Biochimica

BIOCHIMICA AVANZATA

Bisogna tenere presente che la proteina AS160 funziona da GAP per la proteina Rab e quindi inattiva Rab, perché ne stimola l'idrolisi del GTP a GDP e quindi stabilizza Rab-GDP che non è in grado di interagire con l'effettore e quindi la vescicola non è in grado di fondersi nella membrana. Questo è quello che normalmente succede in assenza di insulina, in cui le vescicole che contengono la proteina GLUT che è quella che viene regolata a livello di esocitosi e quindi di presenza o meno sulla superficie cellulare e queste vescicole permangono all'interno della cellula, perché la proteina Rab è mantenuta in una conformazione non attiva, sulla quale agisce AS160 che è una GAP che quindi ne stimola il mantenimento Rab-GDP. Quando arriva l'insulina e si lega il recettore, questa innesca una cascata di risposte a livello della membrana e in questa cascata si ha l'attivazione di una proteina.

chinasiche è chiamata Akt (detta anche PKB), che fosforila su residui di serina e treonina molte proteine diverse. Tra le varie proteine che vengono fosforilate da Akt, c'è proprio AS160 e così si ottiene la perdita dell'attività di GAP da parte di questa proteina. In assenza di insulina, la proteina As160 funziona e agisce da proteina GAP; nel momento in cui arriva l'insulina, questa fosforilazione riguarda As160 che viene perciò disattivata. Bloccando questa proteina inibitrice del processo di fusione della vescicola con la membrana, la proteina Rab si può trovare nella sua forma legata a GTP e in questo modo la Rab-GTP può interagire con l'effettore e dare luogo al processo di esocitosi. A livello metabolico, l'insulina è un ormone ipoglicemizzante immessa nel torrente circolatorio per abbassare i livelli di iperglicemia e uno dei meccanismi più efficaci per realizzare

L'azione ipoglicemizzante consiste proprio nel favorire da parte dell'insulina l'assunzione di glucosio da parte di specifici tessuti; il sistema circolatorio è parte di un complesso più ampio dell'organismo e serve per distribuire il glucosio ai tessuti periferici. È fondamentale che il valore della glicemia debba essere mantenuto entro un range e garantire ciò, a prescindere dall'alternarsi di queste situazioni, è abbastanza complesso. Quando c'è tanto glucosio, un modo per diminuirlo è quello di favorire l'ingresso di glucosio nei tessuti periferici e soprattutto l'ingresso nel muscolo e nel tessuto adiposo non è terminato, ma nel muscolo il glucosio che entra come surplus viene immagazzinato dando luogo alla sintesi di glicogeno. Nel tessuto adiposo, il glucosio che arriva in misura maggiore grazie al GLUT4, viene in parte metabolizzato per dare luogo alla produzione di

trigliceridiàsi ha la LIPOGENESI attivata proprio dall’insulina. Quindinella trasduzione del segnale attivata dall’insulina:

primo step: viene stimolato il trasporto;- 87BIOCHIMICA AVANZATAl’insulina contemporaneamente regola il metabolismo di questi tessuti, favorendo- la glicogenosintesi, la lipogenesi ecc.

Muscolo e tessuto adiposo hanno la peculiarità di esporre GLUT4 sulla superficie cellularein risposta all’azione ormonale; di conseguenza viene stimolato il metabolismo chefavorisce l’immagazzinamento delle molecole di glucosio sotto forma di molecole didepositoànel muscolo diventa glicogeno (polisaccaride che può essere mobilizzatoquando necessario), nel tessuto adiposo invece diventa lipide, si trasforma in trigliceridicon lo scopo poi di poter essere mobilizzato quando necessario.

Quando aumenta il glucosio in circolo, il GLUT2 nel fegato funziona da sensore e fa si chenel fegato aumenti la velocità di trasporto;

questo quindi non è regolato dall'insulina, ma dipende dal fatto che il fegato esprime una proteina che di per sé si autoregola (se il glucosio aumenta se ne trasporta di più e viceversa). Fra i tessuti bersaglio dell'insulina c'è anche il fegato, perché il glucosio che entra in misura maggiore per azione di GLUT2, in condizione di iperglicemia quando l'insulina agisce, nel fegato viene stimolata la sintesi di glicogeno (così come avviene nel muscolo). Il metabolismo epatico viene quindi regolato dall'insulina, ma non lo è il processo di trasporto. Regolazione di AS160, che è critica per il trasporto di glucosio a livello della membrana ed è l'inibitrice della funzionalità di Rab. Nell'immagine, l'insulina agisce a livello del recettore e poi si ha l'attivazione di Akt che è quella che regola negativamente AS160, la fosforila e la inibisce. AS160 può

essere regolata per fosforilazione anche da parte diun’altra proteina: questa che può fosforilare AS160 è una chinasi ed è una chinasi che sichiama AMP chinasi (ATTENZIONE NON E’ LA PKA LA PROTEINA ATTIVATA DALL’AMPCICLICO) che è una chinasi regolata dalla presenza di AMP (adenosinmonofosfato).

