Che materia stai cercando?

Meccanismi di controllo delle proteine sull'RNA

Appunti di Neurobiologia molecolare sui Meccanismi di controllo delle proteine sull'RNA basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Presutti dell’università degli Studi La Sapienza - Uniroma1, facoltà di Scienze matematiche fisiche e naturali. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Neurobiologia molecolare docente Prof. C. Presutti

Anteprima

ESTRATTO DOCUMENTO

effettivamente una componente che funziona da coperchio, quindi

un cambio conformazionale porta all’ apertura e quindi alla

fuoriuscita della proteina ora strutturata correttamente e di minor

ingombro. Quindi la compattazione ne facilita la fuoriuscita.

pathway

Se il folding non avviene in modo corretto la proteina entra nel

del proteasoma (non entriamo nel dettaglio). E’ legato ad una

modificazione post-traduzionale delle proteine, per il legame dell’

ubiquitina che è un peptide piuttosto grande di 76 aa che viene legato

alla proteina mis-/unfolded e che costituisce il segnale per la

degradazione da parte del proteasoma. Questa è una struttura costituita

da diverse subunità, una subunità che riconosce la coda di poli-

ubiquitina, una subunità che denatura la proteina per inserirla in una

specie di tasca per promuoverne la degradazione proteolitica.

Ora vediamo come la cellula gestisce il lavoro delle chaperonine.

Abbiamo detto che le chaperonine si occupano della ristrutturazione delle

proteine e lo fanno in una sede particolare che è il reticolo

endoplasmatico. Nel lume del reticolo

endoplasmatico lavorano le

chaperonine per ricompattare le

proteine di nuova sintesi. Nel RE si

verificano tutti gli eventi

fondamentali relativi alla sintesi di

una proteina matura, quindi sulla

membrana del reticolo si verifica la

sintesi per presenza di poliribosomi

e all’ interno si avrà la maturazione.

6

Nel caso in cui la proteina debba essere maturata a livello post-

traduzionale, si verificano modificazioni chimiche post-traduzionali e si

verifica infine il folding della sua struttura terziaria. Se questo evento è

insufficiente, la soluzione più semplice è la fuoriuscita della proteina non

foldata correttamente e il suo caricamento sul proteasoma per la sua

degradazione.

Ci sono delle situazioni fisiologiche ma anche patologiche in cui si crea

uno stress da reticolo endoplasmatico : situazione in cui c’è un forte

accumulo di proteine unfolded. Vuoi per intensa sintesi proteica, vuoi per

difficoltà delle proteine a strutturarsi (magari per la presenza di

mutazioni), si ha un forte accumulo di proteine unfolded. A questo stress

del reticolo endoplasmatico la cellula risponde fondamentalmente in due

modi :

la prima risposta (transitoria) è sulla traduzione, proprio per evitare

 questo accumulo di proteine che non possono essere processate in

modo corretto.

la seconda risposta (più definitiva) riguarda l’ induzione dell’

 espressione delle chaperonine, per cui sono fornite più chaperonine

per portare a compimento questo lavoro di folding delle proteine

depositate all’ interno del lume del reticolo.

(Unfolded Protein Response)

I 3 effettori più importanti dell’ UPR sono :

 IRE1 (inositol requiring kinase 1)

 ATF6 (activating transcription factor 6)

 PERK (double-stranded RNA-activated protein kinase (PKR)-like

endoplasmic reticulum kinase) 7

IRE1 è sicuramente l’ effettore dell’ unfolded protein response più

famoso perché è stato inizialmente scoperto nel lievito, nel lievito è stato

caratterizzato e in questo è il recettore più importante dell’ UPR.

PERK media la prima risposta transitoria sulla inibizione della traduzione

delle proteine. Questa è una chinasi che fosforila il fattore della

eIF2a

traduzione che nella forma fosforilata è inattivo. Quindi si ha una

diminuzione della traduzione; effetto, però, transiente.

L’ UPR si sviluppa soprattutto attraverso l’ induzione della sintesi delle

chaperonine.

IRE1 e ATF6 mediano l’ induzione della sintesi delle chaperonine

attraverso l’ attivazione dell’ espressione di fattori specifici di trascrizione

per le chaperonine.

IRE1 è una chinasi ma, come vedremo, ha una serie di altre attività; ATF6

è un fattore di trascrizione ed è qui rappresentato che agisce sui geni per

le chaperonine come anche vi agisce IRE1, però indirettamente.

Quindi abbiamo una prima risposta mediata da PERK con inibizione della

traduzione e poi successivamente una risposta mediata da IRE1 e ATF6

con stimolazione dell’ espressione di geni per le chaperonine e quindi

produzione di chaperonine che entreranno nel reticolo endoplasmatico

attivando il folding.

Questi sono gli effetti dello stress del reticolo endoplasmatico : quando

c’è accumulo di proteine unfolded, la cellula risponde così. E’ un effetto

fisiologico che avviene normalmente. E’ molto interessante perché è

mediato da 3 e più fattori che vengono accumunati da caratteristiche

specifiche legate alla loro regione transmembrana. Questa è sensibile

8

alla presenza di proteine unfolded. Qui è rappresentata per IRE1 che è

una molecola estremamente complessa ma estremamente interessante.

