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Basi cellulari e genetiche della medicina - Appunti Appunti scolastici Premium

Appunti per il corso completo di ogni lezione del professor bozzaro per il suo esame di Basi cellulari e genetiche della medicina. Gli argomenti trattati sono i seguenti: Green fluorescent protein GFP, porzioni di amminoacidi, GFP consente di studiare proteina per luminescenza.

Esame di Basi cellulari e genetiche della medicina docente Prof. S. Bozzaro

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ESTRATTO DOCUMENTO

[CARATTERISTICHE COMUNI]

-Hanno un dominio di legame con il DNA

-Hanno una regione di legame col LIGANDO IDROFOBICO

- hanno una REGIONE VARIABILE ---> molto importante perche ne definisce specificita --->

interazione con proteine attivatrici e regolatorie !

catena :

-recettore inibito

- legame col ligando --> attivazione del recettore

- cambiamento conformazionale

- REGIONE VARIABILE interagisce con PROTEINE ATTIVATRICI che regolano in che punto del

DNA si attacca la proteina

- CREAZIONE DI PROTEINE CHE SONO ANCHE ESSE FATTORI DI TRASCRIZIONE ---->

[ATTIVATORI] o [INIBITORI]

[INIBITORI]--> inibiscono la stessa zona alla quale si legava il recettore ---> REGOLAZIONE A

FEEDBACK SULLO STESSO PROMOTORE

20-1-2014

[RECETTORI LEGATI A PROTEINA G ETEROTRIMERICA ]

. sono recettori in membrana per ligandi idrofilici

.sono i piu diffusi

.sono i piu comuni presenti gia nei protozoi

.molti hanno a che vedere con l olfatto

.80% dei ligandi dedicati a proteina G

.coinvolti in tumori ecc

.50% dei farmaci agiscono con proteina G

.sono SPECIFICI e leggermente diversi fra loro

-------------------

.[STRUTTURA]

.PROTEINE TRANSMEMBRANA CON [7 DOMINI TRANSMEMBRANA]

. IL SITO PER LA PROTEINA G è tra il [5-6 DOMINIO TRANSMEMBRANA ]

.Hanno una [TASCA] di legame con LIGANDO IDROFILICO

---> Il legame con il ligando ne causa un CAMBIAMENTO CONFORMAZIONALE --> che causa il

LEGAME CON LA PROTEINA G ETEROTRIMERICA .

[PROTEINA G ETEROTRIMERICA]

.3 subunita

-[G ALFA] 39-52 Kda vi sono 20 tipi di G ALFA

-[G BETA] 36 kda vi sono 5 tipi di G BETA

-[G GAMMA] 6 Kda vi sono 12 tipi di GGAMMA

[G ALFA ]---> . G ALFA S --> stimolatrici co n PKA

. G ALFA I --> INIBITRICI CON PKA

. G ALFA Q/0 --> STIMOLATRICI CON PLC

. G ALFA T o 12 ---> cGMP FOSFODIESTERASI

.[G GAMMA](6 Kda) ha una coda lipidica con cui si ancora in membrana , cosi come G ALFA

----> non sappiamo bene che funzione abbia G GAMMA ma abbiamo notato sperimentalmente che

è ESSENZIALE per il funzionamento del trimero

.[G BETA ](36 Kda) ha forma di (turbina) e si lega a G GAMMA --> puo talvolta staccarsi e avere

funzione effettrice come G ALFA(39-52Kda) oppure regolatrice sempre con G ALFA

-------------

. [G ALFA ] --> LEGA SIA GDP sia GTP---> IDROLIZZANDOLO A GDP +P

---> Con GDP legato interagisce con G BETA E G GAMMA formando il trimero

---> LEGA GTP--> SI STACCA e funge da effettore .

[G ALFA ] HA ATTIVITA : - LEGAME CON GDP

- IDROLISI DI GTP

- ATTIVITA GAP --> ATTIVAZIONE DELLA CAPACITA DI IDROLISI DI GTP(nelle

monomeriche non ce l ha e il GAP e ESTERNO )

oltre che ovviamente legame con recettore e recettore intracellulare--> Per

trasdurre

[MECCANISMO]--> .LIGANDO EXTRACELLULARE SI LEGA AL RECETTORE

.PROTEINA G TRIMERICA CON GDP LEGATO SI LEGA IN FORMA TRIMERICA

. G ALFA LEGA GTP

. G ALFA SI STACCA da GBETA-GGAMMA ---> INTERAGISCE CON RECETTORE E

LO ATTIVA /INIBISCE

.ANCHE [BETAGAMMA ] puo talvolta staccarsi e interagire con effettori a valle

-----> G ALFA S --> Attiva adenilato ciclasi

G ALFA I --> inibisce adenilato ciclasi

BETA GAMMA --> ATTIVA ADENILATO CICLASI I , inibisce ADENILATO CICLASI II

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[VIE DI TRASDUZIONE ]

[ PRIMA VIA ]

[G ALFA ]--->[ADENILATO CICLASI]

.[ADENILATO CICLASI ] è un enzima di membrana che trasforma 5' ATP in c AMP legando il

fosfato anche al carbonio 3'.

--> anche se non è attivato ha un [ATTIVITA BASALE COSTANTE ]

GALFAS aumenta l attivita basale

GALFAI diminuisce l attivita basale

--> la risposta non è quindi TUTTO O NULLA ma è modulabile

[cAMP] è un secondo messaggero MOLECOLA ATTIVA

[cAMP] ATTIVA [PROTEINA CINASI PKA ]

[PKA] ha 4 subunita --> 2 catalitiche 2 regolatorie Le regolatorie inibiscono le catalitiche restando

legate

il CAMP si lega a subunita regolatorie e le rimuove --> catalitiche possono fosforillare substrati

FOSFORILLANO :

- esempio ESPRESSIONE GENICA --> pka catalitica penetra nel nucleo --> regola l espressione

genica-->(interazione con CREB]

-ADRENALINA --> rilascio di glucosio nel fegato --> favorita glicolisi e rilascio di glucosio 6P

.Le risposte a valle possono essere diverse anche a parita di ligando ma il meccanismo è lo

stesso---->

anche con LO STESSO LIGANDO

----------------

[SECONDA VIA ]

G ALFAQ o 0 (endotelio)----> [FOSFOLIPASI C PLC ](enzima di membrana )

.La fosfolipasi C interagisce con il FOSFATIDILINOSITOLO BIFOSFATO di membrana

scindendolo in :

-[INOSITOLO TRIFOSFATO]

-[DIACILGLICEROLO]

[INOSITOLO TRIFOSFATO ] (secondo messaggero ) ---> viaggia nel citosol e si lega a

[RETICOLO ENDOPLASMATICO ] attivando i [canali del calcio]--->

. [CA2+] come secondo messaggero ATTIVA :

-[PKC cinasi ]--> riconosce diacilglicerolo in membrana e puo legarcisi per fosforillare substrati

-[CALMODULINA CA2+ CINASI]

-[cinasi delle catene leggere della miosina ] [MLKC]

RIEPILOGO CATENA :

[G ALFA q/0] -> [FOSFOLIPASI C ] --> INOSITOLO 3P/diacilglicerolo ---> [RETICOLO

ENDOPLASMATICO]--> [CA2+]-->

ATTIVAZIONE DI : [PKC]---> interazione con DIACILGLICEROLO di membrana

[CA2+ calmodulina cinasi ]

[cinasi catene leggere miosina ][MLKC]---> contrazione muscolare

------------------------------------

[GALFA]

[G ALFA q ] legate a FOSFOLIPASI C

[G ALFA 0] legate a FOSFOLIPASI C in endotelio

[G ALFA T transducina o 12] --> LEGATE A cGMP PDE

--------------------

[TERZA VIA ]---> antagonista [PTEN]----> defosforilla i fosfatidilinositoli fosfati rimuovendo il fosfato

da 3'

G ALFA --> [PI3 K] fosfatidilinositolo 3 cinasi FORMA fosfatidilINOSITOLO 3 fosfato a partire da

qualsiasi inositolo fosfato di membrana

[PTEN] controlla pi3k perche defosforilla il 3P infatti è un ANTAGONISTA !

ESEMPIO --> fosfatidilinositolo 4,5 P --> fosfatidilinositolo 3.4.5 P

.Le proteine con domini PH adatti riconoscono il PI3-4-5 P e vi si associano in membrana esempio

[PKD e PKB]--> coinvolte soprattutto nella regolazione dell APOPTOSI e del CICLO CELLULARE

----------------------

[QUARTA VIA ]

.[RECETTORE RODOPSINA ] con [RETINALE] --> passa da forma CIS a TRANS cambiando

conformazione (isomerizza)

.[G ALFA T(trasducina ) o G ALFA 12]

.--> Si lega a [CGMP fosfodiesterasi ] che trasforma il CGMP in 5' GMP

.--> Il calo di livello di CGMP causa un distacco del medesimo dai [CANALI del sodio e del

calcio]---> i canali si aprono facendo passare calcio ma soprattutto innescando un POTENZIALE

D AZIONE

RIEPILOGO VIA

[RECETTORE RODOPSINA ]->[RETINALE cis trans]-->[G ALFA T transducina o G ALFA 12]-->

[cGMP PDE]--> GMP--> apertura canali

.--> in questo modo riconosciamo la luce e i colori perche esistono recettori leggermente diversi

che permettono di cogliere differenze

27-1-2014

[COLERA] batterio vibro cholerae

.produce una tossina

. un frammento di questa tossina si lega a PROTEINA G e la --> [ADPRIBOSILA]

ovvero ---> fa si che Galfa perda la possibilita di idrolizzare GTP pertanto [RIMANE SEMPRE

ATTIVA ] con GTP ATTACCATO e non puo divsattivarsi

---> Di conseguenza ADENILATO CICLASI e SEMPRE ATTIVO , cAMP e sempre a alti livelli ,

PKA è sempre attiva e attiva CANALI PER CLORO E CALCIO che causano uno scompenso ionico

-------------------------

. se la proteina G rimane in forma attiva --> resta attivo anche tutto cio che è a VALLE !!

