Riassunto esame Biochimica: cicli metabolici, prof. Calonghi

ACIDO NITROSO E BISOLFITO

accelerano significativamente le reazioni di deamminazzione delle basi azotate. I primi

sono usati nei conservanti alimentari (carni, salumi), il secondo nella vinificazione, per

evitare che l'alcool etilico si ossidi ad acito acetico.

AGENTI ALCHILANTI

possono metilare alcune basi del DNA, che in questa forma, non sono piu in grado di

formare corretti appaiamenti di Watson e Crick.

AFLATOSSINA B1

un composto presente nelle muffe di arachidi e altri alimenti, viene metabolizzata dal

citocromo p450, che la trasforma in un EPOSSIDO altamente reattivo in grado di

reagire con la GUANINA provocando mutazioni.

AGENTI INTERCALANTI

sono analoghi delle basi azotate, capaci di infilarsi tra le basi portando a errori nella

duplicazione del dna. Il piu pericoloso è il BROMOURACILE, analogo della TIMINA.

Inoltre sono da ricordare anche ETIDIO, ACRIDINA, PROFLAVINA.

RADIAZIONI UV

causano reazioni tra le basi PIRIMIDINICHE ADIACENTI sullo stesso filamento di DNA

formando dei dimeri.

I dimeri pirimidinici non possono adattarsi alla doppia elica, pertanto la replicazione e

l'espressione genica sono bloccate fino a che la lesione non viene rimossa dai sistemi

di riparazione.

RADIAZIONE ELETTROMAGNETICHE , RAGGI X

inducono danni al DNA quali rottura di un singolo filamento o della doppia elica

DANNI DA ROS/RNS

La principale fonte di alterazione mutageniche del DNA è, probabilmente, il DANNO

OSSIDATIVO. RADICALE PIU PERICOLOSO -OH°.

Le modificazione ossidative sono a carico sia del DESOSSIRIBOSSIO che delle BASI

AZOTATE, con formazione di svariati PRODOTTI CARBONILICI DI degradazione, FINO

A ROTTURA DELLE CATENE POLINUCLEOTIDICHE.

l'addizione di un radicale -OH° alla G, da luogo a due prodotti finali, di cui uno è la 8-

IDROSSIGUANINA che può essere considerata un MARKER DI DANNO OSSITATIVO.

La 8-IDROSSIGUANINA si appaia con l'A anziché con C, pertanto è considerata

MUTOGENA.

Con RADICALE LIBERO, si indica qualsiasi specie capace di ESISTENZA INDIPENDENTE

che contenga 1 o piu elettroni spaiati.

Grazie alla presenza di elettroni spaiati, i radicali liberi vengono attratti da un campo

magnetico e sono ALTAMNTE REATTIVI perche fortemente instabili.

A causa della elevata instabilità, la loro specificità di reazione è molto bassa e spesso

la loro reattività è limitata solamente dalla diffusione.

FORMAZIONE DI ROS

→ →

OSSIGENO MOLECOLARE RADICALE ANIONE SUPEROSSIDO PEROSSIDO DI H

→ →

RADICALE IDROSSILE ACQUA

MOLECOLA DI O2

La molecola di ossigeno può essere considerata un radicale libero, in quanto possiede

due elettroni spaiati. Ciò rende l'ossigeno FORTMENTE REATTIVO con un'elevata

tendenza ad acquistare elettroni, comportandosi da FORTE OSSIDANTE.

La particolare disposizione degli elettroni (spin paralleli) fa si che esso possa

acquistare anche un elettrone per volta, dando origine a vari intermedi, radicalici e

non, chiamati generalmente ROS (reactive oxygen species).

RADICALE ANIONE SUPEROSSIDO

si ottiene per trasferimento di un singolo elettrone sull'orbitale esterno dell'ossigeno.

A contatto con l'acqua DISMUTA spontaneamente dando acqua ossigenata.

La SOD (SUPEROSSIDODISMUTASI) è un enzima estremamente efficiente che

catalizza la reazione di dismutazione del superossido.

