La rete trans-Golgi (TGN)
La rete trans-Golgi (TGN) è un’estensione del trans Golgi dove si formano diversi tipi di vescicole. Il TGN può essere pensato come una grande stazione di smistamento delle proteine all’interno della cellula. Le proteine che maturano nel Golgi vengono smistate nel TGN per essere trasportate in diversi punti della cellula a seconda dei tag biochimici che si trovano sulle singole proteine. Si pensa che le proteine nel TGN si concentrino legandosi a molecole recettrici nel lume del TGN. Quando le proteine trovano i loro recettori appropriati, possono aggregarsi in una o poche posizioni all’interno del TGN e poi gemmare per formare vescicole secretorie immature: (1) granuli secretori (vescicole che subiscono un’ulteriore maturazione e smistamento del carico specializzato); (2) vescicole secretorie destinate alla membrana plasmatica; e (3) vescicole che trasportano enzimi degradativi ai lisosomi (piccoli organelli acidi che degradano le macromolecole). Una certa selettività e selezione delle proteine può esistere in queste vescicole secretorie prima che arrivino alla membrana plasmatica.
In primo luogo, le vescicole secretorie sono confezionate con un’alta concentrazione di una proteina specifica che è stata trasportata al TGN. Per esempio, le cellule endocrine producono grandi quantità di proteine specializzate chiamate ormoni che sono confezionate in granuli secretori. Quando le cellule endocrine ricevono il “segnale” corretto che innesca la fusione dei granuli secretori con la membrana plasmatica, queste proteine vengono rilasciate nel sistema circolatorio.
In secondo luogo, alcune proteine sono prodotte e secrete in modo costitutivo o costante; queste proteine non si basano su segnali extracellulari per il rilascio e non sono smistate nei granuli secretori. Invece, la secrezione costitutiva coinvolge vescicole che hanno origine nel TGN e viaggiano direttamente verso la membrana plasmatica per l’esocitosi.
Infine, il TGN è una stazione di smistamento per la consegna di enzimi degradativi ai lisosomi, vescicole contenenti sostanze nutritive che hanno origine all’esterno della cellula. Le cellule hanno bisogno di indirizzare queste proteine ai lisosomi acidi per assistere nella digestione dei nutrienti internalizzati. Le proteine destinate al lisosoma sono state modificate con uno zucchero unico chiamato mannosio 6-fosfato. Queste proteine lisosomiali vengono smistate nel TGN legandosi al recettore del mannosio 6-fosfato che poi si stacca in una vescicola che si fonde con un lisosoma. Il basso pH nel lisosoma causa la dissociazione della proteina portatrice di mannosio 6-fosfato dal recettore. Il recettore vuoto si stacca dal lisosoma in una piccola vescicola e viene riciclato nel TGN.
Il complesso del Golgi gioca un ruolo essenziale nello smistamento e nel targeting delle proteine in varie parti della cellula. Nonostante ciò che si sa, ci sono ancora molte domande senza risposta riguardo agli esatti meccanismi coinvolti nello smistamento e nel trasporto del carico cellulare in tutta la cellula. Si tratta di un’importante area di indagine poiché molte malattie come la malattia delle cellule I, il morbo di Alzheimer, il morbo di Batten e una serie di altre malattie da accumulo di proteine e lipidi sono il risultato di cellule che smistano proteine e lipidi nelle posizioni sbagliate della cellula.