---> La proteina G [RESTA ATTIVA FINO A QUANDO NON IDROLIZZA IL GTP]

.Altro esempio --> [PERTOSSE] la tossina Impedisce a Galfainibitrice di idrolizzare GTP ---> GAI

sempre attiva ---> adenilato ciclasi inibito --> scompenso ionico

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[DESENSITIZZAZIONE DEI RECETTORI ]

---> i recettori presentano il fenomeno della DESENSITIZZAZIONE

[MECCANISMO]

.Segnale prodotto continuamente ---> attiva proteina G --> G alfa stimola una [CINASI] che

[FOSFORILLA LO STESSO RECETTORE]--> il recettore fosforillato LEGA [ARRESTINA ] --> Il

recettore legato a [ARRESTINA ] viene endocitato e puo essere o degradato o riutilizzato

[cinasi attivata fosforilla recettore ]--> [ARRESTINA ]-->[complesso recettore-arrestina endocitato ]

----> La presenza continua del segnale viene quindi gestita RIDUCENDO IL NUMERO DI

RECETTORI !

[Alternativa ]--> una cinasi A VALLE della proteina G e del recettore [FOSFORILLA] una cinasi

precedente e la inibisce impedendo la continua trasduzione del segnale .

----> [CONTROLLO A FEEDBACK ] --> esempio ADENILATO CICLASI che stimola una cinasi che

inibisce adenilato ciclasi

---> si verifica un [ANDAMENTO OSCILLATORIO ] attraverso il quale un parametro viene

stimolato , poi controllato e inibito , poi stimolato ---> secondo una logica PERIODICA e non

lineare

--> alla base dei [MECCANISMI DI ASSUEFAZIONE ] , opposto a aumento di [ABC] per continua

somministrazione di farmaci ---> ma effetto molto simile dipendenza e tolleranza !!!

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[PROTEINE G MONOMERICHE ] ----> TIPICA [RAS]

IN COMUNE : - legano GDP

-IDROLIZZANO GTP

--> sono simili a Galfa ---> hanno un dominio di legame con il recettore, un dominio G,un dominio

EFFETTORE, un ancora lipidica

MA --> [NECESSITANO DI PROTEINE AUSILIARIE SOLUBILI PER SVOLGERE LA PROPRIA

FUNZIONE ]

[NON SONO AUTONOME !!]

.ALCUNE SONO PERENNEMENTE LEGATE IN MEMBRANA MENTRE ALTRE --> hanno ancora

lipidica protetta da una proteina ---> esprimono ancora lipidica solo in prossimita di membrane

specifiche (esempio REL o nucleo ) e non sempre

---> pertanto sono [SOLUBILI] a differenza di [PROTEINA G ETEROTRIMERICA ]

.è piu piccola della ETEROTRIMERICA , circa come [GALFA]

[ATTIVITA]

ESEMPIO : PROTEINA [RAS]

.[RAS] con [GDP ] ----> [GEF](G EXCHANGING FACTOR---> [RAS] con [GTP]

.[RAS] con [GTP] ----> [GAP](G gtpasic protein)---> [ RAS IDROLIZZA GTP A GDP+P]

---> anche la [PROTEINA G ETEROTRIMERICA ] utilizza GEF e GAP ma questi [SONO

INTERNI ] alla struttura della proteina stessa

[GEF] --> scambio di GDP con GTP per attivazione

[GAP ] --> disattivazione idrolisi di GTP a GDP

.Le dimensioni genetiche di questa proteine cambiano molto

. la proteina [RAN] trasporto vescicolare nucleo citoplasmatico ha un solo gene --> se muta

sicuramente crea problemi

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[PROTEINE G MONOMERICHE ]

.[RAS] --> trasduzione di segnali

.[RHO-RAC-CDC42]--> interazione di citoscheletro di ACTINA , movimento cellulare

.[RAB-ARF] --> TRAFFICO VESCICOLARE

-[RAN] ---> trasporto nucleo citoplasmatico ---> [1 solo gene] !!!! molto pericoloso in caso di

mutazione

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ATTENZIONE : i recettori con [7 DOMINI TRANSMEMBRANA] legati a [PROTEINA G

ETEROTRIMERICA ] non hanno ATTIVITA CATALITICA (cinasica ) !!!---> Semplicemente legano

PROTEINA G

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[RECETTORI CON ATTIVITA ENZIMATICA ]

---> sono molto meno numerosi ---> circa 100

--> fosforillano o direttamente substrati o legano direttamente cinasi che n fosforillano substrati

CATEGORIE :

.[TIROSIN CINASICI ] --> coinvolti nel [ciclo cellulare ] e quindi nell insorgenza di [tumori ]

------> FOSFORILLANO TIROSINA

.[SERINA-TREONINA CINASICI] --> Fosforillano SERINA E TREONINA

.[LEGATI A proteina JAK] --> attivati da [citochine ] non avrebbero direttamente attivita cinasica ma

legati a JAK fosforillano substrati

.[TOLL LIKE ] --> i ligandi sono BATTERI,VIRUS,LPS,TOSSINE emesse da questi elementi . Non

fosforillerebbero direttamente ma si legano a cinasi

.[TNF] Tumor necrosis Factor ---> FATTORI DI MORTE CELLULARE CONINVOLTI NELL

[APOPTOSI ]--> tumori

MECCANISMO : o fosforillano direttamente in seguito al legame col ligando o sono direttamente

collegati a cinasi

riepilogo : Tcinasi,St cinasi, JAK,TOLL LIKE , TNF

----------------------------

.[SONO PROTEINE MONOPASSO ] ---> [HANNO UN SOLO DOMINIO TRANSMEMBRANA ]

ECCETTO ---> [IGF] INSULINE FACTOR, recettore dell insulina , è un [DIMERO

TRANSMEMBRANA ]

sono spesso coinvolti nei fattori di crescita come [FGF ] fattore di crescita dei fibroblasti .

[STRUTTURA ]

.La parte esterna ---> Varia perche deve potersi legare a ligandi specifici

.L unico DIMERO trasmembrana è IGF per l insulina (tirosin cinasico ) insuline growth factor

---------

INTERNO : . o hanno un dominio [CINASICO ] di fosforillazione

o sono direttamente connessi a una CINASI

.[COME FANNO A TRASDURRE IL SEGNALE ATTRAVERSO LA MEMBRANA SE SONO

MONOPASSO E HANNO UN SINGOLO DOMINIO TRASMEMBRANA CHE QUINDI NON PUO

TRASMETTERE CAMBIAMENTO CONFORMAZIONALE ?]

-----> [DIMERIZZAZIONE ]

meccanismo :

-ligando si lega a 2 RECETTORI --> Essi [DIMERIZZANO] ovvero si legano insieme nella regione

citoplasmatica ---> il [CAMBIAMENTO CONFORMAZIONALE ] fa legare [ATP ] ---> si

AUTOFOSFORILLANO sulla [TIROSINA ] ---> SI CREA UN DOMINIO DI LEGAME PER UN

SUBSTRATO(SH2-SH3) --> [SUBSTRATO SI LEGA ]--> [VIENE FOSFORILLATO ]

[LIGANDO extracellulare ]---[DIMERIZZAZIONE ]--> [AUTOFOSFORILLAZIONE DI UN

RECETTORE ALL ALTRO SULLE TIROSINE ]---> [CREAZIONE DI UN SITO PER IL

SUBSTRATO ] --> [LEGAME DEL SUBSTRATO ]--> fosforillazione di substrato o altre cinasi a

cascata .

3-2-2014

---> Le proteine che si legano a recettori dimerizzati fosforillati TIROSIN CINASICI hanno dominio

SH2

--> Scoperti con PROTEINE SRCH2 --> SARCOMI --> Proteine coinvolte nei sarcomi tumori

mesenchimali .

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[TIROSIN CINASICI ]

.RECETTORE lega ligando

.dimerizza e FOSFORILLA TIROSINE

. una proteina con dominio [SH2]---> Si lega a tirosine e viene fosforillato

---> a sua volta fosforilla un altra proteina tramite [DOMINIO SH3]

il [DOMINIO SH3] riconosce ---> [SEQUENZE FISSE ] come [XPPXP]

.Questo meccanismo funziona ad esempio con .

[FOSFOLIPASI C ] --> viene attivata legandosi con SH2

[PI3K]

.[SRC] PROTEINA SARC --> SI LEGA CON [DOMINIO SH2]

--->tramite [DOMINIO SH3] lega proteine con [MOTIVO XPPXP] e le fosforilla

---> a sua volta queste possono fosforillare un substrato

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[DIMOSTRAZIONE DELL ESSENZIALITA DELLA DIMERIZZAZIONE ]

.Se creo un recettore tirosin chinasico privo di tirosina ---> il ligando si lega ma non c'è

fosforilazione --> il segnale complessivamente nella cellula risulta o assente o molto ridotto

---> Studiato per combattere alcuni tumori legati alla proliferazione cellulare !

