Biochimica industriale 1

-SELEZIONE DELLA PROTEINA CARGO

- Ci sono dei RECETTORI CHE INTERAGISCONO CON IL CARGO e con la Clatrina

-FORMAZIONE DELLA GEMMA

-FORMAZIONE DELLA VESCICOLA COMPLETAMENTE COPERTA DI CLATRINA

-NEL CITOSOL, AVVICINANDOSI AI REPARTI ACCETTORI, LA CLATRINA SI DEVE STACCARE

DANDO LUOGO ALLE VESCICOLE NUDE.

Un’ altro elemento importanti sono i fosfolipidi. 18-10-12

Quali sono i meccanismi che consentono alle varie vescicole che si formano o dall’ interno o dall’

esterno di essere indirizzate dalla cellula in modo corretto?

-Composizione lipidica delle vescicole: le vescicole derivano da invaginazioni o estrusioni di

particolari membrane e la composizione vuoi in termini di fosfolipidi, vuoi in termini di proteine dei

vari compartimenti è diversa. Bisogna tenere conto della composizione della membrana che li

precede e che li segue.

I fosfolipidi in particolare i fosfoinositidi sono una delle possibili forme di lipidi presenti nella

membrana. E’ presente un gruppo zuccherino sulla testa, la sua particolarità è che è possibile

fosforilare gli zuccheri dell’ inositolo in diverse posizioni. Questi fosfolipidi possono essere

fosforilati in modo diverso e siccome gli enzimi che fanno queste modificazioni non sono distribuiti

in modo omogeneo ma sono confinati in particolari compartimenti cellulari: il fatto di trovare un

fosfatidilinositolo con una particolare fosforilazione indica alla vescicola se sta andando da dietro

verso in avanti o viceversa e quindi è un segnale di specificità per queste vescicole.

Può essere fosforilato il posizione 3,4,5.

Fosfatidil inositolo può essere:

monofosfato

Disfo sfato

Trifosfato ( può essere uno solo)

Questi sono distribuiti in modo non omogeneo nella cellula.

Nei vari compartimenti si hanno diverse composizione delle membrane perciò questo è un sistema

di specificità

Formazione di una vescicola ricoperta di clatrina: esistono delle proteine ex. DINAMINA che ha la

funzione di formare una specie di strozzatura a livello della membrana. Questa strozzatura è il

punto di partenza per la formazione della vescicola matura- Si staccano il compartimento donatore

e la vescicola. Questo processo può essere accelerato,rallentato, bloccato da mutazioni in queste

proteine. Le cellule richiedono in modo stingente lì attività di queste proteine.

Le proteine che hanno questa funzione fanno parte molto spesso della classe della GDPasi

monometriche: proteine versatili poiché grazie all’ attività di assumere conformazioni alternative a

seconda del nucleotide legato sono in grado di impartire istruzioni precise.

La proteina Sar1 nella forma attaccata al GDP è solubile e ha un elica antipatica nascosta, l’

interazione di Sar1 GDP e la proteine GEF facilita lo scambio tra GDP e GTP ( GEF apre la

proteine fa uscire il GDP e rientrare il GTP siccome la concentrazione del GTP è molto + alta sarà

quasi sempre il GTP a entrare- Non c è una specificità del nucleotide uscente o entrante). Nel

momento in cui è entrato il GTP l’ elica antipatica viene esposta e dà un’ interazione con la

membrana donatrice della vescicola. Sar1 GTP si porta in posizione pronta a interagire con un

complesso che si trova sulla membrana fatto da 2 proteine ( Sec24 e Sec 23). Sec24 interagisce

con dei recettori specifici sulla membrana plasmatica che interagiscono con proteine cargo. L’

interazione specifica tra Sar1, Sec 23, Sec 24 e il recettore che fa reclutare proteine specifiche

verso l’ interno della membrana( quella che poi sarà lo spazio interno della vescicola). Queste

proteine ( presenti in numero elevato) consentono poi di formare delle strutture sferiche che

ricordano quelle della Clatrina.

La struttura nella sua formazione si ricopre di proteine come Sec13 e Sec 31 che sono le proteine

COPII.

Diverso è il processo di fusione: La vescicola deve raggiungere la membrana accettice

Una classe di proteine molto importanti nella fusione di membrane sono le proteine Rab.

Le proteine Rab sono delle GTPasi monometriche, sono una famiglia variegata, proteine Rab

diverse si trovano in compartimenti diversi. Questo aiuta la fusione.

Come avviene la fusione: Si ha una vescicola donatore e un compartimento bersaglio. Il sistema

funziona mediante l’ uso di proteine Rab e di coppie di proteine SNARE.Le SNERE di dividono in

v-SNARE si trovano sulla vescicola che si deve fondere e le t-SNARE che si trovano sulla

membrana bersaglio. Le proteine Rab si possono trovare sia sulla vescicola che sulla membrana.

Il processo si divide in 3 fasi

-TETHERING-Ancoraggio

-DOCKING-Ormeggio

-FUSION- Fusione

TETHERING: le proteine Rab si uniscono alla vescicola e danno luogo alla formazione della

vescicola con Rab che è in grado di interagire con un effettore di Rab( Effettore: proteine a valle di

una proteina di segnalazione deputate a svolgere una determinata funzione). La proteina di

segnalazione di Rab è la proteina di tethering che ha una struttura che è in grado di intercettare le

vescicole che contengono Rab attivo ( nella forma che lega il GTP)

Doching: Fase in cui si deve portare e mantenere in posizione e stabilmente la vescicola con la

membrana target. Le 2 strutture si sono riconosciute con un legame instabile. La proteina tethering

porta la vescicola in una posizione tale che le v-SNARE e le t-SNARE interagiscano

specificamente e formino dei fasci di alfa elica( struttura di ancoraggio solida).

