Appunti di Biologia molecolare

Traslocazione delle proteine nello spazio intermembrana TOM TIM23

TOM e TIM23 traslocano l'intera proteina nella matrice. La sequenza segnale viene rimossa dall'N-terminale, esponendo una sequenza idrofobica che funziona da nuovo segnale per l'inserzione nella membrana mitocondriale interna. OXA riconosce la sequenza idrofobica e trasloca la proteina nello spazio intermembrana, lasciandola ancorata alla membrana interna (Il complesso OXA serve soprattutto per trasferire alla membrana interna proteine sintetizzate nel mitocondrio.)

La traslocazione delle proteine nello spazio intermembrana è mediata da TOM e TIM23. Il trasferimento inizialmente è identico alla prima strategia di inserzione di proteine nella membrana mitocondriale interna. La sequenza idrofobica viene però tagliata e la proteina viene rilasciata nello spazio intermembrana.

La via secretoria o vescicolare delle proteine. Le proteine appartenenti a questa via possono rimanere nel reticolo endoplasmatico, oppure, tramite vescicole,

si possono spostare nel Golgi (e rimanere) oppure da qui possono essere trasportate in vescicole secretorie, lisosomi, oppure nella membrana plasmatica

Reticolo endoplasmatico è un insieme di membrane all'interno del citoplasma in cui si ritrovano vari tipi di strutture come tubuli, vescicole, cisterne, piccoli canali. Ogni struttura presenta al suo interno uno spazio che costituisce il lume della struttura.

Si distinguono:

• il reticolo endoplasmatico liscio (E.R. liscio)
• il reticolo endoplasmatico rugoso (E.R. rugoso)

Il liscio presenta membrane prive di ribosomi mentre invece il rugoso presenta ribosomi legati su tutta la superficie ed inoltre questi due tipi di reticolo presentano due tipi di funzioni diverse.

reticolo endoplasmatico liscio

Sintesi di lipidi (trigliceridi e fosfolipidi)- Detossificazione da sostanze estranee (farmaci) (avviene nel fegato): avvengono reazioni di- idrossilazione che rendono la molecola più solubile in acqua e più facilmente trasportabile al reneper l'escrezione 2+ dal citoplasma e viene rilasciato in seguito a stimoli extracellulari (perViene sequestrato il Ca- esempio nel muscolo scheletrico)

Funzioni del reticolo endoplasmatico rugoso- Sintesi delle proteine destinate alla membrana plasmatica, ai lisosomi e alla secrezione. Le proteinesintetizzate vanno incontro a modificazioni post-traduzionali:
∙ aggiunta di zuccheri all'estremitàN-glicosilazione:N-terminale delle proteine
∙ Modifiche per assumere la loro conformazionedefinitiva

Il reticolo endoplasmatico è collegato all'apparato del Golgi: leproteine di secrezione si allontanano dal reticolo endoplasmaticoattraverso vescicole membranose definite chevescicole

Di trasporto, raggiungono l'apparato del Golgi. Il complesso del Golgi è formato da una serie di compartimenti membranosi impilati che formano una pila ricurva e sono circondati da vescicole e tubuli. Si può suddividere in due aree:

• Più vicina alla membrana plasmatica - Area trans
• Più vicina al nucleo - Area cis

Il trasporto di proteine nel reticolo endoplasmatico. Le proteine importate nel reticolo endoplasmatico sono di due tipi:

1. Sono inserite nella membrana del RE - Proteine transmembrana: traslocate completamente attraverso la membrana dell'R.E. e rilasciate nel lume
2. Proteine solubili: indipendentemente dal destino (proteine transmembrana o solubili), tutte le proteine che devono essere importate nell'R.E. hanno una sequenza segnale peptide leader N-terminale con sequenza ricca di aminoacidi idrofobici. Prima del completamento dell'importazione il leader è tagliato e rimosso da una

peptidasi del segnale.Tutte le proteine cominciano la traduzione nei ribosomi liberi nel citoplasma e poi si differenziano: nella viaterminano la traduzione nel citoplasma a cui segue una traslocazione post-traduzionalecitoplasmaticamentre invece nella terminano la traduzione nel R.E. venendo trasferite con unavia secretoriatraslocazione co-traduzionaleSe il ribosoma comincia la traduzione di una proteina che deve essere trasportata nel R.E. questa cominceràdall'estremità N-terminale che contiene il peptide segnale che la identifica. Questo peptide vienericonosciuto da una proteina, chiamata (particella di riconoscimento del segnale), che si lega allaSRPsequenza segnale e trasporta il ribosoma compreso l’mRNA e la proteina nascente nella membrana delreticolo endoplasmatico. Il legame tra la sequenza segnale e SRP provoca un cambiamentoconformazionale di SRP esponendo un sito di legame per il recettore di SRP localizzato sulla membrana delR.E. 102Le proteine