.[LA DIMERIZZAZIONE E ESSENZIALE ]

.[SE I RECETTORI SONO SEMPRE ATTIVI ]--> ONCOGENI

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I [RECETTORI TIROSIN CINASICI ] caso specifico

.(FATTORE DI CRESCITA ) --> si lega a

.[RECETTORE ]

.[SOS] ---> è una [GEF ] per [RAS]

.[RAS]

.[RAF]

.[MEK]

.[ERC]

----> FATTORI DI TRASCRIZIONE VARI --> CONTROLLO DELLA PROLIFERAZIONE

CELLULARE

----> L' insieme è definito spesso [MAPK] mitosis activating protein

---> sono tutti [PROTONCOGENI]--> una loro disfuzione causa tumore

---> se non mutati non causano alcun tipo di problema

CATENA :

[RECETTORE ]--> [SOS GEF per RAS ]--> [RAS]-->[RAF]-->[MEK]-->[ERK]-->fattori di

trascrizione

-------------------------------

II [RECETTORI SERINA TREONINA CINASICI ]

[TGF BETA ]

TGFRB

[RECETTORE TGFBETA] ---> [DIMERIZZA ]

--> forma un [ETERODIMERO ] SERINA TREONINA -->fosforillato

.lega [SMAD] ---> smad fosforillata DIMERIZZA --> [COMPLESSO SMAD II]

--> [ETERODIMERO SMAD ]--> Penetra nel nucleo e regola l '[Espressione Genica ]

CATENA : [TGF B R ]---> dimerizza --> lega [SMAD ] --> [DIMERIZZAZIONE di SMAD 2] -->

nucleo --> regolazione espressione genica .

--->attivati da segnali di proliferazione cellulare o citochine

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III [RECETTORI ASSOCIATI A JAK ]

---> Attivati da CITOCHINE

.NON POSSIEDONO DIRETTAMENTE ATTIVITA CINASICA ma sfruttano l attivita catalitica di

PROTEINA JAK

.[RECETTORE JAK]--> [DIMERIZZA ]

--> Lega [PROTEINA CINASI JAK]

.--> fosforilla [STAT]

--> [STAT FORMA UN DIMERO ]--> Penetra nel nucleo e regola proliferazione cellulare .

CATENA : [JAK RECEPTOR]--> [JAK]--> [STAT]-->[DIMERO STAT]--> [NUCLEO ] -->

Regolazione proliferazione

-->Attivata da citochine e fattori di crescita a livello di membrana

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IV [TOLL LIKE ]

---> Studiati per la prima volta in forma batterica

.Ci sono [11 RECETTORI DIVERSI ] nell uomo --> [TOLL LIKE RECEPTOR + --> [TLR1]-[TLR2]

ecc

.Non legano CITOCHINE come i JAK receptor ma legano ---> .DNA E RNA BATTERICO

.LIPOPOLISACCARIDI di batteri

.[FLAGELLINA BATTERICA ]

. non si trovano in membrana ma su membrane degli [ENDOSOMI ]--> funzione di fago-endocitosi

.stimolano la fagocitosi

.stimolano [ESPRESSIONE DI GENI PER INTERFERONE E INTERLUCHINA ]

----> la via è estremamente complessa ma porta alla [FOSFORILLAZIONE DI FATTORI DI

TRASCRIZIONE ] da parte di CINASI ----> CINASI [IKK] e [IRAK ]

FATTORI : [NFKB] e [C-JUN ]

[TLR]-->[CINASI IKK E IRAK ] --> [NFKB] e [C-JUN](nucleo)--> [PRODUZIONE DI

INTERFERONE E INTERLUCHINA ]

---> ESSENZIALI IN RISPOSTA IMMUNITARIA !!!!!!

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.Tutte queste vie coesistono contemporaneamente all interno di una cellula . Ma come fa la cellula

allora a fornire una [RISPOSTA COERENTE E CORDINATA ?]

---> Nel citosol le cinasi non sono tutte omogenee ma esistono [MICRODOMINI ] in cui ve ne sono

alcune e non altre

---> Risposta regolata

.Ci sono [PROTEINE ACCESSORIE] che hanno il compito di aiutare le altre a GESTIRE la

risposta

RIASSUNTO VIE :

I TIROSIN CINASICI

[RECETTORE ]--> [SOS]-->[RAS]GEF GTPRAS--> [RAF] --> [MEK]-->[ERC]--> fattori di

trascrizione (MEMBRANA!)

---->Proliferazione cellulare

II SERINA TREONINA CINASICI [TGF BETA receptor]

att. da citochine (MEMBRANA)

[RECETTORE ]--> [SMAD]-->dimerizzazione [SMAD2]--> nucleo --> espressione genica

III senza attivita cinasica [JAK RECEPTORS ]

[RECETTORE ]--> JAK--> [STAT ]--> dimerizzazione di STAT --> nucleo --> Fattori espressione

genica (MEMBRANA)

IV senza attivita cinasica [TOLL LIKE RECEPTORS ](11 umani no membrana ma lisosomi)

[RECETTORE ]--> serie di cinasi infinita tra cui [IKK E IRAK] --> [NFBK ]e [C-JUN] --> fattori di

trascrizione nucleare per [INTERFERONE e INTERLUCHINA ] --->risposta immunitaria

immunologica (NON MEMBRANA !!! LISOSOMI!!)

10-2-2014

[RIGENERAZIONE DI COMPARTI CELLULARI]

.smistare proteine in posti adatti .

.30000 proteine diverse.

.hanno vita media di ore .

ERRORI a livello di smistamento causano molte patologie.

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[PRINCIPI DI BASE]

.i [RIBOSOMI SONO TUTTI EQUIVALENTI]

--> sono tutti equivalenti per la traduzione

QUINDI:

-le proteine hanno [ETICHETTE -SEQUENZE DI SMISTAMENTO] per definire dove andare.

[ETICHETTE]

.PEPTIDI SEGNALE

.SEQUENZE SEGNALE ----> bisogna quindi che esistano RECETTORI DI QUESTI SEGNALI

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2 situazioni

I [NUCLEO MITOCONDRI E PEROSSISOMI]--> Le proteine vengono prodotte a livello di ribosomi

liberi e trasferite dentro in forma ULTIMATA E FUNZIONALE

II[TUTTE LE ALTRE ]

--> vengono inizialmente sintetizzate a livello di ribosomi che vengono COTRASPORTATI

COTRADUZIONALMENTE a livello di RETICOLO ENDOPLASMATICO

--> qui poi vengono SMISTATE E MODIFICATE .

---> Dalla partenza di vescicole da REL si [RINNOVANO COMPARTIMENTI CELLULARI ]

--> [NON ESISTE CREAZIONE EX NOVO DI COMPARTI CELLULARI] per nessuna ragione .

non si formano mai membrane da 0.(FORSE ECCEZIONE PEROSSISOMI)

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[PEPTIDI SEGNALI]

-SONO CONNESSI ALL ESTREMITA AMMINO TERMINALE DELLA SEQUENZA (inizio)

-NON HANNO STRUTTURA FISSA

- NON SI TROVANO IN PROTEINE MATURE PERCHE VENGONO RIMOSSI DALLE

[PEPTIDASI] e hanno siti specifici per la rimozione.

[SEQUENZE DI RICONOSCIMENTO]

-solitamente nei pressi di COOH terminale ma non sempre (fine)

-HANNO STRUTTURE DEFINITE E COSTANTI

-SI RIPETONO UNA O PIU VOLTE

-SI CONSERVANO IN PROTEINA MATURA PERCHE NON VENGONO RIMOSSE.

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[STRUTTURE]

[PEPTIDI SEGNALE ]

-RETICOLO ENDOPLASMATICO : sequenza fissa [AMMINOACIDI POLARI-AMMINOACIDI

IDROFOBICI-SEQUENZA PEPTIDASI]

-MITOCONDRI : 2 realta

.sequenza standard [AMMINOACIDI POLARI -STRUTTURA ANFIPATICA -SEQUENZA

PEPTIDASI]->membrana interna/matrice

.sequenza II:[AMMINOACIDI POLARI -ALFA ELICHE-NO PEPTIDIASI] --> membrana interna-

esterna

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[SEQUENZE DI RICONOSCIMENTO ]

.sono fisse e ripetute

.conservate

esempio per il reticolo endoplasmatico [KDEL]

.LISOSOMI= [ECCEZIONE ] sequenza di riconoscimento glicoproteica [MANNOSIO 6FOSFATO]

[LISOSOMI]

.Le [PROTEINE DESTINATE ALLA MEMBRANA ] non hanno una sequenza ulteriore di

riconoscimento oltre a peptide segnale per il [RE]

-------------

[NUCLEO]

.PASSIVO fino a [50kDA], attivo per complessi maggiori

.ricordarsi che il trasporto è BIDIREZIONALE --> ad esempio possono essere prodotte proteine

ribosomiali che devono essere esportate.(nucleolo)

[SEQUENZE DI RICONOSCIMENTO ] ---> [NLS] --> SEQUENZE DI IMPORTAZIONE

NUCLEARE [NES]-->SEQUENZE DI ESPORTAZIONE NUCLEARE

.proteine >50Kda :

.[IMPORTINE]--> riconoscono [NLS]

.[ESPORTINE]--> riconoscono [NES]

--> interagiscono con [NUCLEOPORINE] a livello di membrana nucleare.

