El retículo endoplasmático es un tipo de orgánulo celular formado por una red membranosa que forma sacos y tubos aplanados conocidos como cisternas. Las cisternas están interconectadas compartiendo el mismo lumen o espacio interno y la membrana es continua con la membrana nuclear externa.
El retículo endoplasmático está presente en la mayoría de células eucariotas. En el ser humano aparece en todas las células excepto en los espermatozoides y en los eritrocitos. El volumen de retículo endoplasmático varía en función del estado metabólico de la célula y en algunas células es especialmente abundante, por ejemplo en los hepatocitos.
Entre las numerosas funciones del retículo endoplasmático, destaca el anclaje de los ribosomas durante la síntesis proteica y la formación de vesículas para el transporte de las proteínas sintetizadas hacia el aparto de Golgi. En el retículo endoplasmático también se sintetizan numerosos lípidos, como los lípidos de membrana, esteorides, hormonas y enzimas.
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Estructura y tipos de retículo endoplasmático
La estructura general del retículo endoplasmático es una doble membrana fosfolipídica que se pliega para formar tubos y cisternas en forma de sacos aplanados. La membrana es continua con la membrana externa nuclear. El lumen o espacio interno de las cisternas están conectados entre sí y con el espacio perinuclear pero separado del citosol.
Desde un punto de vista estructural y funcional se distinguen dos tipos de retículo endoplasmático, el rugoso y el liso. El retículo endoplasmático rugoso está formado por cisternas aplanadas con numerosos ribosomas adheridos a su superficie, motivo del aspecto rugoso. La membrana del retículo endoplasmático liso adopta formas tubulares y no presenta ribosomas en su superficie o son muy escasos. En el rugoso se sintetizan y maduran proteínas. En el liso se sintetizan lípidos, esteroides y se metabolizan numerosas sustancias tóxicas.
La proporción de cada tipo es variable entre células de diferentes órganos y también puede cambiar en diferentes etapas del ciclo de vida celular y según el estado metabólico. Cada tipo puede aparecer en regiones o dominios diferenciados pero en algunas zonas pueden mezclarse sin una distinción clara entre ambos.
En cualquier caso, la disposición espacial del retículo endoplasmático viene determinada por su interacción con los filamentos proteicos del citoesqueleto.
Retículo endoplasmático rugoso
El retículo endoplasmático rugoso (RER) debe su nombre al aspecto rugoso que le dan los numerosos ribosomas adheridos a su superficie. Su membrana se pliega formando cisternas con forma de sacos aplanados.
Los ribosomas se unen a la membrana del RER a través del translocón o canal translocador, un complejo proteico que forman un canal hacia el interior del RER y a través del cuál se produce la translocación proteica desde el ribosoma hacia el interior del retículo endoplasmático.
Los ribosomas no permanecen unidos al RER de forma constante, sino que están continuamente uniéndose y liberándose. Se unen cuando están sintetizando una proteína que va a ser madurada en el retículo endoplasmático.
Todas las proteínas que siguen la denominada ruta secretora o ruta vesicular pasan por el retículo endoplasmático rugoso. Esta ruta incluye a todas las proteínas que se dirigen al interior de un organelo celular, al exterior celular o a formar parte de alguna membrana celular, tanto citoplasmática como de organelos.
Una de las hipótesis más extendidas es que en las proteínas de la ruta secretora aparece un pequeño péptido en su extremo N-terminal, de entre 16 y 30 aminoácidos, mientras se está sintetizando en el ribosoma. Este péptido, llamado péptido señal, es el que permite que los ribosomas reconozcan el organelo al que deben unirse, en este caso al RER.
Una vez unido, el ribosoma continua con la traducción y síntesis de la proteína. La cadena de aminoácidos va creciendo y pasando a través del canal translocador hacia el interior del retículo hasta que llega la señal de corte, la traducción se detiene y el ribosoma se libera de la membrana del RER.
En el RER se produce la maduración de las proteínas, un proceso en el que las chaperonas del RER tienen un papel destacado y que incluye numerosas reacciones químicas, como la carboxilación o la hidroxilación de aminoácidos, y el plegamiento tridimensional de la hebra proteica.
Las proteínas que no consigan una maduración correcta son degradadas, las que se pliegan correctamente se introducen en vesículas para su transporte hacia el aparato de Golgi donde tiene lugar una segunda maduración hasta alcanzar su forma definitiva o su conformación activa, ya sean proteínas estructurales, enzimas u hormonas proteicas.