PEROSSIDO DI IDROGENO

l'aggiunta di un altro elettrone e di due H+ determinano la formazione di acqua

ossigenata. È facilmente formata dalla dismutazione del superossido.

RADICALE IDROSSILE

Immaginando di rompere il legame covalente che tiene uniti i due atomi di ossigeno

nel perossido di idrogeno, si possono ottenere due radicali OH.

Il radicale idrossile ha emivita molto breve, è estremamente reattivo e può caudare

estrazioni di atomi di idrogeno, trasferire o accettare elettroni., addizionarsi ad altre

molecole. Ha un'elevata reattività, ma una mancanza di selettività di bersaglio, è il piu

dannoso radicale dell'organismo.

Oltre alle specie reattive dell'ossaigeno (ROS) esistono anche le specie reattive

dell'azoto (RNS). °NO, radicale libero gassoso, è un potente vasodilatatore che

determina il conseguente abbassamento della pressione sanguigna.

È sintetizzato dall'enzima OSSIDO NITRICO SINTASI , localizzata principalmente nelle

cellule endoteliali vascolari.

DANNI AL DNA E CANCRO

le mutazioni somatiche si accumulano man mano che gli individui invecchiano.

Quando tali mutazioni raggiungono un numero CRITICO in siti essenziali del genoma o

quando SOPRAVANZANO la capacità AUTORIPARATIVA, SI Può SVILUPPARE IL

CANCRO.

Molte evidenze indicano che ROS/RNS sono implicate nello sviluppo del cancro, infatti

le cellule cancerose contengono elevati livelli di ROS rispetto alle loro controparti sane.

Le cellule ROS instaurano circoli viziosi nelle cellule tumorali, infatti INDUCONO

MUTAZIONI GENETICHE CHE PORTANO A SQUILIBRI METABOLICI CHE A LORO VOLTA

GENERANO ROS.

Le proteine riparatorie possono agire mediante molteplici meccanismi: rimuovendo le

singole basi errate, i singoli nucleotidi, frammenti di piu nucleotidi o direttamente il

legame formatosi nei fotoaddotti.

La riparazione è resa possibile dall'esistenza di due FILAMENTI COMPLEMENTARI: il

danno verificatosi in una catena può essere rimosso e rimpiazzato usando la catena

complementare come stampo. Il mancato o difettoso funzionamento dei meccanismi

di riparazione del DNA causa gravi malattie, come ad esempio lo XERODERMA

PIGMENTOSO o il CANCRO DEL COLON.

Se le mutazioni si verificao nei geni che codificano le proteine coinvolte nei processi di

riparazione del DNA, la capacità autoriparativa dellacellula risulta gravemente

compromessa e anche in questo caso si può verificare l'insorgenza del cancro.

Le cellule eucariotiche possiedono anche un altra piccola quota di DNA, quello

mitocondriale. Il DNA mitocondriale, circolare, non possiede sistemi di riparazione

enzimatici, non è legato a proteine istoniche che lo proteggono.. è quindi

potenzialmente più esposto a danneggiamenti e mutazioni.

La sua localizzazione all'interno dei mitocondri limita la possibilita di insulto.

Le mutazioni al dna mitocondriale danno origine a PATOLOGIE MITOCONDRIALE

PIUTTOSTO GRAVI, riconducibili al malfunzionamento della catena di trasferimento

elettronico e fosforilazione ossidativa, con conseguente insufficiente produzione di ATP

e produzione di ROS. STRUTTURA DELL'RNA

la presenza dell'-OH in posizione 2' costituisce impedimento sterico alla formazione di

una doppia elica. L'RNA è quindi costituita da un unico filamento, a forma di elica,

pertanto nell'RNA i rapporti purine/pirimidine non sono uguali.

La caratteristica dell'RNA (in particolare tRNA e rRNA) è quella di avere MOLTE BASI

AZOTATE MODIFICATE (metilazioni, deamminazioni, riduzioni) e anche questo aspetto

si oppone alla doppia elica.