[SISTEMA]

.nel [CITOPLASMA]

.proteina con [NLS]

.si lega a [IMPORTINA A] che si lega a [IMPORTINA B] formando un [DIMERO IMPORTINA ]

.[PROTEINA RAN grazie a GEF si trova in forma RANGTP]--> fa entrare proteina e uscire

importina A-B

.[passando in forma RANGDP grazie a GAP] --> lega ESPORTINA e permette fuoriuscita di

proteine con [NES]

.RAN è sintetizzata da 1 solo gene --> una mutazione non è compatibile con la vita

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[PEROSSISOMI]

-2 tipi di sequenze : [PTS1] e [PTS2]

-[PTS1] è riconoscita da [IMPORTINA PEX5]

--> la lega e la porta al [CANALE DI TRASLOCAZIONE ]

oppure

SISTEMA II :

-Proteina origina da RETICOLO ENDOPLASMATICO --> [VESCICOLA]--> si fonde con la

membrana di perossisomi e la rigenera depositando la proteina in membrana.

MEMBRANE MAI EX NOVO !!

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[MITOCONDRI]

.il nucleo ha una DOPPIA MEMBRANA

---> è importantissima la DISPOSIZIONE DI PROTEINE IN MEMBRANA e la loro locazione anche

per la funzione respiratoria .

.CANALI DI TRASLOCAZIONE ESTERNA [TOM ]

.CANALI DI TRASLOCAZIONE INTERNA [TIM ]---->spesso praticamente comunicanti !

[TOM E TIM ] --> spesso comunicano consentendo alla proteina che entra di passare fino al lume

mitocondriale .

[MECCANISMO ]

.CITOSOL

.[PROTEINA VIENE SINTETIZZATA ] --> assumerebbe spotaneamente una [struttura globulare]

ma esistono

[CHAPERON MOLECOLARI ] che interagiscono con la parte IDROFOBICA della proteina

legandosi e staccandosi piu volte con consumo di ATP --> tendono a mantenerla fibrosa e lineare

aperta

.I [CHAPERON] molecolari possono legarsi e distaccarsi piu volte --> alla fine aiutano la proteina

quando è in sede a assumere la sua conformazione finale !

.[SEGNALE ] interagisce con [TOM] che forma canale con [TIM ] attraverso membrana interna

.una volta entrata la proteina subisce un TAGLIO da parte di [PEPTIDASI ] sul [PEPTIDE

SEGNALE ](parte polare)

mentre la parte idrofobica grazie ai chaperon viene ulteriormente modificata .

è presente un

--> [CANALE OXA ]

.--> Esso fa tornare le proteine entrate nella matrice in MEMBRANA INTERNA piazzandolo in

membrana (esempio proteine catena respiratoria )

.--> non è ancora chiaro il meccanismo secondo il quale riesce a ricaricarle in membrana e a

stabilire come effettuare il ripiegamento

.oppure: fa passare proteine mitocondriali in membrana mitocondriale

19-2-2014

[TRASPORTO NEL RETICOLO ]

presenta: PEPTIDE SEGNALE (amminoacidi carichi+/idrofobici/petidiasi)

I.INIZIO TRADUZIONE A LIVELLO DI RIBOSOMA LIBERO NEL CITOSOL

II-APPENA FUORIESCE LA PROTEINA CON PEPTIDE SEGNALE la sequenza di riconoscimento

---> VIENE LEGATA DA [SRP]COMPLESSO RIBONUCLEOPROTEICO

.[SRP] con GTP legato "CONGELA" la traduzione e trasporta ribosoma a livello di membrana di

[RETICOLO ENDOPLASMATICO] dove vi è un [RECETTORE PER SRP che idrolizza GTP]

III [complesso SRP agganciato al reticolo endoplasmatico ] idrolizza GTP e fa riprendere

traduzione della proteina

.Il ribosoma interagisce con [SEC61] che è un CANALE DI MEMBRANA DEL RETICOLO facendo

corrispondere perfettamente il suo poro di uscita della proteina con il poro dcel canale

---> a questo punto la proteina entra verso il lume del reticolo

CATENA STANDARD :

[RIBOSOMA LIBERO CITOSOL INIZIA TRADUZIONE]-->SRP(traduzione congelata)-->recettore

SRP a livello di [SEC61]--> proteina prosegue all interno .

.il peptide segnale viene tagliato

.solitamente le chaperonine aiutano il 3D della proteina

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MA

----->

.Alcune proteine non sono solobuli e devono diventare invece [PROTEINE DI MEMBRANA ]

.[SEC61] quando incontra una sequenza idrofobica puo [APRIRSI LATERALMENTE ] verso la

doppia membrana per far TRASLOCARE parte idrofobica della proteina in membrana

.Queste sequenze idrofobiche sono SEQUENZE DI STOP perche fanno staccare il ribosoma ma

non interrompono la sintesi proteica

---> SEQUENZE [STA]

---------------------

MA

--> proteine possono inserirsi in membrana in modi diversi --> si pensi a proteine

politransmembrana .

---> [IN REALTA LE SEQUENZE NON SONO COSI SEMPLICI E NEMMENO I PEPTIDI

SEGNALE ]

.Non tutte le proteine destinate al RE hanno peptide segnale

.in [PROTEINE II] il peptide segnale non è all estremita NH2 iniziale ma è poco dopo vicino a parte

idrofobica ! [STA]

--> il peptide segnale in questo caso non presenta sequenza peptidiasi e quindi non viene

tagliato !!

.La [SEQUENZA SA ] è riconosciuta da [SRP] perche ha una tripletta di amminoacidi carichi + !

.La [SEQUENZA STA ] non è riconosciuta da [SRP] perche non ha amminoacidi carichi +

--> i polari possono essere A MONTE o A VALLE in [SA] del punto idrofobico e per questo dare

ripiegamenti diversi con amminogruppo dentro o fuori

--------------------------

[PROTEINE DI TIPO II]

-->

.La prima parte idrofilica viene normalmente sintetizzata nel citosol

.sequenza [SA] --> traslocazione con SRP su SEC61 --> parte idrofobica traslocata trasmembrana

+ parte idrofilica continua dentro

---> risultato NH2 dalla parte citosolica e COOH interno

[PROTEINE DI TIPO III]

. non ha un peptide segnale a monte pertanto come TIPO 1 ha una parte sintetizzata fuori che

viene poi inserita dentro + regioni idrofobiche STA

[PROTEINE DI TIPO IV]

.Possiedono [DIVERSE SEQUENZE SA] riconosciute piu volte da SRP e diverse sequenze

idrofobiche

---> RISULTATO : con piu sequenze riconosciute da [SRP] la proteina viene inserita piu volte

dentro e fuori dal reticolo e piu volte grazie a [STA] in membrana

---> piu subunita transmembrana .

---------------------

[PROTEINE ANCORATE CON CODA LIPIDICA ]

---> la coda lipidica viene inserita in prossimita della parte terminale COOH

ENZIMA : [GPI TRANSAMMIDASI]---> riconosce sequenza in prossimita di COOH terminale ,

TAGLIA e AGGANCIA un lipide che viene intercalato in membrana

--> risultato : proteina agganciata in membrana con coda lipidica

-----------------------------

[MODIFICAZIONI CHE AVVENGONO NEL RETICOLO ENDOPLASMATICO ]

.GLICOSILAZIONE N

.RIPIEGAMENTO e FORMAZIONE DI PONTI DISOLFURO

.CONTROLLO QUALITA

.OLIGOMERIZZAZIONE

-[GLICOSILAZIONE N] ----> su catena R di [ASPARAGINA ] su gruppo NH2R

ENZIMA : [OLIGOSACCARILTRANSFERASI]

SITO RICONOSCIUTO : [SERINA/TREONINA+ X + ASPARAGINA N ] --> [S/T+X+N]

CATENA AGGANCIATA : [DOLLICOLO FOSFATO] + 2 NACETILGLUCOSAMMINA+3x3

MANNOSIO + [3 GLUCOSIO provvisorio poi rimosso ]

--> i [3 GLUCOSIO] poi rimossi servono per il controllo qualita .

--------------------------------------------

[PONTI DISOLFURO]

.I ponti disolfuro in un ambiente ossidante come quello del REL si formano spontaneamente tra

cisteine , il problema è che devono formarsi nei punti giusti per garantire alla proteina struttura

corretta e bilanciata .

ENZIMA : DISOLFURO ISOMERASI

----> lega transitoriamente idrogeni da gruppi SH- permettendo la formazione appunto dei legami

disolfuro

+

a questo sistema di [DISOLFUROISOMERASI ] si sommano:

-[CHAPERONINE]

in particolare

-[CALMEXINA]

-[CALRETICOLINA ]

----> legano CALCIO + fanno da chaperon legandosi alle porzioni idrofobiche delle proteine in

neoformazione .

