Appunti di Funzione e dinamica delle proteine intracellulari

LHCPLa via spontanea sembra mediare il passaggio senza niente.

Esempio di funzionamento della via SRP-like, che trasloca alcune subunità dell’LHCP. Diverse subunità, una di queste è una GTPasi; formato il complesso questo viene ancorato alla membrana da un altro complesso, permettendo l’interazione con la traslocasi vera e propria, permettendo il rilascio laterale.

1. La proteina arriva con TIC-TOC,
2. si lega con SRP grazie a diverse subunità,
3. le subunità interagiscono con SRPy, si forma un complesso che può legare la traslocasi (proteine transmembrana),
4. quando la traslocasi lega il complesso proteine-SRP, media il folding della proteina ed il suo rilascio laterale nella membrana.

La plastocianina è una proteina solubile che fa da tramite tra i due fotosistemi.

1. La proteina passa attraverso TIC e TOC, si rimuove la segnale nello stroma, esponendo la segnale per i tilacoidi; nella stroma si lega all’SRP del cloroplasto.

1. Questo permette l'aggancio alla traslocasi;3. In questo caso la traslocasi non si apre lateralmente, ma permette il rilascio nel lume del tilacoide, si tratta di un'eccezione.
2. Altro esempio sono le proteine che legano i metalli, il cui legame avviene nello stroma. Queste proteine seguono la via di TAT:
   • L'N-terminale permette tramite TIC di arrivare nello stroma;
   • Una peptidasi nello stroma rimuove la sequenza segnale, permettendo di mostrare di una nuova sequenza, (Ala-X-Ala), oltre ad una coppia di arginine (i primi amminoacidi della sequenza), che specificano il legame con i metalli a livello dello stroma;
   • La proteina, parzialmente foldata, interagisce con il traslocatore TAT;
   • La proteina viene rilasciata nello spazio tilacoide, si rimuovono le due arginine e la proteina può foldarsi.
3. Il parziale folding proteico stabilizza il legame dello ione metallico, questo permette il successivo rilascio delle arginine, che di fatto sono solo l'innesco del legame con lo

Il trasporto verso i perossisomi è unidirezionale, si tratta per la maggior parte di proteine citosoliche; si tratta principalmente di enzimi ossidativi. I perossisomi hanno come reazioni anche la sintesi dei plasmalogeni: verranno trasportati enzimi di biosintesi. Le catalasi permettono la detossificazione dell'acqua ossigenata. Anche l'alcool etanoico per alte concentrazioni viene degradato nei perossisomi. I perossisomi vegetali sono specializzati, esistono i gliossisomi, dove avviene il ciclo del gliossilato, che trasforma grassi del seme in zuccheri. La prima sequenza identificata è una sequenza Ser-Lys-Leu, la troviamo al C-terminale; mentre la sequenza PTS2 è meno nota, più variabile, la troviamo.

All'N-terminale. L'immagine si riferisce a PTS1, C-terminale.

1. La proteina viene dal citosol, la sequenza viene riconosciuta da Pex5;
2. Pex5 dimerizza, si localizza e si inserisce nella membrana, associandosi a Pex14;
3. Formato questo complesso, la proteina si inserisce nel lume del perossisoma;
4. La proteina si dissocia da Pex5, e viene rilasciata;
5. Pex5 "scarico" espone siti di ubiquitinazione, si lega ubiquitina, grazie ad altre proteine Pex (quindi sulla membrana perossisomiale);
6. Pex5 ubiquitinato si dissocia da Pex14, viene rilasciato nel citosol.

Il rilascio di ubiquitina avviene grazie ad idrolisi di ATP, grazie a complessi Pex. Per PTS2 esiste Pex7, quindi un'altra proteina, non c'è ambiguità.

Per trasporti nella membrana perossisomiale abbiamo altri tipi di Pex, con apertura laterale per il rilascio nella membrana, mediato da sequenze segnale basiche.

