Chimica biologica - Appunti

Struttura e caratteristiche dei glicoconiugati

I glucidi possono fare parte della famiglia dei glicoconiugati se associati a proteine o a lipidi. Il collagene fornisce un'idea di glicoproteina. I gruppi saccaridici attaccati alle proteine possono essere molto scarsi oppure molto elevati come nel caso del proteoglicani. Il collagene è la proteina più abbondante nel nostro organismo (30% delle proteine totali). È presente a livello della cute, a livello epatico ecc. Si crea per l'interazione di microfibrille. Gli amminoacidi all'interno di una proteina sono in numero maggiore rispetto ai 20 disponibili in quanto subiscono modificazioni post-traduzionali: per esempio serine e letirosine possono essere fosforilate. Nel collagene sono presenti gli amminoacidi glicina, idrossiproline ed idrossilisina. La glicina rappresenta il 30% degli amminoacidi presenti. A livello di glicina, priva di residuo, si crea una sorta di disturbo della struttura finale. Idrossiprolina ed idrossilisina sono modificazioni post-traduzionali.

La prolina è una struttura particolare in quanto l'azoto, una volta connesso ad un altro amminoacido, non è più in grado di fornire legami idrogeno. Questo impedisce la formazione di un α-elica regolare a livello di quel determinato amminoacido. Il 25% dei restanti amminoacidi sono costituiti da prolina, idrossiprolina, lisina ed idrossilisina. Nel collagene non si trova il triptofano e per questo collagene e derivati (gelatina), non rappresentano alimenti con un valore nutrizionale. In sequenza primaria il filamento del collagene forma una struttura simile ad un α-elica. Il primo filamento si chiama filamento α. Tre filamenti α tendono ad aggregarsi tra loro per fornire un filamento di tropocollagene. Anche le fibre di tropocollagene iniziano ad aggregarsi con una disposizione irregolare e sfalsata che consente la formazione di buchi. Quando ancora questi faci interagiscono con altri si forma il collagene definitivo. I buchi rappresentano il punto

iniziale di deposizione dell'idrossiapatite di calcio. Il collagene soppre di aging cioè invecchia. Questo perché la sua struttura esterna varia nel tempo dando sempre più vita a legami incrociati. Nella cute il collagene è presente per l'85%. Ancora prima che si stacchi dal suo ribosoma di sintesi, nella sequenza principale iniziano a comparire le idrossiproline e le idrossilisine. Nel processo di ossidazione è necessario il Fe2+ e la vitamina C (acido ascorbico). Senza la vitamina C la prolina e la lisina non si riescono a trasformare nelle forme idratate. Ai due terminali della catena α sono presenti delle cisteine che impediscono al collagene una sua aggregazione a livello intracellulare. Le cisteine si combinano e danno origine a dei ponti disolfuro. A questo punto tramite un sistema di esocitosi il sistema viene trasportato all'esterno. Nell'ambiente extracellulare sono presenti proteine che riescono a staccare i residui di cisteina e

consentire cosil'aggregazione delle catene di tropocollagene. I gruppi -OH delle idrossiproline e delle idrossilisinesono posti all'esterno dell' α-elica in quanto idrofilici. Sempre nell'ambiente extracellulare è presente una deamminoossidasi in grado si trasformare la lisina, privandola del gruppo amminico etrasformandola in un'aldeide. Per questo processo si necessita di rame e della vitamina B6. Il gruppoaldeidico è fortemente reattivo con un gruppo amminico o con un altro gruppo aldeidico. Nelsecondo caso si forma una condensazione aldolica e nel secondo caso un'immina. Queste reazionisono azioni spontanee che avvengono in tempi lunghi: i legamiaumentano progressivamente di numero. Gli -OH non sono piùpresent e si trovano unicamente degli -O- come residuo dellegame con un saccaride(tra i più semplici il galattosio). Pertrasformare il glucosio in galattosio occorre attuare unaossidoriduzione tramite

un'epimerasi (enzima stereo-specifico). Attuando un'ossidazione di un -OH si modifica la forma di una molecola che diventa planare. Attuando una nuova riduzione l'epimerasi sceglie selettivamente i prodotti producendo in questo caso il galattosio. L'UDP-galattosio transferasi è in grado di prelevare un residuo di UDP-galattosio e di trasferirlo su un residuo -OH disponibile. Occorre una selettività dell'accettore che diventa a tutti gli effetti un secondo substrato della transferasi. Altri -OH degli amminoacidi ricevono invece un dimero GAL-GLU. I processi di glucosilazione (glicosil trasferasi) avvengono nell'apparato di Golgi. Il collagene nella prima fase è una proteina solubile che successivamente diventa insolubile (sistema delle cisteine). La durezza delle fibre di collagene si ottiene attraverso il sistema dei legami crociati (ambiente extracellulare) mentre i saccaridi sono in grado di attirare acqua e di favorire l'elasticità.

carboidrati rappresentano una seconda gamma di amminoacidi che possono fornire una vasta gamma di legami. Nello scorbuto il tessuto cutaneo non riesce a rigenerarsi e causa una necrosi che causa a sua volta dei sanguinamenti. L'osteogenesi inperfecta è una malattia genetica che causa ossa fragili e degeneri, causata da un difetto nella costituzione del collagene.