PROCESSO :

-PROTEINA viene formata e GLICOSILATA da OLIGOSACCARILTRANSFERASI

con[DOLLICOLO P ]+ 2 nacetilglucosammina+3 x3 mannosio +

[3 GLUCOSIO ACCESSORIO]

--> 2 glucosio vengono rimossi da [GLICOSILASI], un glucosio viene mantenuto

-La forma a [1 glucosio] viene riconosciuta da [CALMEXINA] che si lega alla proteina e tenta di

farle assumere folding corretto

-in seguito [1 glucosio ] viene rimossa da glicosilasi--> [CALMEXINA si slega] --> proteina viene

VERIFICATA

-SE PASSA IL CONTROLLO viene mantenuta cosi

-SE NON PASSA IL CONTROLLO viene nuovamente aggiunto [1 GLUCOSIO] da glicosiltranferasi

e ricomincia il ciclo con [CALMEXINA] o calreticolina

---> se dopo un tot di tempo proteina non ha ancora assunto conformazione che deve ---> La

cellula RINUNCIA e la invia attraverso il CITOSOL AL [PROTEASOMA ] che le elimina fisicamente

dopo ubiquitinazione

il RETICOLO ENDOPLASMATICO effettua quindi un [CONTROLLO DI QUALITA ]

---> come faccia dettagliatamente resta un mistero

---------------------

PROBLEMA :

.Sotto stress la cellula si puo trovare a dover produrre molte piu proteine di quello che fa di solito

ESEMPIO : [HEATSHOCK PROTEINS] che vengono prodotte in seguito a shock termico

---> si verifica un problema : la cellula [NON POSSIEDE ABBASTANZA CHAPERONINE

CALMEXINA E CALRETICOLINA ] per far assumere folding sensato

SOLUZIONE : esistono SENSORI DI MEMBRANA SUL RE che in caso di aumentata sintesi

proteina si [FOSFORILLANO]--> [FOSFORILLANO ] fattori di trascrizione che regolano GENI PER

LE CHAPERONINE --> creano piu chaperonine

+

-[INIBISCONO PARZIALMENTE LA SINTESI PROTEICA ] che si trova aumentata

---> ripris tinano equilibrio tra chaperonine disponibili e proteine da foldare

-------------------------

[TRASPORTO DA RETICOLO A GOLGI]

ATTENZIONE: esiste anche un trasporto diretto reticolo membrana

GRAZIE A : SEQUENZE DI RICONOSCIMENTO

I [ESPORTAZIONE]

--> vi sono [SEQENZE IDROFOBICHE AL C TERMINALE]

Riconosciute DA [COPII]--> POLIMERIZZAZIONE DI CLATRINA mediata da

[SARI] come una [ARF] specifica

II[RIPORTO]

-->Sequenze specifiche come [KDEL]

Vengono riconosciute da [COPI]--> inviate al GOLGI --> ritornano al REL

III[PROTEINE DEL GOLGI]

Sequenze specifiche riconosciute da COPII come CPSDSEEDEG

---------------------------------

.Anche i lipidi vengono trasportati A GOLGI e ALLA MEMBRANA

Ad esempio il [COLESTEROLO]

.Si crea un rivestimento proteico con COPII+ALTRE PROTEINE

------------------------------

dimensione media 100nm

.Esistono proteine di maggiore dimensione

[COLLAGENE]--> >100 nanometri [max 200nm]--> per vescicole !

--> interagiscono con [PROTEINE TRANSMEMBRANA] che MODULANO e DEFORMANO la

struttura della vescicola permettendo di fare spazio al polimero del collagene per trasportarlo

----------------------------------------------

[PROTEINE CHE NON HANNO SEQUENZE SPECIFICHE VENGONO DIRETTAMENTE

TRASPORTATE IN MEMBRANA ]

---> non è sempre vero !

si è scoperto che spesso le proteine che devono finire in membrana hanno sequenze specifiche

che le contraddistinguono --> NUOVE SCOPERTE !!

-----------------

[FUNZIONI DEL GOLGI ]

I [GLICOSILAZIONE O]

.aggiunta di zuccheri a OH di SERINA TREONINA o a residui di mannosio che restano dalla

GLICOSILAZIONE N del RETICOLO ENDOPLASMATICO . SINGOLI

II[SINTESI DI SFINGOLIPIDI ] a partire da CERAMMIDE (ma anche ex novo )

III[SOLFATAZIONE DI CARBOIDRATI O TIROSINE]--> la SOLFATAZIONE aggiunge gruppi

solfato che PORTANO CARICHE NEGATIVE e cambiano la struttura 3D --> importanti perche [piu

STABILI di gruppo FOSFATO]

IV[MATURAZIONE DI PROPROTEINE] che vengono modificate da precursori immaturi

--> TAGLIO PROTEOLITICO ---> la proteina o diventa ATTIVA oppure puo POLIMERIZZARE a

dare il MULTIMERO che la caratterizza (esempio collagene con telopeptidi )

V[SMISTAMENTO DI PROTEINE ]

-------------------------------------

.[MEMBRANA DEL GOLGI ]-->

.[REGIONE CIS]--> simile a RETICOLO ENDOPLASMATICO

.[REGIONE MEDIANA]-->

.[REGIONE TRANS] --> simile a MEMBRANA CELLULARE

DA CIS A TRANS --> [PROGRESSIVO AUMENTO DI SFINGOLIPIDI E COLESTEROLO]-->

membrana sempre piu simile a quella plasmatica e sempre piu dura e densa(rigidita) .

-----------------------------------------

-----------------------------------------

-[O GLICOSILAZIONE ] nel golgi

2 ENZIMI: -[GLICOSILASI]---> rimuovono un singolo zucchero (medio e transgogli )

-[GLICOSILTRANSFERASI]---> inseriscono uno zucchero (cis golgi)

--> ATTENZIONE : zuccheri si aggiungono e si tolgono sempre AI PRECEDENTI (che restano da

glicosilazione N del reticolo)

QUINDI --> abbiamo un ENORME VARIETA di catene di zuccheri che possono essere aggiunte !

.CONTA MOLTO la [POSIZIONE] del singolo zucchero che viene aggiunto o tolto --> che

determina diverse [CONFORMAZIONI TREDIMENSIONALI ]

.Abbiamo inoltre diverse POSIZIONI (1.2.3.4.5.6) dove si puo aggiungere uno zucchero

(OLTRE A GLICOSILAZIONI SU CATENE GLICOSILICHE PRECEDENTI N)

--> GLICOSILAZIONI SU [SERINA E TREONINA !!!!]

--> ci troviamo ad avere TANTISSIME POSSIBILI CONFIGURAZIONI TREDIMENSIONALI

in genere le proteine glicosilate hanno [LOCALIZZAZIONE IN MEBMRANA ]

FUNZIONE :

-[EFFETTO PROTETTIVO ]--> la glicosilazione protegge dalle proteasi extracellulari

-[EFFETTO IDROFILICO !!]--> la glicosilazione rende quella parte di proteina IDROFILICA e quindi

assume una conformazione DISTESA in soluzione --> media il contatto con l esterno

funzione : ADESIONE-risposta e riconoscimento IMMUNOLOGICO ecc.(gruppi sanguigni)

----------------------------------------------

[SMISTAMENTO AI LISOSOMI]

.Come fa IL TRANSGOLGI a inviare enzimi ai lisosomi?

[IDROLASI] che deve finire al lisosoma ha SEQUENZA DI RICONOSCIMENTO

---> [MANNOSIO 6 FOSFATO ]

(SEQUENZA)

I IDROLASI ARRIVA NEL GOLGI

II- [GLICOSILTRANSFERASI] aggiunge un [UDP N -ACETILGLUCOSAMMINA] (CIS GOLGI)

III-[GLICOSIDASI] RIMUOVE NACETILGLUCOSAMINA dal fosfato (TRANS GOLGI)

---> risultato : [IDROLASI] possiede un terminale [MANNOSIO 6 FOSFATO]

IV--> [MANNOSIO 6 FOSFATO] riconosciuto --> migrazione nei LISOSOMI

.I lisosomi RIMUOVONO mannosio 6 fosfato e mantengono enzima all interno

esite una [SECONDA VIA ] perche il processo [non e efficace al 100%]

--> puo capitare che un [IDROLASI]+[MANNOSIO 6FOSFATO] sia secreta all esterno

.In questo caso vi sono RECETTORI del [MANNOSIO 6 FOSFATO ] che agganciano l idrolasi , la

ENDOCITANO--> ENDOSOMA -----> LISOSOMA !

