Concetti Chiave
- Il folding è il processo che trasforma una proteina dalla struttura primaria disordinata alla sua forma nativa stabile.
- Il folding coinvolge interazioni deboli come elettrostatiche e idrofobiche, oltre a legami disolfuro tra cisteine.
- Durante il folding, la proteina passa attraverso stati intermedi fino a raggiungere il minimo energetico nella conformazione nativa.
- Le proteine misfolded, che si fermano a un minimo energetico errato, sono eliminate dal sistema ubiquitina-proteasoma.
- Il ripiegamento corretto è guidato principalmente dalle interazioni idrofobiche, superando la diminuzione di entropia conformazionale.
Il processo che porta una proteina disordinata, in struttura primaria, alla sua forma nativa prende il nome di folding, per studiare il quale generalmente viene effettuato in laboratorio il processo inverso, l'unfolding, si denatura quindi la proteina facendola tornare dalla forma nativa alla forma random coil.
Stabilità e interazioni proteiche
Una proteina unfolded è instabile, una proteina foldata raggiunge invece un minimo energetico, è quindi stabile. Le interazioni che si instaurano stabilizzando la proteina in conformazione terziaria sono tutti i tipi di interazioni deboli (elettrostatiche, ponte idrogeno, van der Waals, interazioni idrofobiche) più i punti disolfuro (un legame covalente che si forma tra due cisteine.
Energia e folding proteico
Quando una proteina esce unfolded da un ribosoma è come detto in una situazione di alta energia: durante il processo di folding questa raggiunge numerosi stati intermedi a più bassa energia fino ad arrivare alla conformazione nativa, che presenta il minimo energetico; c’è anche un altro minimo energetico, che rappresenta un folding erroneo, da cui non riesce a riemergere per foldarsi correttamente; se una cellula funziona bene ha un sistema di controllo di qualità (ubiquitina-proteasoma) che elimina quelle misfolded. Ogni intermedio relativo corrisponde a intermedi meta-stabili: man mano che si scende con l'energia ci sono meno forme possibili, ed il corretto ripiegamento è guidato principalmente dalle interazioni idrofobiche, che causano il collasso idrofobico: è l'effetto idrofobico infatti a bilanciare e superare la componente sfavorita di diminuzione di entropia conformazionale che osteggerebbe il ripiegamento (un forma ordinata presenta entropia minore di una disordinata, e normalmente le reazioni tendono all’aumento dell’entropia).
Domande da interrogazione
- Qual è il processo inverso al folding delle proteine e perché viene studiato in laboratorio?
- Come viene gestito il folding erroneo delle proteine in una cellula?
Il processo inverso al folding delle proteine è l'unfolding, che consiste nel denaturare la proteina facendola tornare dalla forma nativa alla forma random coil. Viene studiato in laboratorio per comprendere meglio il processo di folding.
In una cellula funzionante, il folding erroneo delle proteine viene gestito da un sistema di controllo di qualità, l'ubiquitina-proteasoma, che elimina le proteine misfolded per evitare accumuli dannosi.
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