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Retículo endoplasmático liso
El retículo endoplasmático liso (ESL, o SER del inglés smooth endoplasmic reticulum) suele ser minoritario en la mayoría de células. Salvo algunas excepciones, lo más común es que haya retículo endoplasmático rugoso y retículo endoplasmático transicional o parcialmente rugoso, pero poco retículo endoplasmático liso.
En la membrana del retículo transicional aparecen zonas donde se forman las vesículas de transporte para los lípidos y proteínas que se han sintetizado en el interior. Las vesículas transportan estos lípidos y proteínas hasta el aparato de Golgi.
En el SER se sintetizan lípidos, fosfolípidos y esteroides, incluyendo colosterol, los lípidos de membrana y hormonas esteroideas como la testosterona y la progesterona. Las células con función secretora de este tipo de sustancias tienen una gran cantidad de retículo endoplasmático liso, por ejemplo en las células secretoras de las glándulas sebáceas, de los testículos o de los ovarios.
La enzima glucosa-6-fosfatasa se encuentra en el interior del retículo endoplasmático liso y es esencial en el último paso de la gluconeogénesis (cataliza el paso de glucosa-6-fosfato a glucosa).
En el retículo endoplasmático liso también se metabolizan numerosas sustancias tóxicas producidas de forma natural durante el metabolismo celular así como sustancias tóxicas externas como el alcohol, fármacos y drogas. En el hígado se metabolizan la mayoría de sustancias tóxicas y es donde se produce mayoritariamente la gluconeogénesis, por eso los hepatocitos también tienen una gran cantidad de retículo endoplasmático liso.
La mayoría de estas sustancias y las proteínas sintetizadas en el retículo endoplasmático liso sufren modificaciones posteriores en el aparato de Golgi y son transportadas hasta allí por las vesículas desprendidas en la membrana del retículo endoplasmático liso. En el aparato de Golgi se forman vesículas posteriores para transportar estas sustancias a la membrana celular y la propia membrana de la vesícula se suele integrar en la membrana citoplasmática, siendo este uno de los mecanismos de formación de la membrana celular.
Además de su función sintetizadora, el retículo endoplasmático listo también tiene un papel importante como reservorio para varias sustancias, como enzimas, hormonas y calcio. En las neuronas, que necesitan mucho calcio de forma constante, el retículo endoplasmático liso también es más abundante que en la mayoría de células.
Retículo sarcoplasmático
El retículo sarcoplasmático es un tipo de retículo endoplasmático liso especializado que se encuentra en los miocitos. El retículo sarcoplasmático centra su función en el almacenamiento de iones calcio y su liberación cuando la fibra muscular es activada.
Funciones del retículo endoplasmático
En general, tal y como hemos visto, las principales funciones del retículo endoplasmático se pueden resumir en:
- Síntesis proteica (enzimas, estructurales, hormonas)
- Metabolismo de esteroides (colesterol, hormonas esteroideas)
- Metabolismo de lípidos
- Síntesis de hormonas
- Desintoxicación
- Gluconeogénesis
- Almacenamiento de calcio y otras sustancias
Alteraciones y enfermedades
El retículo endoplasmático puede generar una respuesta de estrés conocida como respuesta a proteínas desplegadas (unfolded protein response). El plegamiento de las proteínas durante su maduración en el retículo endoplasmático se realiza gracias a un tipo de proteínas llamadas chaperonas.
Solo las proteínas que se pliegan correctamente son transportadas al aparato de Golgi, las demás son degradadas. La respuesta de proteínas desplegadas es un tipo de estrés que se produce cuando por algún motivo se acumulan proteínas desplegadas o no plegadas correctamente en el retículo endoplasmático.
La respuesta tiene tres consecuencias principales que intentan devolver la normalidad a la célula: se detiene la traducción de ARN, se estimula la formación de chaperonas y se estimula la degradación de las proteínas no plegadas acumuladas. Si la situación se prolonga la respuesta llega a la apoptosis celular.
La respuesta de estrés del retículo endoplasmático puede aparecer por diversos motivos, como alteraciones oxidativas, alteraciones en la regulación del calcio, privación de glucosa o algunas infecciones virales.
Alteraciones en la proteína XBP1 (X-box binding protein 1) se ha relacionado con una mayor respuesta a proteínas desplegadas y podría ser la causas de procesos inflamatorios asociados a enfermedades como el alzheimer o la enfermedad de Crohn.
El estrés del retículo endoplasmático también se ha asociado con otras enfermedades neurodegenerativas, con la resistencia a la insulina y podría estar involucrado en otras muchas enfermedades.