Di fatto cosi facendo L idrolasi in ogni caso finisce nel lisosoma

SEQUENZA : [IDROLASI NEL GOLGI ]

[GLICOSILTRANSFERASI]--> UDP NACETILGLUCOSAMMINA (CISGOLGI)

[GLICOSILASI]---> rimozione NACETILGLUCOSAMMINA (TRANSGOLGI)

[MANNOSIO 6P]---> IDROLASI NEL LISOSOMA (2 vie)---> [lisosomi o esterno] -->

recettore mannosio6P--> lisosomi

-----------------------------

[PATOLOGIE CORRELATE ]

.Zewelleger : PEROSSISOMI VUOTI perche gli enzimi non sono stati trasferiti in modo normale nel

perossisomi

.LISOSOMIALI DA ACCUMULO [TAY SASCH] --> o gli enzimi NON VENGONO IN TOTO

TRASFERITI o vengono trasferiti solo in parte

In entrambi i casi si verifica un ACCUMULO LISOSOMIALE che causa alterazioni

ESEMPIO: difetto in [NACETILGLUCOSILTRANSFERASI]--> non viene creato il mannosio 6P su

idrolasi per trasferimento

.PROTEINE NON VENGONO TRASFERITE IN MEMBRANA : -Fibrosi cistica (CFTR non trasferiti)

- Ipercolesterolemia familiare (recettori LDL non trasferiti)

-suscettibilita a infezioni (NRAMP 1-2 non trasferiti )

----------------------------------

----------------------------------

[ENDOCITOSI e FAGOCITOSI]

DIVISE IN :

MACROCATEGORIA (PINOCITOSI)

-ENDOCITOSI

-MACROPINOCITOSI ---> sono processi SPONTANEI E CONTINUI

.Spesso mediati da polimerizzazione della CLATRINA (o caveolina ma piu

marginalmente)

-FAGOCITOSI: discorso a parte , non è un processo spontaneo

non coinvolge CLATRINA ma solo ACTINA

è indotto dalla presenza della molecola da legare non è un attivita standard cellulare

.la [VESCICOLA FORMATA ] è sottoposta a processi comuni:

I[ABBASSAMENTO PROGRESSIVO DEL PH ]--> fonde progressivamente con VESCICOLE

ACIDE

--> L abbassamento del PH causa [MUTAZIONI CONFORMAZIONALI] che inducono il

[DISTACCO del RECETTORE] della molecola dalla molecola da degradare

esempio---> [RECETTORE LDL] si stacca da [LDL]

.si forma una nuova vescicola che [FONDE CON I LISOSOMI]--> la molecola viene degradata

.il [RECETTORE ] puo subire due sorti : -venire degradato insieme nel lisosoma

- Venire recuperato e reinserito in membrana (RICICLO)

(FORMAZIONE):

.[CLATRINA] polimerizza nel punto giusto

.[ADATTINA ] --> LEGA IL RECETTORE SPECIFICO EXTRACITOSOLICAMENTE e

INTRACITOSOL lega la [CLATRINA ]

---> senza adattina i recettori migrerebbero a caso in membrana

.il [COMPLESSO lipide+proteina apopoproteina B ] viene endocitato

---> [VESCICOLE CON PH SEMPRE PIU BASSO] --> [DISTACCO ligando - recettore] endosomi

tardivi

.[LIGANDO DEGRADATO NEI LISOSOMI]

.[RECETTORE RECUPERATO ] ( o degradato)

-------------------------------

ATTENZIONE : [ENDOCITOSI] è sfruttata da virus che possiedono particolari proteine

(evolutivamente conservate ) che vengono legate

--> si legano in membrana e vengono endocitati interagendo con recettori (vari senza funzione

specifica)

----------------------------------

[FAGOCITOSI ]

-MECCANISMO COMPLETAMENTE DIVERSO -

[NON COSTITUTIVO]

[NON UTILIZZA CLATRINA]

.La vescicola è formata da [ACTINA ] che polimerizza e AVVOLGE il target

.Puo essere [INTERROTTO fino all ultimo momento]

.serve all assunzione di GRANDI MOLECOLE : -Batteri interi

- grosse particelle (biglie-vetro -metallo)

.Viene effettuato dai [MACROFAGI] che fagocitano tutto ma non si fagocitano tra loro a meno che

non siano MORTI !

-------------------------------------

REGOLAZIONE DEL PROCESSO:

.il ligando fa scattare [PROTEINE G ETEROTRIMERICHE ] e [TIROSINE CINASI]---> anche

senza contatto

---> queste inducono [ACTINA A POLIMERIZZARE ] tendendo vescicola intorno al target

-A QUESTO PUNTO-

.[FOSFOLIPASI C ] idrolizza il [FOSFATIDILINOSITOLO 4,5 P ] al quale si legava ACTINA per

polimerizzare

---> [ACTINA SI DISASSEMBLA ] --> La molecola penetra all interno e la membrana ritorna

normale

.Le vescicole fondono con [vescicole acidiche con V h ATPASI] intracellulare (endosomi tardivi )

mediante ---> [RAB 5]+[RAB7] +[PI3K]

CATENA :

[G ETEROTRIMERICHE +Tirosina cinasi]-->[Polimerizzazione ACTINA ]--> [PLC]su 4,5 P

membrana--> [Depolimerizzazione ACTINA ]----->

[RAB5-RAB7-PI3K]--> [Fusione con vescicole acide](endosomi tardivi )---> degradazione nei

lisosomi

------------------------------------

[AUTOFAGIA]---> in caso di assenza di cibo la cellula inizia a AUTOMANGIARE dei propri

componenti

esempio ---> AUTOFAGIA DEI MITOCONDRI .

---> Gli organelli finiscono direttamente nei LISOSOMI

[LISOSOMI]

Efficienza dovuta a :

-50 [IDROLASI DIVERSE ]--> esempio LISOZIMA che buca parete batterica

-[RADICALI DELL OSSIGENO ] --> generate da [NADPH OSSIDASI ] e [NO2 OSSIDASI ]

-[PH MOLTO BASSO ]

-[RIMOZIONE DI FERRO ] tramite NRAMP 1-2 che lo rimuove --> i batteri non possono piu usarlo

per essere patogeni !

[CITOSCHELETRO]

--> controlla la MORFOLOGIA cellulare--> è essenziale per la funzione

ESEMPIO: cellule tumorali mutano la morfologia --> possono muoversi molto di piu

-[MOTILITA]

-il citoscheletro è assolutametne alla base della motilita :

.LOCOMOZIONE

.ESTROFLESSIONE e INTROFLESSIONE (fagocitosi endocitosi pseudopodi ecc)

.CONTRATTILITA

.PROCESSI INTRACELLULARI di motilita --> traffico intracellulare di vescicole ecc.

nonchè --> FORMA SPECIFICA DEGLI ORGANULI

-----------------------

.La migrazione delle cellule è ESSENZIALE per

--> [SVILUPPO EMBRIONALE]

è decisiva perche le cellule MIGRANO durante lo sviluppo

esempio: BLASTULA che da 3 foglietti ectoderma mesoderma endoderma

----------------------

.Se disassembliamo il citoscheletro

---> cellule si [ARROTONDANO] --> perdono la loro struttura 3D specifica.

-------------------------

[LOCALIZZAZIONE]

-[ACTINA]--> i filamenti ADERISCONO A MEMBRANA--> formazione A CONTATTO CON LA

MEMBRANA --> FORMA CELLULARE!

-[MICROTUBULI]--> i filamenti NON ADERISCONO A MEMBRANA/ si dipartono dal CENTRO

ORGANIZZATORE DEI MICROTUBULI centrale [MCTC]

-[FILAMENTI INTERMEDI]--> NON ADERISCONO A MEMBRANA --> somigliano ai microtubuli

ma non troppo.

-------------------------

-[ACTINA] --> [7nm]

-[MICROTUBULI]--> [25 nm] (cilindro cavo di TUBULINA ALFA E BETA)

-[INTERMEDI]--> [10-14nm] (vari tipi di fibre)

ATTENZIONE:

[ACTINA E MICROTUBULI SONO PRESENTI IN OGNI TIPO DI CELLULA]

[FILAMENTI INTERMEDI]--> .[non sono presenti in ogni tipo di cellula]

. non sono essenziali

. esistono solo negli eucarioti e nemmeno in tutti

. non sono espressi in tutte le cellule

---------------------------------------

[FARMACI] per ACTINA E MICROTUBULI

2 tipi

-[STABILIZZANTI]

.[FALLOIDINA e TAXOLO] --> cristallizzano la cellula allo stato in cui è --> [CONGELANO LA

SITUAZIONE]

-[DEPOLIMERIZZANTI]

.LATRUCOLINA e CITOCALASINA

e

.COLCHICINA,COLCEMIDE,VINBLASTINA,NOCODAZOLO (microtubuli)

---> i DESTABILIZZANTI sono stati utilizzati spesso come antitumorali--> impediscono formazione

di fuso mitotico.

(utilizzabili solo per brevi periodi perche agiscono su tutte le cellule)

ATTENZIONE: [BLOCCARE ACTINA significa BLOCCARE ATTIVITA DI TUTTA LA CELLULA ]

--> è [ESSENZIALE PER LA VITA CELLULARE]

ES: FALLOIDINA blocca ACTINA+ MANITINA (blocca RNA POLIMERASI II) --> risultato MORTE

---------------------------------

.[FILAMENTI INTERMEDI]

--> NON SONO PRESENTI IN OGNI CELLULA

--> LE CELLULE RESTANO FUNZIONALI ANCHE SENZA INTERMEDI

MA--> POSSIEDONO STABILITA MECCANICA RIDOTTA

[FILAMENTI INTERMEDI]=[STABILITA MECCANICA]

ma non sono essenziali (cellule di topo vivono anche senza)

.[ACTINA] ESSENZIALE PER MOTILITA CELLULARE

-è talmente essenziale che è codificata da [6 GENI DIVERSI NELL UOMO] con sequenze

ALTAMENTE CONSERVATE

--> [I PRODOTTI PROTEICI SONO ESTREMAMENTE SIMILI]--> proprio perche la proteina e

essenziale per la vita

.[MICROTUBULI]

essenziali per : -fuso mitotico

-strutture particolari (ciglia flagelli assoni ecc)

- motilita della vescicola

in sostanza:[NO ACTINA] =[MORTE CELLULARE]

---------------------------------------------------------------------------

---------------------------------------------------------------------------

[ACTINA]

alla base di :

-[filopodi]--> proiezioni sottili di actina che polimerizza sotto la membrana

-[pseudopodi]-->motilita cellulare , processi di FAGOCITOSI (esempio i neutrofili)

-[lamellipodi]--> piu ampi dei filopodi e degli pseudopodi

+

-[FIBRE DA STRESS] --> actina che [INTRACELLULARMENTE] si aggancia a altra [ACTINA ] e a

[MIOSINA] per formare una struttura RIGIDA che non si muove anche se membrana continua a

muoversi .

