Citosol
O citosol é um semi-fluido substância de enchimento no interior da célula e a incorporação de outras organelas e compartimentos subcelulares (Clegg JS&período; (1984)). O citosol em si é fechado pela membrana celular e as membranas de diferentes organelas, formando assim um compartimento celular separado. Juntos, o citosol e todas as organelas, exceto o núcleo, compõem o citoplasma. Exemplos de imagens de proteínas localizadas no citosol podem ser vistas na Figura 1.,no Atlas celular, foram demonstrados 4740 genes (24% de todos os genes humanos que codificam proteínas) para codificar proteínas que se localizam no citosol e nas suas subestruturas (Figura 2). A análise do proteoma citosólico mostra o enriquecimento dos termos dos processos biológicos relacionados com a modificação proteica, degradação do ARNm, processos metabólicos, transdução de sinais e morte celular. Cerca de 79% (n = 3738) das proteínas citosólicas localizam-se em outros compartimentos celulares, além do citosol. Os locais adicionais mais comuns são o núcleo e a membrana plasmática.,
G3BP1 – U-251 MG
QARS – U-2 OS
MTHFS – U-2 OS
Figura 1. Exemplos de proteínas localizadas no citosol. G3BP1 é uma enzima localizada no citosol e desempenha um papel na Via de transdução do sinal (detectada em células U-251 MG). QARS cataliza a aminoacilação de tRNA por seus aminoácidos associados (detectados em células U-2 OS). O MTHFS é uma enzima envolvida em processos metabólicos (detectados em células OS U-2).24% (4740 proteínas) de todas as proteínas humanas foram detectadas experimentalmente no citosol pelo Atlas das proteínas humanas.,1665 proteínas no citosol são apoiadas por evidências experimentais e destas 354 proteínas são melhoradas pelo Atlas de proteínas humanas.as proteínas do citosol têm múltiplas localizações.as proteínas do citosol apresentam uma variação celular-celular. Destes 582 mostram uma variação de intensidade e 105 uma variação espacial.as proteínas Citosólicas estão principalmente envolvidas na modificação proteica, degradação do ARNm, processos metabólicos, transdução de sinais e morte celular.
Figura 2., 24% de todos os genes codificadores de proteínas humanas codificam proteínas localizadas no citosol. Cada barra é clicável e dá um resultado de pesquisa de proteínas que pertencem à categoria selecionada.
Composição do citosol
Subestruturas
- Aggresome: 21
- Citosol: 4658
- Citoplasmática órgãos: 77
- Hastes & Anéis: 20
O citosol compõe cerca de 70% do volume total de células humanas, e é muito lotado e complexo (Luby-Phelps K&período; (2013))., O citosol é composto principalmente de água (cerca de 70% do volume) e proteínas (20% a 30% do volume) (Luby-Phelps K&período; (2000); Ellis RJ&período; (2001)). Ao invés de um líquido, é muitas vezes descrito como uma matriz hidrofílica semelhante à geleia que permite o livre movimento de íons, moléculas hidrofílicas e proteínas, mas também estruturas maiores como complexos proteicos e vesículas, através da célula. Íons como potássio, sódio, bicarbonato, cloreto, cálcio, magnésio e aminoácidos também são importantes constituintes do citosol., As diferenças na concentração destes íons entre o citosol e o fluido extracelular ou organelas citosólicas são essenciais para muitas funções celulares, por exemplo para permitir a comunicação celular nas sinapses das células nervosas. O pH citosólico humano varia entre 7, 0 – 7, 4 e é geralmente mais elevado se a célula estiver a crescer (Bright GR et al. (1987)).na Figura 3 podem ver-se, por exemplo, imagens da proteína codificada por MTHFD1 manchada em 3 linhas celulares diferentes.
MTHFD1
MTHFD1
MTHFD1
Figura 3., Exemplos da morfologia do citosol em diferentes linhas celulares, representados pela coloração imunofluorescente da proteína MTHFD1 em células a-431, U-251 MG e U-2 OS.