Nonostante sia un unico filamento, l'RNA può ripiegarsi su di se e presentare porzioni

a doppio filamento. In questo caso le basi si appaiano seguendo le regole di W&C

(AT;CG) oppure no (GU;IA;IU;IC...) [l'inosina costituisce una sorta di Jolly]

mRNA

costituisce il 5-10% dell'RNA totale della cellula.

È costituito da un unico filamento lineare, previsto di un CAPPUCCIO all'estremità 5' e

di una CODA DI POLI-A all'estremità 3', in questo tipo di RNA NON SONO PRESENTI

BASI MODIFICATE.

Cappuccio e coda preservano l'integrità della molecola dall'azione delle esonucleasi.

La sua FUNZIONE è trasferire le “istruzioni” contenute nel DNA ai RIBOSOMI.

Esso indica la corretta sequenza di AA da inserire nella catena polipetpidica.

tRNA

costituisce il 15%. ed in media è formato da 70-100 nucleotidi. Ha una caratteristica

struttura a trifoglio con bracci dovuti alla presenza di molte basi modificate. La

sequenza 3' termina sempre con una sequenza di tre nucleotidi CCA, all'ultimo dei

quali vi si lega l'AA.

All'estremitò opposta rispetto all'AA, si trova la zona dell'ANTICODONE, mediante la

quale si realizza L'INTERAZIONE mRNA-tRNA.

La sua FUNZIONE è quella di trasportare e legare gli AA sui ribosomi inserendoli nella

corretta posizione della catena polipeptidica nascente, sulla base delle istruzioni

impartite dall'mRNA.

rRNA

costituisce circa l'80% dell'RNA. Può essere di diverse grandezze, da 200 a 5000

nucleotidi. Contiene basi modificate.

Metabolicamente è molto stabile e la sua vita può dirare anche per una decina di

giorni. Ha una struttura grande e complessa, ricca di regioni a forcina, di bolle, e di

rigonfiamenti.

L'rRNA costituisce i 2/3 dei ribosomi (l'altro 1/3 è costituito da proteine ribosomiali).

I ribosomi sono sede della sintesi proteica; l'rRNA partecipa attivamente a tale sintesi

svolgendo funzioni di supporto, riconoscimento e di catalisi. Nei ribosomi, infatti, sono

contenuti anche RNA catalitici.

siRNA

sono brevi filamenti di RNA a doppio filamento, e sono NATURALI REGOLATORI

DELL'ESPRESSIONE GENICA. Vengono utilizzati. Infatti. Per impedire l'espressione di

un gene, per questo motivo trovano largo impiego anche in laboratorio.

Una RNAasi (DICER) si lega all'RNA a doppio filamento e lo taglia in piccoli siRNA.

I si RNA si legano ad un complesso proteico RISC, attivandolo. Il complesso siRNA-

RISC si lega ad un mRNA bersaglio e lo degrada.

SnRNA

piccoli RNA nucleari complessati a proteine per formare piccole particelle

ribonucleoproteiche snRNPs. Collaborano alle funzioni dello SPLICEOSOMA (particelle

responsabili dello splicing).

TRASCRIZIONE DEL DNA NEI PROCARIOTI: SINTESI DI

RNA (E.COLI)

Il prodotto della trascrizione è sempre una molecola di RNA (m,t,r).

è un processo finalizzato alla sintesi di proteine, per la quale, infatti, è necessaria la

presenza di tutti e tre i tipi di RNA.

L'informazione contenuta nel DNA che consiste nella giusta sequenza di AA da inserire,

viene passata all'RNA. La sintesi della proteina codificata da un gene rappresenta

l'ESPRESSIONE GENICA dello stesso.

L'RNA-polimerasi sa cominciare la catena polinucleotidica senza necessità di un primer.

RNA-POLIMERASI

esiste un solo tipo

– non necessita di primer

– necessita di uno stampo

– ha attività polimerizzante 5'-3' con una velocità di 20-50 nucleotidi al secondo

– è un enzima processivo

– ha una elevata fedeltà di trascrizione (un errore per ogni 10^4/5)

– in caso di errore, la RNA-POLIMERASI effettua una pausa e può rimuovere il

– n