Schemi biochimica II - parte II

REGOLAZIONE COVALENTE

La regolazione covalente avviene attraverso modificazioni covalenti, che possono essere di due tipologie: reversibili e irreversibili.

Regolazione reversibile: viene effettuata sulla catena polipeptidica mediante modificazioni covalenti che determinano un cambiamento conformazionale. Questo può portare ad un aumento o ad una riduzione dell'attività enzimatica, a seconda dell'enzima e della modificazione considerata. Le modificazioni più importanti avvengono tramite fosforilazione, adenililazione, ADPribosilazione e miristilazione (attacco di una catena di acido miristico sull'N-terminale di una proteina per ancorarla alla membrana citoplasmatica).

Fosforilazione: consiste nell'attacco di uno o più gruppi fosfato su una o più catene laterali di un enzima che possiedono un gruppo -OH (serina, treonina o tirosina). Il donatore del gruppo fosfato è l'ATP e l'attività è catalizzata da enzimi specifici chiamati proteochinasi.

fosforilati.controllo covalente sulla glicogeno fosforilasisx: enzima non fosforilato e non funzionante → può essere fosforilato da una chinasispecifica (fosforilasi chinasi) → cambia conformazione, assumendo la forma attiva (a).→ Per tornare indietro, necessario intervento fosfoproteina fosfatasi = rimuove i due gruppifosfato legati, riportando la fosforilasi alla forma di partenza, la forma b, non attiva.

doppio controllo: covalente ed allostericofigure rosse: azione di chinasi e fosfatasi → portano, in seguito all’attacco o al distacco didue gruppi fosfato, dalla forma b alla a e viceversa → 2 forme soggette ciascuna ad unequilibrio T/R di tipo allosterico: forma non fosforilata equilibrio tra forma T e forma R chedipende dalla presenza di certi effettori allosterici, allo stato T, totalmente inattiva, prevale 86dopo i pasti, già presente glucosio nel sangue e non c’è necessità che l’enzima svolga lapropria

funzione (degradazione di glicogeno). Nei periodi a digiuno si ha la fosforilazione, passaggio alla forma a: equilibrio T/R spostato verso la forma R, rilassata ed attiva: nel caso in cui sia presente glucosio, l'equilibrio si sposta dalla forma R fosforilata alla forma T fosforilata, solo questa può essere defosforilata dalla fosfoproteina fosfatasi. Altri tipi di modificazioni chimiche che si attuano attraverso la formazione di legami covalenti: ADP-ribosilazione → grazie alla quale certe proteine possono subire un attacco di un ADP-ribosio, ADP = adenosindifosfato con attacco ribosio. Deriva dal NAD (nicotinammideadenindinucleotide), derivato vitaminico che presenta la nicotinammide (vitamina PP), uno zucchero ribosio, due gruppi fosfato, un secondo ribosio e una base azotata (adenina). Può essere considerato un dinucleotide, in cui i 2 nucleotidi sono uniti attraverso i loro gruppi fosfato, uno = nucleotide adenilico, l'altro = nucleotide della nicotinammide.

ADP-ribosio viene preso da questa molecola, che se si rompe a livello del legame N-glicosidico che unisce la nicotinammide al ribosio, rimane un ADP, adenosindifosfato, con ribosio. Questo gruppo può essere staccato dal NAD con rilascio di nicotinammide libera e attaccato, l'ADP-ribosio, a una catena laterale di un amminoacido di un enzima (arginina, serina e cisteina), o un particolare amminoacido, chiamato distonide, prodotto attraverso una modificazione covalente operata da una particolare tossina batterica. 87 ADP-ribosio possono essere aggiunti:

• in singola copia → monoADP-ribosilazioni
• in più copie → poliADP-ribosilazioni.

monoADP-ribosilazioni = processi catalizzati da tossine batteriche, proteine vengono così modificate e non svolgono più la loro funzione → tossine batteriche che catalizzano queste reazioni interferiscono con la segnalazione cellulare.

poliADP-ribosilazione operata da degli enzimi PARP che legano i residui

di ADP- ribosioa delle catene laterali di amminoacidi che fanno parte di enzimi coinvolti in processi diriparazione del DNA, nell’apoptosi e nella regolazione genica.

ADP–ribosio può venir legato, attraverso processo reiterato (più volte) ad una proteina accettrice che può legare queste catene anche ramificatedi ADP-ribosio. Il processo è reversibile perché residui di ADP-ribosio possono esseredistaccati e la proteina può tornare allo stato iniziale. Attaccando gruppi di ADP- ribosio, l'enzima non funziona più allo stesso modo, creando un sistema di regolazione dell'attività enzimatica attraverso queste particolari regolazioni covalenti.

Regolazione covalente irreversibile: la regolazione avviene mediante tagli proteolitici, ovvero l'idrolisi di legami peptidici presenti all'interno di una catena polipeptidica, per esempio un enzima. Ad esempio, i zimogeni si trasformano in proenzimi, precursori inattivi di enzimi digestivi proteolitici come la serinaproteasi.