tipo especializado de Retículo Endoplasmático (RE) que forma una red de sáculos tubulares en el citoplasma de la fibra muscular y actúa como almacén intracelular de Ca²⁺. Cuando el potencial de acción despolariza la membrana de la célula muscular, el Ca²⁺ es liberado al citosol desde el RS por unos canales liberadores de Ca²⁺, lo que estimula la contracción muscular. La bomba de Ca²⁺ desplaza el Ca²⁺ desde el citosol de nuevo al RS.

Todas las formas intermedias del transporte de la bomba de Ca²⁺ del RS tienen estructuras parecidas, conteniendo 10 hélices alfa transmembrana (TM) conectadas a 3 dominios citosólicos: N o dominio de unión al nucleótido, P o dominio de fosforilación, y A o dominio activador. En la bomba de Ca²⁺, las cadenas laterales de los aminoácidos (aa) que sobresalen de las hélices TM forman 2 sitios de unión en posición central para el Ca²⁺.

Funcionamiento de la Bomba de Ca²⁺

• En estado desfosforilado, unida al ATP, de la bomba, los sitios de unión al Ca²⁺ solo son accesibles desde el lado citosólico de la membrana del RS.
• La unión del Ca²⁺ desencadena una serie de cambios conformacionales que cierran el pasillo hacia el citosol y activan una reacción de fosfotransferencia en la que el fósforo (P) terminal del ATP es transferido a un aspartato.
• El ADP se disocia y es reemplazado por un ATP fresco, lo que provoca otro cambio conformacional que abre un pasillo hacia el lumen del RS a través del cual salen 2 iones de Ca²⁺.
• Los 2 iones de calcio son reemplazados por 2 protones y una molécula de agua que estabiliza los sitios de unión al calcio vacíos y cierra el pasillo hacia el lumen del RS.
• La hidrólisis del enlace fosforilaspartato devuelve la bomba a la conformación inicial y el ciclo empieza de nuevo.

Bombas de Transporte Tipo V

Las ATPasas de protones de tipo V mantienen la acidez de lisosomas y vacuolas, ya que es una necesidad para el funcionamiento de las enzimas que contienen y para evitar que el pH baje excesivamente en el citosol (muerte celular). Las bombas de protones presentan 2 dominios, cada uno con múltiples subunidades: un dominio hidrofílico citosólico (V1) y un dominio TM (V0). No existe fosforilación durante el transporte. La energía del transporte la proporciona la hidrólisis del ATP en la subunidad B del dominio V1.

Funcionamiento de las Bombas de Protones Tipo V

• El bombeo de protones produce el aumento de carga positiva (+) dentro del orgánulo y su descenso fuera, aumentando la carga neta negativa (-), produciendo así el potencial eléctrico a través de la membrana.
• Con el bombeo de protones, el exceso de carga positiva (+) en el interior repelerá la entrada de más cargas positivas (+). Por lo tanto, el bombeo irá acompañado de: movimiento igual de número de aniones cloro en la misma dirección y movimiento de igual número de distintos cationes en dirección opuesta.

Principales Movimientos Realizados por Vesículas Membranosas desde el RE y el Golgi

Desde el RE hasta el Golgi hay un transporte anterógrado de vesículas que se inicia en un compartimento entre los 2 orgánulos de cisternas y túbulos aplastados (CGN - cis-Golgi network). El Golgi está formado por sáculos y cisternas aplastadas que “maduran” desde una cara cis (llegada) a una cara trans (salida). Constantemente, vesículas vuelven hacia el cis, e incluso al RE (transporte anterógrado y transporte retrógrado íntimamente relacionados). Las proteínas a su paso por los sáculos golgianos sufren modificaciones en su glicosilación. El TGN (trans-Golgi network) es la región final distribuidora de las:

• Vesículas excretoras (vía constitutiva): recuperación de membrana que se pierde por endocitosis.
• Vesículas secretoras (vía regulada): reciben órdenes para liberar su contenido.
• Vesículas a endosomas tardíos y lisosomas.