Lezione 20

Una porzione saccaridica combinata ad una porzione non saccaridica porta alla formazione dei glicoderivati. La porzione saccaridica ha un ruolo molto importante: ha il ruolo funzionale di trasmissione dell'informazione. Le porzioni saccaridiche sono ad unità di disaccaridi. Una porzione oligosaccaridica può consentire, in ambiente extracellulare, una creazione di un sito per il riconoscimento di altre molecole. Alcune tossine riconoscono in primo luogo i glucoconiugati. I fenomeni di adesione sono spesso mediati da glicoderivati. A partire dal F&P la cellula è in grado di sintetizzare.

zuccheri non ha scopo energetico ma come base per i glicoderivati. Per esempio la glucosammina presenta un gruppo amminico senza significato energetico. La glucosammina può essere trasformata in N-acetilglucosammina ed in particolare in N-acetil-UDP-glucosammina. Questo può essere epimerizzato in 4 e diventare N-acetil-UDP-galattosammina. Dalla N-acetilgalattosammina deriva anche l'acido sialico che rappresenta uno zucchero acido. Zuccheri di questi tipi si trovano nelle unità disaccaridiche. I glicolipidi hanno una porzione idrofobica ed una idrofilica (anfipatici). La maggior parte dei glicolipidi, come parte idrofobica, non presentano il diacilglicerolo ma un amminoalcol detto sfingosina. La maggior parte delle sfingosine della cellulosa sono a 18 atomi di carbonio con un gruppo -OH in posizione 1 e 3 ed un gruppo amminico in posizione 2. Se attacchiamo un acido grasso in posizione 2 tramite un legame ammidico si forma la ceramide. La ceramide non è così.della membrana plasmatica al fine di formare vari siti di interazione. Anche le glicoproteine hanno la porzione glucidica rivolta verso l'ambiente extracellulare. Ultima categoria di glicoderivati sono i proteoglicani. Nel caso delle glicoproteine gli oligosaccaridi sono particolarmente piccoli (sempre maggiori rispetto ai glicolipidi) mentre nei proteoglicani possiamo trovare anche il 98% in peso di componente oligosaccaridica (una porzione sterminata). Nei proteoglicani gli oligosaccaridi sono i GAG mentre la proteina funge da ancora. Alcuni GAG non sono associati a porzioni proteiche. I proteoglicani sono anche detti mucopolisaccaridi per la loro grande presenza all'interno delle secrezioni. Nell'oligosaccaride di una glicoproteina non sono presenti ripetizioni; nei proteoglicani i GAG sono composti da unità disaccaridiche (acido uronico ed esosammina) altamente ripetute. Le glicoproteine sono porzioni di membrana che consentono siti di riconoscimento e interazione con.recettori (il recettore dell'insulina è una glicoproteina). Le glicoproteine sono anche responsabili degli enzimi esposti a livello di una cellula. Una cellula all'interno di un organismo deve avere un rapporto con il sistema immunitario che la riconosce come "self". Anche una cellula con patrimonio alterato esibisce antigeni che vengono riconosciuti come "non-self". Gli ormoni proteici, fatta eccezione per l'insulina e glucagone, sono in realtà delle glicoproteine. Le immunoglobuline sono in realtà glicoproteine. Inoltre, fattori del complemento e fattori di trasporto sono in realtà glicoproteine. In ambienti extracellulari presentano anch'essi porzioni di riconoscimento. In una glicoproteina l'oligosaccaride è più complesso di un glicolipide e può esserne presente più di uno. L'oligosaccaride può andare dal 5% al 85% in peso della glicoproteina. Inoltre, l'oligosaccaride.

può essere attaccato in maniera differente: a seconda del tipo di legame avrà un diverso percorso sintetico ed una diversa funzione. Per queste caratteristiche si riconoscono sei tipologie di glicoproteine ma le più frequenti sono unicamente il tipo I ed il tipo II.

Nel tipo I si manifesta un legame N-glicosidico con amminoacido coinvolto asparagina. Il primo amminoacido attaccato all'asparagina è l'N-acetilglucosammina. L'asparagina per poter dare il legame deve tener conto di una sequenza che prevede in posizione tre rispetto alla sua posizione uno la treonina (ASN - X - THR).

Nel tipo II troviamo invece il legame O-glicosidico con una notevole somiglianza con i glicolipidi. Il residuo è di serina o di treonina per la presenza dell'-OH. Il primo saccaride, in questo caso, è una N-acetilgalattosammina. Il tipo II è molto simile ai glicolipidi la cui sintesi è quasi intercambiabile).

Tutte le proteine

N-glicosilate possiedono il saccaride iniziale uguale composto da N-acetilglucosammina, N-acetilglucosammina, mannosio,