o citosol também contém diferentes estruturas não ligadas à membrana, incluindo inclusões citoplasmáticas, tais como inclusões glicogénio -, pigmento – e cristalina, e corpos citoplasmáticos, tais como corpos P e grânulos de stress. Os aggresomas são grandes corpos de inclusão formados pelo transporte retrógrado ativo de proteínas mal-esfoladas, embora ao longo de microtúbulos (Kopito RR. (2000))., Esta sequestração tem função citoprotetora, para proteínas agregadas que não conseguem ser limpas pela degradação proteosómica. Os corpos P são focos não ligados à membrana do ARNm e proteínas que funcionam na rotatividade do ARN, na repressão translacional, no silenciamento mediado pelo ARN e no armazenamento de ARN (Aizer A et al. (2008)). Uma estrutura rara e recentemente descoberta que pode aparecer no citosol são Hastes e anéis (RRs)., Estas são estruturas tipo filamento contendo proteínas envolvidas na biossíntese dos nucleótidos, originalmente descobertos pelo uso de auto-anticorpos humanos, mas pouco se sabe sobre a sua função biológica (Carcamo WC et al. (2014)). a Tabela 1 apresenta uma selecção de proteínas adequadas para serem utilizadas como marcadores do citosol.Tabela 1. Selecção de proteínas adequadas como marcadores para o citosol.,olyl-tRNA synthetase
Function of the cytosol
The cytosol has an important role in providing structural support for other organelles and in allowing transport of molecules across the cell., Por exemplo, os metabolitos precisam frequentemente de ser transportados através do citosol da área da sua produção para o local onde são necessários, e vários sinais precisam de ser transdutores da membrana celular para os compartimentos-alvo. Além disso, muitos processos e reações celulares importantes, especialmente de caráter metabólico, ocorrem no citosol. Estes processos incluem síntese proteica através da tradução, o primeiro estágio da respiração celular através da glicólise, e divisão celular através da mitose e meiose., O citosol também desempenha um papel fundamental na manutenção de gradientes através das membranas, o que é importante para a sinalização celular, osmose e excitabilidade celular (Lang F&período; (2007)).a Tabela 2 resume uma lista de proteínas citosólicas altamente expressas. A análise baseada em ontologia genética (GO) do proteoma citosólico mostra o enriquecimento de termos que estão bem alinhados com as funções conhecidas do citosol., Os termos mais enriquecidos para o processo biológico do domínio de GO estão relacionados com a tradução, modificações pós-translacionais, vias de sinalização e morte celular (figura 4a). A análise do enriquecimento da função Molecular do domínio de GO mostra também um enriquecimento significativo para os termos relacionados com a tradução e o metabolismo das proteínas (figura 4b).
figura 4a., Cada barra é clicável e dá um resultado de pesquisa de proteínas que pertencem à categoria selecionada.
figura 4b. Análise de enriquecimento baseada na ontologia do Gene para o proteoma do citosol, mostrando os Termos significativamente enriquecidos para a função Molecular do domínio de GO. Cada barra é clicável e dá um resultado de pesquisa de proteínas que pertencem à categoria selecionada.
Tabela 2. Proteínas citosólicas localizadas em diferentes linhas celulares.,e”>91
Cytosol proteins with multiple locations
Approximately 79% (n=3738) of the cytosolic proteins detected in the Human Protein Atlas also localize to other cellular compartments (Figure 5)., A trama da rede mostra que os compartimentos mais comuns que compartilham proteínas com o citosol são o núcleo, a membrana plasmática e os nucleoli. Especialmente as proteínas que se localizam tanto ao citosol quanto ao núcleo, bem como ao citosol e à membrana plasmática, estão sobre-representadas. De facto, há muitas proteínas que se sabe serem transportadas, ou que se deslocam continuamente, entre o citosol e estes compartimentos, incluindo factores de transcrição, proteínas ribossómicas e moléculas de sinalização. Exemplos de proteínas multilocalizantes no proteoma citosólico podem ser vistos na Figura 6.,
Figura 5. Enredo interativo de rede das proteínas do citosol com múltiplas localizações. Os números nos nós de conexão mostram as proteínas que são localizadas para o citosol e para um ou mais locais adicionais. Apenas são apresentados os nós de ligação que contêm mais de uma proteína e pelo menos 0,5% de proteínas no proteoma citosólico. Os tamanhos do círculo estão relacionados com o número de proteínas., O ciano coloridas nós mostrar combinações que são significativamente representados, enquanto na cor magenta nós mostrar combinações que são significativamente sub-representadas como comparado com a probabilidade de observar que a combinação de acordo com a frequência de cada anotação e um hypergeometric teste (p<=0.05). Note que este cálculo é feito apenas para proteínas com dupla localização. Cada nó é clicável e resulta em uma lista de todas as proteínas que são encontradas nas organelas conectadas.
RPL10A
STAT5A
DDX55
Figura 6., Exemplos de proteínas multilocalizantes no proteoma citosólico. RPL10A é uma proteína ribossômica conhecida, que é necessária para a formação das subunidades ribossômicas dos anos 60. Tem sido mostrado para localizar tanto os nucleoli quanto o citosol (detectado em células U-2 OS). STAT5A pertence à família dos fatores de transcrição. Translocata do citosol para o núcleo em resposta à fosforilação (detectada em células a-431). DDX55 é um membro da família de proteínas DEAD box implicada em vários processos celulares envolvendo alteração da estrutura secundária de RNA., Tem sido mostrado para localizar o núcleo, nucleoli e citosol (detectado em células a-431).
níveis de Expressão de proteínas do citosol em tecido
Transcriptoma análise e classificação de genes em tecidos de distribuição de categorias (Figura 8) mostra que os genes codificantes de proteínas localização para o citosol e suas subestruturas ter uma distribuição similar para todos os genes na Célula Atlas, mas com uma pequena, mas significativa redução na fração de gened para whcih theexpression é restrito a alguns tecidos.
Figura 7., Gráfico de barras que mostra a percentagem de genes em diferentes categorias de distribuição de tecidos para genes que codificam proteínas associadas ao citosol, em comparação com todos os genes do Atlas celular. O asterisco marca um desvio estatisticamente significativo (p≤0,05) no número de genes numa categoria baseada num teste estatístico binomial. Cada barra é clicável e dá um resultado de pesquisa de proteínas que pertencem à categoria selecionada.