La sequenza segnale è all'N-terminale della proteina. Una sequenza idrofobica1° Meccanismo:successiva ferma il processo di traslocazione (segnale e àncora ladi stop del trasferimento)proteina sulla membrana. Quando la sequenza di stop si lega ad un sito all'interno del traslocatorene induce l'apertura• La sequenza segnale è interna alla proteina. Essendo anch'essa idrofobica àncora2° Meccanismo:la proteina sulla membrana. La proteina può inserirsi con due direzionalità diverse. 105Questi tipi di proteine si dicono a poiché la proteina attraversa la membrana una sola volta.singolo passoEsistono anche altri tipi di proteine transmembrana chiamate a poiché attraversano ladoppio passo,membrana due volte. La sequenza segnale è interna alla proteina. Essendo anch'essa idrofobica àncora laproteina sulla membrana. Dopo la sequenza segnale c'è una sequenza idrofobica di

STOP del trasferimento che rilascia la proteina dal traslocatore.

Un ulteriore tipo di proteina transmembrana è quella a passo multiplo, che attraversa più volte la membrana. Ci sono più sequenze segnale (inizio e stop del trasferimento) interne alla proteina. Questo fa sì che la proteina venga ancorata molteplici volte alla membrana.

La maggior parte delle proteine sintetizzate nel R.E. sono glicosilate. La glicosilazione delle proteine (aggiunta di una catena oligosaccaridica) è una delle funzioni del R.E.. La maggior parte delle proteine sintetizzate nell'ER sono glicoproteine. La N-glicosilazione avviene nel R.E. per aggiunta di un oligosaccaride precursore composto da 14 zuccheri ad un residuo di asparagina. L'oligosaccaride precursore si attacca solo alle asparagine appartenenti alle sequenze: Asn-X-Ser o Asn-X-Thr. La catena di zuccheri (che assume la forma di alberello)

è composta da di cui 14 zuccheri 2 di N-eacetilglucosammina, 9 di mannosio 3 molecole di glucosio

N-glicosilazione delle proteine nel R.E.

L'oligosaccaride precursore viene trasferito su un'asparagina della proteina in crescita, sul lato luminale del R.E., da una L'oligosaccaride viene formato e mantenuto sulla membrana oligosaccaride transferasi mediante il legame con una molecola lipidica, il L'oligosaccaride transferasi è associata al dolicolo traslocatore, così da glicosilare l'asparagina della proteina non appena esce dal poro.

L'oligosaccaride precursore è costruito zucchero dopo zucchero sul dolicolo, prima di essere trasferito sul ladolicolo, proteina in un'unica tappa. Il dolicolo è formato da circa 17-21 unità isopreniche e lega il primo zucchero con un ponte difosfato 107.

La sintesi dell'oligosaccaride inizia nel citosol e termina nel lume del R.E. (flipping sulla membrana dell'ER). Gli zuccheri nel

citosol sono inizialmente legati a nucleotidi, prima di essere trasferiti con un ordine preciso sul dolicolo. L'oligosaccaride è legato al dolicolo con un ponte di pirofosfato, la cui rottura dà l'energia necessaria per formare il legame N-glicosidico con l'asparagina della proteina.

Il dolicolo lega, all'inizio, al ponte pirofosfato, 2 molecole di N-acetilglucosammina e 5 di mannosio che sono rivolte verso il citosol. A questo punto si ha il flipping sulla faccia del reticolo endoplasmatico, trasferendo qui la catena zuccherina e ultimandone la formazione con altre 4 molecole di mannosio e 3 di glucosio.

Controllo qualità delle proteine del R.E.

Il controllo viene suddiviso in tre fasi e viene esercitato da chaperoni molecolari che ne permettono la giusta orientazione:

1. La (chaperone inserito nella membrana del reticolo endoplasmatico) riconosce la calnexina glicoproteina solo se 2 dei residui di glucosio terminali sono stati rimossi.
2. Una rimuove anche

L'ultimo glucosio dalla catena e promuove la dissociazione dalla glucosidasicalnessina

Se la proteina è correttamente ripiegata può uscire dal R.E., altrimenti viene riaggiunto un glucosio da una si lega nuovamente alla calnessina e il ciclo continua fino a che la glucosil transferasi, proteina non ha acquisito la conformazione corretta

Le proteine che non riescono a ripiegarsi nel RE vengono trasportate nel citosol edegradate

Le proteine unfolded dopo alcuni cicli di "tentato folding" supportato dagli chaperoni, vengono trasferite nel citosol (dislocazione). La catena oligosaccaridica viene rimossa da una e la proteina viene N-glicosidasi ubiquitinata