-[FAGOCITOSI] dei macrofagi avviene tramite ACTINA

----------------------------------------------------

PROBLEMI:

- I [Come viene organizzata la polimerizzazione in tutte le strutture diverse dell actina ?]

- II[ Come viene regolata LA POSIZIONE DELLA POLIMERIZZAZIONE in tutte le strutture

precedenti] ?

----------------------------------------------------

[STRUTTURA ]

.[ACTINA] ha struttura GLOBULARE

.PESO MEDIO CONSERVATO= [45Kda]

[ACTINA G]--> è il MONOMERO

[ACTINA F] --> è il POLIMERO di ACTINA G

.[ACTINA ] LEGA [ATP] è ha attivita ATPASICA

---> IDROLIZZA [ATP] a [ADP]

---->[QUANDO ACTINA IDROLIZZA ATP A ADP CAMBIA FORMA]

.è composta da [4 DOMINI]

-->ciascun [MONOMERO ACTINA G] interagisce con altri [ACTINA G] a dare [ACTINA F] tenuti

insieme da LEGAMI DEBOLI che fanno si che si crei una [STRUTTURA A TRECCIA] in cui pero vi

è [un solo filamento] con [monomeri assemblati in posizione sfalsata]

FUNZIONAMENTO:

-[ACTINA G] polimerizza ad [ACTINA F] mano a mano che ATP VIENE IDROLIZZATO

in sostanza:

-[ACTINA ATP]--> POLIMERIZZA CON FACILITA

-[ACTINA ADP]--> TENDE A DEPOLIMERIZZARE

si forma una [struttura polarizzata]:

-ACTINA PIU GIOVANE = [+] --> POLIMERIZZA A [ACTINA F]

-ACTINA PIU VECCHIA = [-]--> DEPOLIMERIZZA

.il [CALCIO] --> [FAVORISCE LA POLIMERIZZAZIONE]

------------------------------

I- [FORMAZIONE DI UN DIMERO ACTINAG-ACTINAG] --> FAVORITO E SEMPLICE-->

spontaneo

II-[FORMAZIONE DI UN TRIMERO] --> [COMPLESSO E ENERGETICAMENTE SFAVORITO]

--> questo è il [PASSO DECISIVO] !

Una volta che si è riusciti a formare il TRIMERO la polimerizzazione procede velocemente e senza

problemi

[Il problema sta nel formare il TRIMERO]

PUNTO CRITICO=[FORMAZIONE DEL TRIMERO DI G ACTINE]

---------------------------------

.[ACTINA] è la proteina piu presente nella cellula . Arriva al [20%]

--> per questo essendocene tantissima dovrebbe essere quasi tutta presente come [POLIMERO ]

---> INVECE IL LIVELLO DI [ACTINA F] arriva solo al 50%

PERCHE?

.Il processo è [REGOLATO e non spontaneo]

------------------------------

[REGOLAZIONE]

------------------------------

2 SISTEMI : [FORMINA ]localizzata [sulla punta di filopodi] e [ARP2-ARP3]localizzata in punti

generici

-[FORMINA]

.possiede molti domini

I-[DOMINIO FH2-FH2] --> è la parte attiva , consente l avvicinarsi di due [G ACTINE ] e la loro

AGGREGAZIONE CON un terzo monomero ---> a dare [TRIMERO DI G ACTINA ]

II-[DOMINIO GBD]--> [G BINDING PROTEIN] --> lega una proteina G [CDC42] famiglia RAS che

la ATTIVA e causa il cambiamento conformazionale (forma aperta)

III-[DOMINIO DD] permette la formazione del dimero [FH2-FH2]

IV[DOMINIO DA] --> regola formazione di DIMERO [FH2-FH2]--> si stacca quando [CDC42]

interagisce con [GBD]

e lascia libero DD di formare dimero [FH2-FH2]

CATENA:

-[FORMINA]--> arriva [CDC42] si lega a [GBD]--> forma aperta --> [si rimuove DA]--> [DD]

consente formazione di --> [DIMERO FH2-FH2] --> formazione del trimero di [G ACTINA]--->

polimerizzazione spontanea

[FORMINA]-->[FH2-FH2]-->[GBD]lega CDC42-->[DA]--->[DD]

ATTENZIONE:

-la [POSIZIONE] dove questo avviene è data dal riconoscimento da parte di [CDC42] di

[FOSFATIDILINOSITOLO 4.5P]

di membrana (dominio PH)

POSIZIONE=[FOSFATIDILINOSITOLO ]

--------------------------------

-[ARP2-ARP3]

.è un complesso di moltissime proteine

.[ARP2-ARP3] --> SONO [SIMILISSIMI AD ACTINA ] per struttura

---> se legano un [ACTINA G] formano un complesso con [ARP2][ARP3][ACTINAG]-->

[TRIMERO!!!!]

In questo modo [FACILITANO LA FORMAZIONE DI UN TRIMERO] --> [FACILITANO LA

POLIMERIZZAZIONE]

COME E REGOLATO IL FENOMENO?

infatti [ARP2][ARP3] devono trovarsi vicino a [ACTINA G] perche il fenomeno possa avvenire

-[PROTEINE DI REGOLAZIONE]

.[WASP]

.[SCARWAVE]

.[WHASH]

.[WHAMM]

[WASP] è stata scoperta perche coinvolta in una sindrome che colpisce l emopoiesi e causa

problemi di motilita cellulare

[FUNZIONAMENTO]

.hanno DOMINI IN COMUNE

I [DOMINI V] e [DOMINI C]--> [LEGANO ACTINA G] e [ARP2][ARP3]---> [formazione del

TRIMERO ravvicinato]

II [DOMINIO PPP poliprolina]---> LEGA LA [PROFILINA]--> facilita la polimerizzazione favorendo

forma actinaGATP

III[DOMINIO GBD]--> LEGA [CDC42] famiglia RAS --->fa passare il complesso in forma attiva e

attiva l enzima

IV[DOMINIO FOSFATIDILINOSITOLO 4-5P]--> definisce la posizione di membrana in cui avviene

FUNZIONAMENTO?

-[WASP]-->[DOMINIO GBD] lega [CDC42]famiglia RAS-->[ATTIVAZIONE DI DOMINI V-C](ARP2-

ARP3)+Gactina --> [ATTIVAZIONE DI DOMINIO PPP lega PROFILINA-->favorisce]-->

[FORMAZIONE DEL TRIMERO] --> [DA AVVIO A POLIMERIZZAZIONE SPONTANEA ] che

procede perche --->ormai il trimero si è formato[FASE CRUCIALE]

24-3-2014

.[ARP2-3] crea reticoli

non è un interazione stabile

RIASSUNTO:

-FORMINA--> filamenti NON RAMIFICATI

-ARP2-3 con wasp scarwave whash whamm---> FILAMENTI RAMIFICATI (70 gradi fissi)

------------------------------

Esistono batteri che hanno sistema di [NUCLEAZIONE] dell actina --> si spostano grazie a

polimeraizzazione di acrina dietro di loro

------------------------

Per tutti gli altri fenomeni esistono

---> [PROTEINE LEGANTI ACTINA]

[CATEGORIE]

-I[PROTEINE CHE LEGANO MONOMERI DI ACTINA]

--> DIMINUISCONO possibilita di formare polimeri di [actina F]

--> [INIBENTI]

-II[PROTEINE CHE INIBISCONO FILAMENTI]

-Si legano a [POLO+] del filamento

-tagliano filamento in formazione

-rompono filamento in formazione

--->[INIBENTI]

-III[PROTEINE CHE STABILIZZANO I FILAMENTI]

--> STABILIZZANO e modificano l orientamento del reticolo

-IV[PROTEINE CHE LEGANO ACTINA A MEMBRANA]

---> legame a PIP3 o PIP2 o altre proteine di membrana

-V[PROTEINE MOTRICI]--> MIOSINE

------------------------------------------------

esempi:

------------------------------------------------

.[PROFILINA]---> -LEGA ACTINA

-LEGA un altra proteina con dominio [POLIPRO]

---> favorisce [SCAMBIO ADP-ATP] --> [favorisce la polimerizzazione]

ATTENZIONE: da un lato riduce il numero di monomeri di [ACTINA G] liberi perche li lega, ma dall

altro [PROFILINA] facilita formazione di ACTINA ATP che polimerizza--> actina F

.[PROTEINA CAP]--> si lega al [POLO+]

--> [INIBISCE AVANZAMENTO DELLA POLIMERIZZAZIONE]

.[COFILINA]---> Facilita il distacco dei monomeri dal filamento -->[FACILITA

DEPOLIMERIZZAZIONE]

.[GELSOLINA]--> destabilizza il filamento , lo taglia e vi rimane legata in modo da --> [INIBIRE

CRESCITA]

.[FILAMINA]--> stabilizza i filamenti incrociati e [MUTA L ANGOLATURA dei reticoli] data da

[ARP2-3] 70°

-[FIMBRINA]

-[ACTININA]--> consente posizionamento di actina in modo da lasciare spazi occupati dalla

miosina nel muscolo striato

-LEGARE ACTINA A MEMBRANA --> [DISTROFINA]

