Biologia I

Struttura degli aminoacidi e classificazione

Gli aminoacidi si legano tramite legame peptidico (di condensazione) tra il COOH di un aminoacido e l'NH dell'altro. L'orientamento è già scritto nel DNA. Il carbonio centrale (carbonio alfa) è asimmetrico per la presenza di R, formando aminoacidi L ed aminoacidi D. I nostri sono tutti L-aminoacidi.

Si può classificare l'aminoacido in base al gruppo R in:

• Apolare: idrofobico, conferisce idrofobicità (come i lipidi)
• Polare con carica: idrofilo, conferisce idrofilicità
• Polare senza carica: idrolitici, ionizzabili e ionizzanti

La glicina possiede H al posto di R, quindi fa da ponte per l'attaccamento di due catene polipeptidiche (appacificatore). La cisteina possiede un gruppo chimico particolare che permette la formazione di legami covalenti tra gruppi R, il che conferisce grande stabilità alla struttura della proteina (stabilizzante).

La struttura primaria degli aminoacidi è una collana di perle, mentre la struttura secondaria è determinata dai legami H tra l'O di COOH e l'H

di NH 2

Struttura terziaria: È la struttura 3D specifica, data dalle interazioni (legami deboli) dei gruppi R che sono disposti in maniera precisa in ogni proteina.

Struttura quaternaria: Interazione tra più catene polipeptidiche (logo delle Olimpiadi e logo dell’Audi) “Un gene una catena polipeptidica” – Spiegazione di Il DNA oltre a codificare perche modulano l’espressione dei geni che proteine codifica anche per RNA funzionali codificano per proteine.

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Approfondimento struttura secondaria: la formazione di alfa-elica (destrorsa) e foglietto-beta (mancina) è data dagli angoli di rotazione tra il carbonio Alfa e NH e COOH.

Chiaramente una alfa-elica (ponti H paralleli che espone gruppi R idrofili conferirà idrofilità e viceversa, a meno che non sia anfipatica (come doppio strato fosfolipidico). Un beta-foglietto espone i gruppi R a zig-zag (ponti all’asse).

H perpendicolariall’asse)Tendenzialmente le alfa-elica sono idrofile e le beta-foglietto sono idrofobe; infatti,malconformazioni di alcune proteine che fanno diventare alfa-eliche delle beta-fogliettofanno precipitare la proteina (che diventa insolubile) creando aggregati degenerativi(malattie neuro-degenerative, aggregati che uccidono i neuroni)

Approfondimento struttura terziaria: Si formano legami deboli tra i gruppi R dei variaminoacidi, quindi è fortemente specifica. Ponti disolfuro (covalenti) soltanto tra cisteineche stabilizzano molto la struttura. Es. Mioglobina ha soltanto legami deboli ma tanti, chetengono compatta l’intera struttura proteica.

La diffrazione a raggi X (Rosalind Franklin, 1950) si applica bombardando un cristallo(molecola purificata con atomi tutti orientati allo stesso modo) con raggi X al fine diimpressionare una lastra autoradiografica, che mostra una certa disposizione di macchie(raggi X deviati a seconda dell’atomo incontrato).

Ora con la tecnologia avanzata è possibile determinare la conformazione in uno specifico stato funzionale della proteina. I motivi sono interazioni tra strutture secondarie diverse, i domini sono regioni della proteina che svolgono una particolare funzione. Motivi: - SPIRALE SUPERAVVOLTA: (es. miosina), due alfa-eliche anfipatiche interagiscono a formare una super elica. I residui amminoacidici garantiscono una perfetta adesione delle due porzioni della molecola (idrofobiche nel versante proteina, idrofile nel versante esterno acquoso) Motivo di una proteina che le permette l'ancoraggio. - ELICA-ANSA-ELICA: ad una porzione del DNA tramite uno ione Ca2+. 14 aminoacidi. Il motivo dita di zinco serve anch'esso per l'ancoraggio al DNA, composto da filamenti di cisteina e istidina che tengono insieme uno ione zinco. 25 aminoacidi. ZInC= Zinco, istidina, cisteina. Motivi fondamentali nell'ancoraggio al DNA di fattori trascrizionali, generalmente composti da.

dimeri dove le leucine prendono contatto tra di loro, lasciando libera l'estremità che aggancia il DNA.

Domini: I domini sono regioni delle proteine caratterizzate da una loro struttura tridimensionale e con una loro funzione. Un esone, un dominio. I domini nelle proteine ci sono da sempre, ma con aminoacidi molto differenziati; questo ci fa intuire come questi geni provengano da un ancestore comune e diano vita alla formazione di domini ma con conseguenze diverse. (es. fosfolipasi c presenta un dominio quasi identico a un enzima con la stessa funzione in un batterio, pur con sequenze diverse)

Gli HSP70 (chaperoni molecolari, piccoli e agiscono durante la sintesi della proteina) e HSP60 (chaperonine, grandi, formano barilotti attorno alla proteina), sono fondamentali nell'aiuto del mantenimento del folding (struttura terziaria) delle proteine che stanno andando in denaturazione (heat shock) ed evitamento di interazioni pericolose non volute. Funzionano entrambe tramite

associazione/idrolisi di ATP. Una proteina si deve muovere ad assumere il corretto folding, altrimenti i suoi residui che vanno in giro risultano pericolosi perché potrebbero interagire con altre proteine in interazioni anomale con aggregati, che determinano l'insolubilità della proteina e quindi la sua precipitazione--- degenerazione della cellula, quindi malattie neurodegenerative (aggresoma)