Fusion: bisogna tagliare vie le proteine di tethering e la vesciola di fusione deve diventare parte

integrante della membrana accettrice.

Rab 5, Rab nella versione legata al GDP viene attivata mediante l’ azione della sua GEF specifica.

Un’ altra proteina che interviene insieme a Rab5 è la PI3 chinasi che fosforila il fosfatidil inositolo in

posizione 3. Rab 5 ha un inositolo attaccato in maniera covalente e questo aiuta l’ ancoraggio alla

membrana. L’ ancoraggio avviene sia tramite l’ elica antipatica sia tramite il P

Cosa succede nella fusione?

Le 2 membrane devono fondersi perciò bisogna pompare via l’ acqua tra la vescicola e la

membrana accettatrice, le proteine V e T-SNARE formano la struttura ad alfa elica

successivamente si forma una sorta di gambo in cui il foglietto esterno della membrana della

vescicola e il foglietto esterno della membrana accettrice si devono fondere, formando una specie

di canale. Si ha uno striramento EMIFUSIONE per fare una specie di canale, poi si taglia la

struttura così che la parte interna della vescicola e il lume interno del compartimento accettore si

fondano.

Si usano proteine specifiche per effettuare questi passaggi.

Il fattore di riconoscimento

• Proteine Rab e dei loro effettori specifiche

• Fosforilazione

LA TRASDUZIONE DEL SEGNALE

Le cellule sono in interazione dinamica con l’ ambiente e devono essere in grado di captare dei

segnali e sulla base di questi elaborare delle risposte.

Per una cellula l’ ambiente è tutto ciò che sta fuori da essa.

Esistono segnali semplici: di tipo chimico fisico che riguardano la temperatura, la luce, il pH, la

forza ionica, la pressione, la disponibilità di ossigeno; analizzando cose + complicate: i nutrienti

( se ci sono può proliferare). Questi segnali nel caso di organismi unicellulari sono gli unici che

segnalano alla cellula se proliferare o meno

In organismi superiori devono anche arrivare segnali proliferativi o antiproliferatavi come ormoni

che segnalano alla cellula se vale la pensa proliferare o no. Quando questo controllo di

proliferazione viene perso si va incontro a fenomeni di tipo canceroso.

I segnali possono informare sulla presenza di partner di accoppiamento ( nei moo).

Consente di formare forme di resistenza a condizioni avverse ( ex. temperature molto alte, carenza

per lunghi periodi di nutrimento..)

Una cellula è in grado di rispondere ai segnali mediante una serie di modalità:

-Può alterare il profilo dei geni che vengono trascritti

-Può alterare la sua superficie cellulare

-Modificare il contenuto di proteine o la proteina stessa( mediante attività enzimatiche e

modificazioni post-traduzionali)

-Spostare materiali e proteine tra compartimenti

-Rimodellare il citoscheletro

-Dare luogo a un fenomeno di morte cellulare( morte cell programmata o apoptosi)

Molto importante è che le cellule possono comunicare tra di loro e questo avviene tramite

-le giunzioni cellulare

-riconoscimento cellula-cellula

- invio di segnali chimici da una cellula all’ altra

Giunzioni cellulari e eventi di segnalazione dipendenti da contatto

Sia le cellule animali che vegetali hanno delle giunzioni cellulari che connettono direttamente il

citoplasma di cellula adiacenti. Nelle cellule animani si chiamano GAP Junctions mentre nelle

cellule vegetali si chiamano plasmodesmi.( nelle cell vegetali è + complicato perché all’ esterno

della membrana c è la parete)

Le cellule possono anche comunicare non direttamente ma tramite segnali .

Nel caso della comunicazione tramite segnalazione le 2 cellule che devono comunicare possono

anche non essere vicine.

Nel caso + semplice si ha una cellula secretoria che produce un messaggero chimico che è in

grado di interagire con un recettore specifico per il messaggero chimico sulla cellula bersaglio.

Questo può avvenire in maniera locale ( le cellule non si toccano ma sono cmq vicini) per

diffusione; ma in alcuni casi se il messaggero chimico viene rilasciato nel torrente circolatorio

questo può attraversare l’ intero spazio dell’ organismo perciò si possono avere eventi di

segnalazione anche a distanze molto elevate.

La segnalazione richiede 3 stati:

• Reception

• Traslation

• Response

Reception: dal momento che ci sono una notevole quantità di molecole che sono in grado di

funzionare come messaggeri chimici, queste molecole sarà realmente messaggeri chimici sono le

esiste un recettore specifico che sia in grado di riconoscerlo

Un molecola segnale ( uno zucchero, un aa, un loro derivato, un peptide, ecc..) diventa tale solo se

a questa corrisponde un recettore specifico.

I recettori sono un elemento essenziale in qualunque cascata del segnale. I recettori possono

trovarsi sulla membrana plasmatica delle cellule se devono sentire un segnale che arriva dall’

esterno, oppure possono trovarsi su membrane interne della cellula come quelli che segnalano l’

accumulo di proteine non foldate.

Il legame tra ligando e recettore è altamente specifico ma non unico: un singolo ligando può

interagire con 2 recettori molto simili e un singolo recettore può essere in grado di interagire con

ligandi strutturalmente molto simili.

Ci sono anche recettori non di membrana come i recettori steroidei.

Tras