Nella sua forma inattiva IRE1 è un monomero costituito da una regione

transmembrana legata a una regione che entra nel lume del reticolo

endoplasmatico e da una porzione che affaccia sul citoplasma. La

regione che affaccia internamente al RE, funziona come da tasca per le

proteine unfolded, quindi aperte, che possono entrare. Quello che

succede è che in presenza di questo tipo di interazione, IRE1 attiva una

sua attività intrinseca di chinasi. Ma è una chinasi che lavora sulla

autofosforilazione

proteina stessa e quindi si ha di IRE1.

dimerizzazione

L’ autofosforilazione porta alla di IRE1 e a un

cambiamento conformazionale della regione che affaccia sul citoplasma

che è rappresentato in questa forma inattiva e in questa forma attiva.

Questa regione è responsabile di un’ attività endonucleolitica, in

particolare un’ attività rivolta verso gli RNA.

Quindi IRE1 funziona da sensore delle proteine unfolded, funziona da

chinasi per cui tramite autofosforilazione ha un cambio strutturale e una

dimerizzazione e funziona da RNAasi.

Il target di questa attività RNAasica è una proteina presente nel

citoplasma che ha come prodotto un fattore di trascrizione per le

chaperonine. Nel lievito il trascritto si chiama Hac1, nei mammiferi

XBP1. Questo trascritto in assenza di proteine unfolded e quindi in

assenza di stress del reticolo endoplasmatico è presente in una forma

inattiva; il loop rappresentato in figura sta a rappresentare la non

traduzione di questo messaggero. 9

Quando si ha lo stress del reticolo, l’ accumulo di proteine unfolded va a

segnalare la porzione interna di IRE1 che dimerizza. La dimerizzazione e

l’ autofosforilazione attivano il suo dominio RNAasico che va a lavorare

sul messaggero andando a rimuoverne una piccola porzione che è un

piccolo introne. A questo punto viene liberato il messaggero che può

essere tradotto sui ribosomi e dare così come prodotto questo fattore di

trascrizione per le chaperonine. Questa è una figura

molto schematica,

che ricapitola tutto il

meccanismo.

Quindi per

concludere, l’ attività

di IRE1 RNAasica

agisce su questo pre-

RNA operando un

taglio che non è

spliceosomale.

L’ interesse di questa

operazione sta nel

fatto che è uno

splicing non legato

allo spliceosoma e

non nucleare e

quindi è una

reazione rara e in un

sistema complesso

che si è evoluto proprio perché permette di eseguire un ruolo che è

fondamentale per la sopravvivenza di tutte le cellule; questo è sviluppato

negli eucarioti inferiori e superiori. Quindi un meccanismo di splicing non

spliceosomale in cui 2 esoni vengono riuniti da un’ attività aspecifica di

10

tRNA ligasi.

RNA ligasi che è a carico della E’ quest’ ultima responsabile

della ricongiunzione, almeno nel lievito dei 2 esoni.

Quindi il messaggero maturo può a questo punto entrare nell’ apparato

di traduzione per dare il prodotto che è il fattore di trascrizione specifico

per le chaperonine.

Quindi è lo stress che attiva IRE1 che quindi risponde a queste necessità

della cellula attivando la traduzione delle chaperonine che a questo

punto andranno ad arricchire il pool di chaperonine endoplasmatiche,

andando a sanare l’ abnorme quantità presente nello stress di proteine

unfolded.

Abbiamo detto che le altre proteine effettrici dell’ UPR sono PERK e ATF6.

Ci sono delle situazioni che non sono più tanto fisiologiche, ma piuttosto

patologiche in cui l’ UPR può portare a morte cellulare. Non solo la cellula

può rispondere buttando fuori le proteine unfolded caricandole quindi sul

proteasoma, ma in situazioni limite può attivare l’ apoptosi e quindi un

meccanismo suicida. Questo succede perché tra gli effettori dell’ UPR c’è

caspasi-12

la che qui è nella forma di pro-caspasi che è legata alla

membrana del reticolo endoplasmatico e che contiene un dominio che

riconosce le proteine unfolded.

In condizioni normali tutti i pathways sono attivi, ma l’ effetto finale è un

bilanciamento di questi pathways che tendono ad una soluzione

adattativa, quindi positiva per la cellula.

In condizioni patologiche questo equilibrio si sposta proprio perché la

cellula non è stata in grado di compensare producendo più chaperonine o

abbassando la traduzione e quindi si ha uno sbilanciamento e l’

attivazione dei pathways apoptotici.

Quindi il pathway apoptotico viene attivato dalla caspasi, che nella

forma di pro-caspasi viene maturata in caspasi-12 e poi abbiamo quindi

morte cellulare. Invece in condizioni fisiologiche la caspasi-12 è inattiva,

o meglio se ne attiva pochissima e quindi il tutto è legato al dosaggio

delle proteine unfolded. 11


PAGINE

14

PESO

2.41 MB

AUTORE

ludide

PUBBLICATO

6 mesi fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in neurobiologia
SSD:
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher ludide di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Neurobiologia molecolare e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università La Sapienza - Uniroma1 o del prof Presutti Carlo.

Acquista con carta o conto PayPal

Scarica il file tutte le volte che vuoi

Paga con un conto PayPal per usufruire della garanzia Soddisfatto o rimborsato

Recensioni
Ti è piaciuto questo appunto? Valutalo!

Altri appunti di Neurobiologia molecolare

Ruolo dei microRNA nella plasticità sinaptica
Appunto
Tecniche Biomolecolari per lo studio del sistema nervoso
Appunto
Regolazione genica a livello post trascrizionale
Appunto
Il sistema dei microRNA neuronali
Appunto