Appunti biologia

CHI CONTROLLA IL NUMERO DELLE CELLULE MUSCOLARI E LA LORO TAGLIA?

I segnali reputati a dire quanti mioblasti devono essere presi per formare un muscolo sono segnali molto importanti per

determinare la caratteristica in termini di muscolatura di un certo individuo.

C’è una proteina miostatina che limita il numero di mioblasti quindi più è presente questa proteina meno grande sarà il

muscolo. La MIOSTATINA è un limitatore, un fattore rilasciato dalle cellule sulle membrane muscolari che limita la

capacità dei mioblasti di formare miotubuli, cioè tessuto muscolare. Nonostante l’azione sia negativa sulla crescita viene

chiamato ugualmente fattore di crescita.

Se gli adulti hanno elevati numeri di miostatina sono come legati. La capacità delle cellule satelliti è limitata, non si può

rigenerare di continuo e questo si vede nelle malattie patologiche, dopo un ciclo di rigenerazione si esaurisce.

DISTROFIA MUSCOLARE DI DEUCHENNE

Le malattie genetiche possono avere origine neuronale o muscolare, tanto che si chiamano malattie neuromuscolari.

La distrofia muscolare di Deuchenne deriva da un gene alterato trasmesso ai figli, è invalidante 1 su 350.000 noti e

colpisce prevalentemente uomini. Il gene è situato sul cromosoma X e i maschi ne hanno solo 1. E’ molto difficile che la

donna nasca malata perché deve essere una femmina con un allele mutato e un maschio malato di distrofia.

23 m

Uomo ↓ Donna → X X

m m m m

X X X XX

m

Y X Y XY

Le possibilità che colpisca una donna sono molto scarse.

Un malato di distrofia di D. in 10/15 anni è sulla sedia a rotelle, ci sono molte malattie legate al cromosoma X e quindi

molto frequenti nei maschi. La maggior parte delle mutazioni sono recessive. Questo è un gene molto mutato perché è

molto grande ed esteso nel genoma. Si estende su due milioni di paia di basi è complesso, formato da 76 esoni e la

proteina che codifica per questo gene è molto grande, la DISTROFINA. È una proteina espressa anche nel tessuto

nervoso, ci sono molte alternative per il diverso splicing. Nel tessuto muscolare svolge un ruolo insostituibile. La sua

percentuale è 0.002% delle proteine muscolari ma se prendiamo quelle della plasmomembrana 5%. Quindi è una

proteina citoplasmatica che è attaccata a complessi che stanno sulla membrana plasmatica.

Il tessuto nervoso ha un promotore diverso da quello muscolare.

C’è un’altra distrofia muscolare di Becher, meno comune che colpisce 1 su 30.000 nati, i pazienti sopravvivono per

molto più tempo e possono avere una vita molto più normale. Il gene coinvolto è sempre lo stesso della distrofina, ma

le malattie sono molto diverse.

PERCHÉ UN GENE E DUE DIVERSE MALATTIE?

Questo dipende dalle mutazioni che sono diverse, infatti una mutazione può essere puntiforme e mi toglie un pezzo di

proteina imponendomi uno “stop codon” non produco più proteina ma possono anche agire diversamente cioè

avvenire in maniera casuale.

NB mutazioni diverse o in regioni diverse della proteina possono dare origine a quadri clinici completamente diversi.

Domini = parti di proteine che svolgono funzioni diverse. Due punti di contatto tra parte interna e esterna, è come

scarico per le tensioni che si incontrano.

Se la struttura non è integra la plasmomembrana è soggetta a rotture molto più frequenti, si riforma un po’ di fibra

muscolare e c’è degenerazione. Alla fine il processo non riesce più a sostenersi e il tessuto muscolare viene sostituito da

quello fibroso che è adiposo. La distrofina mette in contatto matrice extracellulare con l’apparato contratile della

cellula muscolare stessa.

DAP è un complesso che serve a collegare citoscheletro alla membrana cellulare attraverso la distrofina che crea così un

ponte.

Quando è stato scoperto questo gene si cercava di applicare la terapia senza inserire una copia dall’esterno di distrofina

non mutata e non dare origine alla malattia ma purtroppo tutti i tentativi fatti hanno funzionato per un tempo moto

limitato dopo un po’ perdono efficacia e il tessuto muscolare non riesce più a sostenersi.

Il problema è quindi ancora irrisolto.

Rapporto cellula -> ambiente

Segnalazione paracrina = segnale sta in zone limitata quindi non si sposta più di tanto.

Segnalazione autocrina = la cellula si auto-segnala.

Le proteine segnalatrici che funzionano nel citoplasma sono enzimi che possono essere accesi se il recettore ha agito

con il segnale o spenti. Possono essere di 2 tipi:

 CHINASI

 ENZIMA CHE IDROLIZZA GTP, quando si attacca il gtp è acceso

1. CHINASI: fosforilano altre proteine, prendono un fosfato dall’STP e lo attaccano al substrato delle chinasi in

particolare su certi amminoacidi modificati dall’aggiunta del fosfato.

Le chinasi si dividono in due gruppi: … e chinasi che fosforilano le tirosine.

La chinasi prende un substrato, prende ATP e modifica il substrato.

2. FOSFATO: è grande e tende ad idratarsi molto perché è pieno di cariche negative quindi abbiamo un effetto

molto profondo sulla struttura di una proteina se non ne cambiamo la struttura; è probabile che ne cambino

anche la funzione. 24

Nel citoplasma non esiste quasi mai in forma “difosfato” ma sempre sotto forma di trifosfato perché il

mitocondrio trasformerà l’ADP in ATP e il GDP in GTP.

