Bioquímica Básica
7.4.2 Transporte de macromoléculas e partículas: endocitose e exocitose
Figura 7.3 Sistemas transportadores de membrana. a) Canal formado por uma porina, com estrutura em β-barril. b) Lactose permease de Escherichia coli, formada por um feixe de 12 α-hélices transmembrana; um homólogo de lactose, representado por esferas pretas, liga-se à cavidade hidrofílica interna. c) Translocase antiportadora, constituída por várias α-hélices e duas hélices descontínuas, representadas em vermelho e amarelo.
7.4.2 Transporte de macromoléculas e partículas:
endocitose e exocitose
O transporte de macromoléculas (proteínas, ácidos nucleicos, polissacarídios) e partículas através das membranas celulares não é feito por permeases devido ao seu tamanho; esses componentes são englobados em vesículas delimitadas por membranas, que podem ser internalizadas ou exteriorizadas em processos denominados endocitose e exocitose, respectivamente. A exocitose ocorre por fusão de vesículas intracelulares com a membrana plasmática; na endocitose, formam-se vesículas a partir de segmentos da membrana plasmática que sofrem invaginação, englobando parte do fluido extracelular, juntamente com os solutos nele presentes.
Um tipo especial de endocitose, a endocitose adsortiva ou endocitose mediada pelo receptor, é altamente seletivo, porque requer a ligação da molécula (ou partícula) a ser internalizada a receptores específicos da membrana plasmática. A endocitose adsortiva ocorre em eucariotos, sendo utilizada, por exemplo, para o fornecimento de colesterol para as células. O colesterol, necessário para a síntese de membranas e de vários compostos
importantes desses organismos, é transportado no interior das LDL (Seção
6.2.7), na forma esterificada.
O transporte por endocitose (Figura 7.4) inicia-se com a adsorção das LDL às células, graças à ligação de sua apolipoproteína a um receptor específico, presente na superfície externa da membrana plasmática. Os complexos receptor-LDL localizam-se em depressões da membrana plasmática que apresentam, na face em contato com o citoplasma, uma rede formada por uma proteína fibrosa, a clatrina. Estas depressões, chamadas depressões revestidas, são a seguir invaginadas, desprendendo-se da membrana e originando, no citoplasma, as vesículas revestidas. O revestimento formado pela clatrina é flexível, facilitando o brotamento da vesícula a partir da membrana plasmática. Após perderem esse revestimento, as vesículas fundem-se com endossomos, organelas cujo pH ácido induz a dissociação das LDL de seus receptores. Estes e as LDL concentram-se em regiões distintas do endossomo, que se organiza em duas vesículas com destinos diferentes. Aquela que contém as LDL funde-se com um lisossomo, onde seus componentes são hidrolisados: as apolipoproteínas originam aminoácidos e os ésteres de colesterol produzem ácidos graxos e colesterol, que pode, então, ser utilizado pela célula. Os receptores de LDL são reciclados por fusão da vesícula onde eles se localizam com a membrana plasmática; podem, assim, participar de um novo ciclo de endocitose. O colesterol que excede as necessidades celulares é reesterificado para armazenamento como gotículas intracelulares.
Figura 7.4 Transporte de colesterol das LDL plasmáticas para dentro da célula por endocitose adsortiva. LDL liga-se, por sua apolipoproteína, a seu receptor da membrana plasmática, em uma depressão revestida (1). Por invaginação (2), a depressão forma uma vesícula revestida (3) que, em seguida, perde o invólucro de clatrina (4). A vesícula resultante funde-se com um endossomo (5), cujo pH ácido determina a dissociação entre as LDL e os seus receptores. Estes e as LDL concentram-se em regiões distintas do endossomo, que se divide em duas partes: uma estrutura alongada contendo os receptores (6) e uma vesícula contendo as LDL (7). A estrutura com os receptores vazios funde-se com a membrana plasmática, reciclando os receptores para novos ciclos de endocitose (8). A vesícula contendo as LDL funde-se com um lisossomo (9), cujas hidrolases liberam aminoácidos a partir das apolipoproteínas, e ácidos graxos e colesterol, a partir dos ésteres de colesterol (10).
As membranas de muitas bactérias contêm estruturas extremamente complexas capazes de transportar macromoléculas. Esses nanomotores acoplam a energia química fornecida pelo ATP ao trabalho mecânico, como acontece na transformação gênica. A transformação é um processo natural de aquisição de informação genética a partir de DNA exógeno, no qual DNA do meio externo é introduzido no citoplasma da célula bacteriana. A transformação permite a transferência de informação genética entre células bacterianas, sendo responsável pela disseminação de determinadas características como a resistência a antibióticos.