Questa chinasi è attivata da alti livelli di AMPài suoi livelli aumentano quando l’ATPscende e questa è una proteina chinasi chesegnala attraverso la fosforilazione che nellacellula la carica energetica è bassa e quindiattraverso i processi di fosforilazione va a regolarevarie vie anaboliche biosintetiche che per potersirealizzare necessitano di disponibilità di ATP(molte vie anaboliche, inclusa la sintesi proteica,una delle vie più endoergoniche) e attraverso lafosforilazione, si ha il blocco di molti enzimi chepresiedono a vie biosintetiche. Questa proteinachinasi fosforila anche altre proteine ed

è in gradoanche lei di fosforilare AS160 e quindi inibiscel’inibitore. Quando i livelli di AMP sono alti e quelli di ATP sono alti, nella cellula avvienela traslocazione del GLUT4 e quindi viene aumentata la capacità di captare glucosio.Questo si è rivelato un meccanismo che spiega come l’esercizio fisico sia un elementofavorevole al metabolismo del glucosio e come un’attività fisica ridotta sia uno di queifattori che rende meno efficiente lo smaltimento di glucosio dal torrente circolatorio.

88BIOCHIMICA AVANZATA L’ultima proteina chetrasporta il glucosio èGLUT7 GLUT7àsi tratta di unaproteina che, a differenzadegli altri, non ètrasferibile sullamembrana plasmatica,ma è presente a livellodella membrana del RE. IlGLUT7 è presente solonegli epatociti, quindisvolge una funzioneimportante a livello del fegato che è associata ad un’attività enzimatica esclusiva delfegato e che è

La glucosio 6 fosfatasi. Quest’ultima può essere definito come l’ultimo enzima della via della gluconeogenesi e catalizza la reazione inversa a quella dall’esochinasi. L’esochinasi è però una fosfotransferasi, mentre questa è un’idrolasi. La glucosio 6 fosfatasi consente al fegato di produrre glucosio che può poi essere rilasciato nell’ambiente extracellulare. Si tratta di un enzima che si trova associato alla membrana del RE e quindi affinché il glucosio 6P venga idrolizzato da tale enzima, è indispensabile che si verifichi il trasporto di glucosio 6P a livello del lume del RE. C’è una proteina che fa entrare il glucosio 6P all’interno del lume del reticolo. Una volta che il glucosio 6P è presente nel lume, la glucosio 6 fosfatasi può funzionare producendo glucosio e Pi. Questo glucosio per poter essere rilasciato all’esterno, deve prima passare nel citosol.

Questo avviene mediante il GLUT7 (consente il passaggio di glucosio dal RE al citosol). Il glucosio che è trasportato dal GLUT7 passa nel citosol, ma nell'anatomia fine dell'epatocita, la presenza del GLUT7 sarà a livello di una membrana del RE molto prossima alla membrana plasmatica dove è presente il GLUT2. Questa particolare struttura e disposizione delle proteine favorisce, nel momento in cui la glucosio 6 fosfatasi sta lavorando, che una certa quantità di glucosio si possa accumulare in questa zona del citosol, in maniera tale che GLUT2 possa immetterla direttamente fuori nel torrente circolatorio. MODALITÀ DI REALIZZAZIONE DI TRASPORTO A LIVELLO DELLE MEMBRANE CONSENTITO DALLA PRESENZA DI PROTEINE TRASPORTATRICI Si ha il trasporto di un unico tipo di molecola Si è visto una proteina che lega il glucosio e lo trasporta ai lati opposti della membrana; questa tipologia di trasporto prende il nome di UNIPORTO. Ci sono delle proteine a

livello delle membrane che consentono il movimento di molecole o ioni in numero superiore a uno e anche in direzioni specifiche.

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Ci sono delle proteine che consentono il movimento di due specie molecolari che vengono trasportate entrambe nella stessa direzione e questa tipologia di trasporto, detto SIMPORTO, trasporta insieme due tipi di composti diversi. Il simporto è dato da una proteina che serve a trasportare il glucosio insieme al trasporto degli ioni sodio; dal punto di vista della funzionalità della proteina si raggiungono risultati diversi rispetto a quello che è possibile ottenere attraverso una diffusione facilitata (determinata dalle GLUT). Stando alla direzione di movimento, si ha:

• uniporto: proteine che mediano il trasporto di un unico composto;
• simporto: due molecole diverse che si muovono nella stessa direzione;
• antiporto: due molecole diverse che si muovono in direzione opposta (es. calcio e sodio).

nell'immagine c'è una proteina che permette il movimento in una direzione dello ione calcio, contemporaneamente al movimento dello ione sodio in direzione opposta. Queste sono delle categorie e a seconda di queste appartengono molte proteine trasportatrici diverse. A seconda di direzione di movimento e delle specie trasportate, tutti questi trasportatori coinvolti nel movimento delle molecole a livello delle membrane, possono a loro volta essere classificate sulla base della loro capacità di alterare la distribuzione delle cariche ai lati della membrana oppure no. Sulla base della stechiometria che ciascun trasportatore ha nel realizzare il trasporto, sulla base della presenza di ioni che prendono parte al processo di trasporto, le proteine adibite al trasporto come i trasportatori, possono essere classificate come proteine elettroneutre, quando non alterano la distribuzione delle cariche elettriche ai lati della membrana; o elettrogene, quando alterano la distribuzione delle cariche elettriche ai lati della membrana.