Lo studio è avvenuto tramite mutanti di Pex5: Mutazioni Pex5 impediscono

Il trasporto, mentre mutanti per Pex3 non mostrano la formazione stessa della membrana. I perossisomi derivano da vescicole del RE; Pex3 e Pex16 vengono reclutate nelle membrane del RE e a loro volta reclutano Pex19, che è richiesta per la gemmazione della vescicola e la maturazione del perossisoma. La divisione dei perossisomi è mediata da Pex11. Anche i perossisomi devono sapersi dividere, infatti le loro membrane derivano da vescicole del reticolo, che gemmano in prossimità di proteine perossisomiali. Quando si deve formare una vescicola il materiale si concentra in una determinata zona. La vescicole quindi gemma, migra e a questo punto il perossisoma recupera proteine del citosol, tramite trasporto, e comincia a crescere. Quindi il perossisoma si allunga e si divide. Il raggiungimento di determinate dimensioni media la divisione del perossisoma. La sindrome di Zellweger è causata da un difetto di proteine per l'import al perossisoma. La malattia

REL gemmano vescicole per il Golgi. Il lume del reticolo è topologicamente equivalente allo spazio extracellulare. Il recettore VAP (VAMP associated protein) ha un dominio citosolico che riconosce il dominio FFAT (2fenilalanina e tratto acido); mutazioni di VAP sono state trovate in alcune forme di SLA e parkinson, quindi questo recettore ha il compito di mantenere l'omeostasi. Quando parliamo di RE parliamo di frazione microsomiale, isolamento del RE: derivante dal fatto che omogeneizzando e rompendo le cellule, il reticolo tende a smembrarsi, suddividendoli in varie vescicole, con alcuni ribosomi. I microsomi possono essere ruvidi o lisci, il lume corrisponde sempre all'esterno. I microsomi ruvidi sono più pesanti, quindi possono essere separati. Destino per le proteine traslocate al RE: rimanere nella membrana, diventare proteine transmembrana;:

• rimanere nella membrana, e per rimanere nel RE;
• andare al Golgi andare in vescicole con varie destinazioni;

finire nel lume del reticolo:

• qui rimanerci;
• venire secreti come vescicole post gemmazione.

Come arrivano le proteine al reticolo, la via SRP

Il complesso SRP è un complesso multiproteico, diverse subunità ed una molecola di RNA. Abbiamo anche una sequenza di riconoscimento SRP, che lega sia ribosoma che proteina nascente; avvenuto questo legame, avviene un cambiamento conformazionale, permettendo ad SRP di legare anche il recettore a livello del reticolo.

La sequenza segnale è di circa 15-35 amminoacidi, non c'è un consenso chiaro, è comune un core idrofobico di almeno 6 amminoacidi.

L'SRP è composta da:

• srtRNA- dominio per attacca sul ribosoma; rallenta i ribosoma;
• La proteina lega la zona cerniera;
• subunità a ciambella, lega la sequenza segnale;
• la tasca idrofobica ricca di metionine, interagisce con la sequenza idrofobica di almeno 6 amminoacidi idrologici nella sequenza segnale.

Struttura allungata ma ripiegata su se

stessa.SRP si avvolge attorno alla subunità maggiore del ribosoma.L' SRP riconosce il segnale appena la sequenza della proteina esce dal ribosoma. SRP si lega alla proteina, l'interazione con il segnale permette l'esposizione della sequenza che lega il recettore del ribosoma, il ribosoma può riconoscere un traslocatore.

1. ribosoma traduce, interagisce con SRP;
2. SRP lega a segnale;
3. ribosoma migra al RE;
4. proteina prodotta nel lume; quando tutto si aggancia al RE, SRP si dissocia, la traduzione non è più bloccata;
5. SRP è nel citosol può interagire con nuovi ribosomi;
6. la proteina è rilasciata nel lume.

Spesso abbiamo la formazione di poliribosomi.Ingresso della proteina nel reticolo, la proteina canaleQuando SRP ha consegnato il ribosoma al RE, come avviene il trasporto nel lume? questo è mediato da Sec61, complesso proteico che interagisce con altre proteine. L'assemblaggio di questo complesso con altre

proteine (es. enzimi che modificano la catena in crescita) costituisce il traslocone. Sec61 distingue 3 subunità:

• subunità α, costituita da 10 eliche transmembrana;
• subunità β;
• subunità γ, solo 1 elica.

Nella subunità α riconosciamo una elica plug, che varia di posizione e conformazione in base che il canale sia aperto o chiuso. In base alla posizione del plug, il canale è chiuso o aperto (se alterato), il poro è in movimento dinamico. Il poro può anche aprirsi lateralmente, per lasciare proteine sulla membrana. Il plug deve essere efficace, deve impedire il passaggio di ioni e altre proteine, questo grazie a eliche anfipatiche.

Dopo il passaggio di circa 150 amminoacidi, una peptidasi del segnale associata al traslocone rimuove la sequenza segnale. La sequenza segnale viene sempre rimossa.

Esistono dei casi, sia in batteri che eucarioti, di proteine importate dopo la sintesi. Negli eucarioti questo è