-FUNZIONE MOTRICE: [MIOSINA]

---------------------------------------------

----------------------------------------------

[MICROTUBULI]

.Non sono direttamente coinvolti nella motilita

ma contribuiscono

.ESSENZIALI PER [FUSO MITOTICO]

.coinvolti nel [TRASPORTO DI VESCICOLE A LUNGA DISTANZA]

----------

[STRUTTURA]

tubulina --> intorno a [55Kda]

-TUBULINA [ALFA] e [BETA] --> tende a formare un [ETERODIMERO] con beta esposta e alfa

interna

-TUBULINA ---> lega [GTP] o [GDP](GTP IDROLIZZATO)

-GTP--> si viene a trovare all interno

-GDP--> si viene a trovare all esterno

---> forma un [FILAMENTO]

[filamento]--> [tubulina alfa]-[tubulina beta]-[tubulina alfa]-[tubulina beta]

[HA STRUTTURA POLARIZZATA]

-[POLO+] --> LEGA GTP che a mano a mano viene idrolizzato verso il

-[POLO-]--> LEGA GDP

ATTENZIONE: esiste [TUBULINA GAMMA] nel [CENTROSOMA]centro organizzatore dei

microtubuli

ATTENZIONE:

[POLIMERIZZAZIONE] avviene anche in senso [LATERALE]--> a dare un [TUBULO CAVO ALL

INTERNO]

--> il tubulo è composto da un numero fisso di filamenti

DIMENSIONI: [diametro di 25nm]

.[MAGNESIO] --> favorisce la polimerizzazione

-----------------------------------------------------

[FENOMENO PARTICOLARE]

-[DEPOLIMERIZZAZIONE A ESTREMITA POSITIVA]--> si creano piccoli CERCHI (catastrofe)

--> MECCANISMO: Quando per qualche evento fortuito si [IDROLIZZA IL GTP] al polo positivo -->

si crea INSTABILITA DI POLIMERIZZAZIONE--> si formano cerchietti

---------------------------

[CENTROSOMA] centro organizzatore dei microtubuli

.è il nucleo di origine dei microtubuli

.è NECESSARIO perche ci sia polimerizzazione

--> [CONTIENE MICROTUBULI GIA "iniziati " che non depolimerizzano]

GRAZIE A --> [PROTEINE GAMMA ]del complesso [GAMMA-TURC]

[GAMMA TURC]--> da avvio alla polimerizzazione aiutato da [PERICENTRINA]

è il [CENTRO DI NUCLEAZIONE]

.ATTENZIONE: [in mitosi la concentrazione dei GAMMA-TURC aumenta in modo esponenziale]

--> è regolata da fattori di crescita cellulare

---------------------------------------------------

.[PROTEINE ASSOCIATE AI MICROTUBULI]-->[MAP]

possono essere

-stabilizzanti

-destabilizzanti

-facilitanti

--> sono regolate in genere per FOSFORILLAZIONE da [MAP CINASI]

-----------------------------------

-----------------------------------

ESEMPI

-[MAP]

--> si legano a [REGIONE + ] del microtubulo in formazione e in forma defosforillata favoriscono

POLIMERIZZAZIONE

grazie a [FOSFORILLAZIONE] cambiano conformazione e si slegano

--> slegandosi SFAVORISCONO POLIMERIZZAZIONE --> microtubulo cessa di polimerizzare

-[MAP] è simile a [TAU] ma è piu grande

--> insieme regolano FORMAZIONE DI FASCI e sono regolate dal fenomeno della

FOSFORILLAZIONE

---------------------------------

.Nei [NEURONI] i microtubuli devono crescere lungo gli assoni

-->non crescono tutti da un unico [GAMMA-TURC] del centrosoma

esistono

[PROTEINE KATANIN]-->Tagliano i filamenti in formazione e ne favoriscono migrazione alla

periferia per facilitare polimerizzazione di altri microntubuli nascenti

-->[PROTEINA KATANIN] --> favorisce la crescita lungo assone

---------------------------------

.proteine [PLUS-TIPS] [+TIPS]

--> si legano a [POLO+] del microtubulo e favoriscono polimerizzazione

---------------------

.Proteine motrici [DINEINE E KINESINE]

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

[PROTEINE MOTRICI]

3 CATEGORIE

-[DINEINE] polimerizzazione da + a - , possono essere [citosoliche] o [assonemiche]

-[KINESINE] (N da - a + , C da + a -) --> [TRASPORTO VESCICOLARE A LUNGA

DISTANZA]

-[MIOSINE] (tutte da - a +) -->[TRASPORTO VESCICOLARE A BREVE

DISTANZA]

--> eccetto MIOSINA 6(DA + A -)

-------------------------

-[MIOSINE]

molte isoforme

-[MIOSINA II] --> [CONTRAZIONE MUSCOLARE]

-ALTRE MIOSINE--> trasporto con ACTINA a distanze brevi(vescicolare)

---------------------------

CARATTERISTICHE COMUNI:

POSSIEDONO:

. un sito di legame per [ATP]

.ATTIVITA ATPASICA

.Un sito di legame per il citoscheletro (miosina per actina e dineina e chinesina per microtubuli)

STRUTTURA COMUNE:

.hanno una [TESTA GLOBULARE] con siti attivi e una [CODA FILAMENTOSA]

eccezione-->[DINEINA] ha apparentemente [7 teste globulari] ma solo una è funzionale.

-------------------------------

ATTENZIONE: è molto importante la regione [TRA LA TESTA E LA CODA]--> [REGIONE

MOBILE] o [COLLO] o [LEVA]

--> è la struttura che consente davvero il movimento perche puo subire spostamento

--> in base a [ATP] o [ADP] legato --> [ASSUME UNA FORMA DIVERSA NELLO SPAZIO] e

consente il movimento.

.Il movimento puo avere una maggiore o minore angolatura

---------------------------------

FUNZIONAMENTO: (AFFINITA MIOSINA ) [ALTA ATP]- [MEDIA ACTINA] - [BASSA ADP]

-[MIOSINA] con ATP legato si distacca da ACTINA e cambia conformazione

-ATP--> idrolizzato a [ADP+P]

-[MIOSINA] a questo punto si riaggancia a ACTINA nel nuovo punto in cui si trova-->LA FA

MUOVERE !

--> questo è alla base di tutte le proteine motrici

FASI DEL CICLO ATP

I ATP

II ATP idrolizzato ad ADP--> distacco

III TEsta si lega a un altro pnto --> determina lo spostamento

RISULTATO--> se la miosina è libera si sposta lungo il filamento se è ancorata sposta l actina.

ATTENZIONE: il ciclo è costante per tutte le proteine motore.

--------------------------------

[MIOSINE]

.Esistono molte isoforme

.CODA= regione non globulare

.TESTA= regione globulare -----> contiene il sito di legame + il sito di idrolisi di ATP

[MIOSINA II] --> [2 teste] è un DIMERO

[2 CATENE PESANTI]

[4 CATENE LEGGERE] ---> sono regolate dalla [fosforillazione]

le [CATENE LEGGERE] --> mediano l adesione con [ACTINA]

[MIOSINE NON CONVENZIONALI] --> molte formano dei [DIMERI] esattamente come la

[MIOSINA II]

ESEMPIO;

[MIOSINA V]--> possiede un [COLLO] o [LEVA] molto piu lungo della [MIOSINA II]

--> risultato : è piu veloce perche ha il passo molto piu lungo-->(si stacca pero dopo un po dal

filamento )

.Sono coinvolte nel [TRASPORTO DI VESCICOLE]--> a breve distanza

.Piu la [LEVA] o [COLLO] è lunga maggiore e la velocita

------------

[CATENE LEGGERE]--> subiscono [REGOLAZIONE PER FOSFORILLAZIONE]

.proteina [MLCK] cinasi delle catene leggere della miosina --> fosforilla catene leggere

--> quando sono fosforillate [miosina] interagisce con actina

[FOSFORILLAZIONE]--> la [CODA SI DISTENDE]--> puo interagire con altre miosine a dare una

[MIOFIBRILLA]

tipica del sarcomero.

[MLCK]-->fosforilla [4 catene leggere]-->code distese-->[MIOFIBRILLA]-->

------------

[SARCOMERO]

funzionamento;:

.Ci sono proteine [CAP] che bloccano polimerizzazione dell actina

.C'è una proteina che accumula tensione elastica e permette ritorno

MECCANISMO:

.TEste legate -->[ATP]-->[ADP]+[P]-->cambiamento conformazionale--> nuova interazione con

actina(spostamento)

+

.[TROPONINA] e [TROPOMIOSINA]--> impediscono a miosina di itneragire con ACTINA

-->[INGRESSO DI CALCIO LIBERO] --> si lega a troponina e tropomiosina(mediata da

calmodulina) --> si staccano da ACTINA --> è consentito a [MIOSINA] di legare ACTINA

.[CALO DI CALCIO] --> distensione

-----------------------------------

I medesimi processi valgono anche per [DINEINA ] e [CHINESINA]

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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in medicina e chirurgia (ordinamento U.E. - 6 anni) (ORBASSANO - TORINO)
SSD:
Università: Torino - Unito
A.A.: 2014-2015

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher eugenio.micheli.9 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Basi cellulari e genetiche della medicina e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Torino - Unito o del prof Bozzaro Salvatore.

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