SBOBINA 03/011/2021

Sono in aumento i casi di patologie complesse date da misfolding di proteine o interazioni anomale tra queste (aggregati). Alcune malattie da misfolding:

• Fibrosi cistica (o mucoviscidosi, recessiva): misfolding di una proteina di membrana coinvolta nel canale ionico del cloro, secrezione di muco molto denso delle ghiandole esocrine con frequenti infiammazioni croniche. Mutazione del gene CFTR.
• Fibrosi cistica per ∆F508: 68% dei casi di delezione (∆) di una intera tripletta, il codone 508, che codifica per la fenilalanina.
• Anemia falciforme:

emoglobinopatia che coinvolge una mutazione puntiforme del gene per la β-globina. Gli eritrociti in questione assumono la caratteristica forma a falce, dove c'è il rischio di formazione di microtrombi, in particolare dove la pO è bassa (capillari). Sintomatologia molto vasta, dipende dall'organo che soffre di più questa condizione di carenza di sangue e quindi ossigeno. Deficit di alfa-1-antitripsina: è un importante antiproteasi, svolge azione opposta a quella della tripsina legandola in corrispondenza del loop reattivo ed inattivandola. Un suo deficit conduce ad enfisema polmonare e cirrosi epatica. L'alfa-1-antitripsina regola anche l'azione dell'elastasi, l'elastina, che digerisce proteina fondamentale nella matrice extracellulare fuori dagli alveoli polmonari che gli conferisce elasticità. Il deficit fa si che l'elastasi prenda il sopravvento, causando enfisema polmonare (recessiva).alfa-1-antitripsina determinando una rottura e fusione degli alveoli polmonari e quindi ridotta capacità di respirazione. L'alfa-1-antitripsina - Cirrosi epatica (dominante): se mutata forma aggregati e non riesce ad uscire dal fegato (dove è maggiormente prodotta), determinando nei pazienti più gravi una disfunzione epatica con degenerazione degli epatociti e quindi una maggiore proliferazione degli epatociti restanti, quindi formazione di noduli di proliferazione. "particella Malattie prioniche: infettiva solamente proteica", ovvero una malattia trasmissibile solamente proteica, senza virus o batteri. Può essere esogena (es. malattia della mucca pazza) o endogena (Creutzfeldt-Jacob) - Malattia della mucca pazza: si contrae mangiando carne di un bovino infetto, carne che possiede proteine mal conformate che inducono la mal conformazione nelle proteine endogene del paziente. - Creutzfeuldt-Jacob ereditario (dominante): versione umana della

Malattia dell'amucca pazza per mutazione della proteina "prionica", cioè quella che indurrà una malconformazione anche nelle altre proteine sane.

Malattia di Alzheimer: una proteina transmembrana, la APP, deve fisiologicamente subire tre tagli in tre siti diversi. Sono presenti alterazioni delle proteasi coinvolte (β-γ-secretasi) e/o del sito di APP che deve essere tagliato. I due tagli effettuati da γ-secretasi sono in determinati rapporti, ma in Alzheimer questi rapporti si sfasano formando degli aggregati proteici all'esterno della cellula che causano danni ai neuroni. Un'altra causa di proteina Tau, fondamentale nell'assemblaggio dei microtubuli del citoscheletro e quindi nel viaggio delle sostanze da una parte all'altra della cellula.

Amiloidosi: qualsiasi patologia collegata ad una aggregazione proteica anomala o misfolding. Esempio lampante ne è l'amiloidosi.

di proteine che precipitano. damutazione del lisozima, enzima litico che digerisce le proteine; una sua mutazionedetermina l'accumulo di queste in loco intra o extra cellulare con quindi accumulo disostanza amiloide. Formazione di fibrille amiloidi per accumulo di proteine anomale.

SBOBINA 04/03/2021

Struttura DNA + Esperimento di Griffith (Ceppo S e ceppo R sul topo) ed Esperimento diAvery (provò a mettere nel topo le proteine e non succedeva niente, provò con icarboidrati e lipidi e ancora niente, mentre con l'acido nucleico il topo moriva) + Regole diChargaff (A+G=C+T; %A=%T, %C=%G) + Watson e Crick che scoprirono la doppia elicadi DNA sulla base degli studi di Rosalind Franklin (me lo ciulano me lo ciulano!). Laricercatrice trovò determinati rapporti (0, 34 nm; 3,4 nm; 2 nm) a cui non riuscì a dare unaspiegazione, ci riuscirono Watson e Crick con la spiegazione della doppia elica + esiste unapparato di correzione degli appaiamenti di basi

errati (endonucleasi e esonucleasi) + lacromatina si associa ad uno scaffold (scheletro proteico che costituisce un po' il è un'altracitoscheletro nucleare, simile a quello nel citoplasma); la lamina nuclearestruttura interna al nucleo alla quale la cromatina si associa e crea territorialità; unamutazione della lamina nucleare induce patologie molto gravi (es. Distrofie muscolari)Le modifiche epigenetiche sono modificazioni che non coinvolgono alterazioni deinucleotidi e/o delle basi e riguardano principalmente l'attivazione (fosforilazione) oinattivazione (acetilazione) delle code istoniche, quindi dei residui amminici delle codedall'ottamero.istoniche che sporgono La fibra solenoide è un primo stato dicondensazione della cromatina, che continua con l'associazione di questa con unastruttura proteica. Il grado mass