NATURA SEGNALE:

I segnali possono essere di natura diversa PROTEINE, LIPIDI, STEROIDI, GAS.

ORMONE STEROIDEO: recettore per ormone steroideo; la molecola segnale lega il recettore e il dominio cambia di

forma. L’interazione tra proteina G trimerica e reccettore ha un effetto sulla proteina G trimerica perché c’è un cambio

di conformazione della proteina G alfa che favorisce il distacco di GDP e quindi abbiamo poi lo scambio GDP e GTP.

L’alfa si stacca da 4 gamma e 9 beta, arriva il segnale reclutamento, scarico e separazione alfa da beta e gamma: vanno

ad interagire con altre proteine cellulari modificandone l’attività.

La proteina bersaglio cambia conformazione e ha come conseguenza il fatto che può idrolizzare GTP. Se il segnale è

continuo vuol dire che di continuo si produrrà G alfa mentre se G alfa non viene più prodotta il segnale non c’è più.

Esempio: proteina bersaglio ADENILATOCICLASI è un enzima che produce AMP -> stacchiamo due fosfati dall’ ATP con

generazione di un segnale a partire dall’ATP.

Il fosfodiasferasi che trasforma AMPc in AMP è il bersagli della caffeina.

AMPc è un segnale che può fare diverse cose tra cui attivare un enzima pkA (proteinchinasi A).

FOSFOLIPASI: enzima che idrolizza i fosfolipidi.

RECETTORE ACCOMPAGNATO proteine G (proteine che legano e idrolizzano gtp)

Troviamo 2 target principali:

AMP CICLICO: molecola segnale che regola l’attività di altri enzimi (in particolare la chinasi).

Le proteine g si chiamano trimeriche perché formate da 3 subunità (alfa, beta e gamma).

Tutto inizia quando il recettore lega la molecola segnale dopodiché il dominio citoplasmatico cambia e può tornare un

complesso con le subunitò alfa, beta e gamma trimeriche. Il legame si instaura principalmente con la subunità alfa e

porta al rilascio del gdp e la ricarica di gtp, poi il complesso si divide da un lato in gtp alfa e dall’altro beta e gamma.

Si pensava quindi che beta e gamma avessero solo un ruolo di inibitori mentre si è scoperto poi che hanno una funzione

di trasmissione del segnale.

Per spiegare quest’azione si prende l’aceticolina che agisce sul muscolo scheletrico accorciandolo con conseguente

contrazione e cardiomiocitica rallentando il cuore (recettore accoppiato alle proteine g).

I recettori sono diversi e rispondono in modo diverso perché le tappe sono diverse.

Il potenziale di membrana è dato da una perdita continua degli ioni potassio, mentre il sodio è sempre abbondante

nell’ambiente extracellulare il potassio è sempre molto abbondante nel citoplasma. La pompa sodio/potassio che

consuma 1/3 dell’atp che la cellula produce permette di mantenere questa diversità.

Vi sono anche segnali che controllano la capacità delle cellule di crescere e proliferare -> FATTORI DI CRESCITA.

L’importanza dei fattori di crescita viene ipotizzata dalla possibilità di coltivare cellule animali fuori da un organismo; è

quello che si fa per esempio nelle terapie cellulari dove si possono coltivare al di fuori dei pezzi di pelle e poi

reimpiantarli nella persona per poter curare ferite profonde.

Per crescere però le cellule hanno bisogno di avere nell’ambiente dei segnali che dicono loro di dover replicare dna e

andare in mitosi; questi segnali sono fattori di crescita cioè proteine. Il primo di questi è il siero.

Se prendiamo la parte liquida del sangue quindi non riusciamo a fare la proliferazione, mentre le piastrine ricevono dei

segnali e si appiccicano l’una all’altra rilasciando i contenuti cioè molti fattori di crescita. Se c’è per esempio una lesione

deve partire la rigenerazione e le piastrine quindi si attivano e fanno partire i fattori di crescita.

PDGF o fattore di crescita derivato dalle piastrine: nella fase G1 la cellula deve ricevere i fattori di crescita altrimenti si

trova ferma in uno stato di non rigenerazione.

Gli EPATOCITI (cellule del fegato) stanno in uno stato di Go o quiescenza non attiva però se noi togliamo un pezzo di

fegato esso è l’unico che può rigenerarsi abbastanza bene.

Tra i trapianti d’organo quello del fegato è il più semplice secondo quanto detto prima (non avviene per rene o

pancreas).

Come funziona il sistema di trasmissione dei fattori di crescita?

In alcuni casi è un dimero in altri no. In entrambi i casi ha l’effetto di provocare la dimerizzazione dei due recettori.

I recettori sono fatti da 3 parti:

1. Dominio esterno extracellulare che contiene l’incastro

2. Dominio transmembrana

3. Dominio citoplasmatico che contiene un’attività enzimatica (chinasica) che fosforila amminoacidi.

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il primo substrato in cui si manifesta l’attività chinastica è il recettore stesso, troveremo un recettore che sul dominio

avrà tantissime tirosine modificate.

Anche l’eritropoietina è un fattore di crescita e il suo recettore è presente solo nei globuli rossi; è un fattore di crescita

sistemico ovvero possiede una specificità molto ristretta.

Fattore di crescita dimero -> dominio citoplasmatico attivato -> fosforilazione tirosina che permette l’aggancio delle

proteine GRB2.

I fosfati diventano come degli attacchi di dimeri sui quali, una vo