Ripiegamenti e denaturazione delle proteine, biochimica

Ripiegamento e denaturazione delle proteine

Introduzione

Le proteine possono andare incontro a processi di denaturazione che sono associati a patologie. Questo documento esplora vari aspetti legati al ripiegamento e alla denaturazione delle proteine, incluse le proteine native e denaturate, e i meccanismi che regolano questi processi.

Argomenti trattati

• Proteine native e denaturate
• La denaturazione delle proteine: dinamiche e principi base
• Come le proteine assumono la loro struttura tridimensionale
• La biologia computazionale e la predizione delle strutture delle proteine
• Proteine che assistono il ripiegamento di altre proteine
• Le proteine intrinsecamente disordinate

Proteostasi e denaturazione

Le proteine possono non essere completamente foldate, altre si ripiegano conferendo proprietà patogeniche. La proteostasi è l'equilibrio delle proteine, e se difettoso si possono avere accumuli di proteine disfoldate (piegate male) causando malattie. È il meccanismo fondamentale che regola l’equilibrio tra generazione ed eliminazione delle proteine.

Causa della denaturazione

Le proteine possono perdere la loro struttura (denaturazione) a causa del calore, del pH o di solventi organici e detergenti. A seguito della denaturazione, solitamente si hanno precipitanti amorfi. L'andamento della denaturazione è sinusoide, causato da un comportamento cooperativo: all'inizio la proteina è inerte al cambio di temperatura, poi arriva un livello in cui la denaturazione subisce un’impennata, portando ad una perdita della struttura.

Temperatura di melting e ligandi

La temperatura di melting dipende dalla proteina. Quando una proteina viene messa in soluzione con un ligando, il ligando stabilizza la proteina, quindi la temperatura di melting aumenta.

Denaturazione e ripiegamento

La denaturazione è reversibile e dipende esclusivamente dalla sua sequenza amminoacidica. Il Dogma di Anfinsen stabilisce che le strutture delle proteine sono determinate esclusivamente dalla loro sequenza amminoacidica.

Meccanismi di ripiegamento

Il ripiegamento delle proteine avviene dal più piccolo al più grande (dalle primarie alle quaternarie). I meccanismi di ripiegamento obbediscono a leggi termodinamiche, soprattutto all’energia libera di Gibbs. Una proteina deve raggiungere lo stato energetico più basso, individuato come il deltaG più basso. I percorsi per raggiungere tale minimo sono molteplici e possono attraversare minimi di energia (stati intermedi).

Chaperoni molecolari

Il ripiegamento di alcune proteine ha bisogno dell’assistenza di altre proteine, che vengono dette chaperoni. Esistono due tipi di chaperoni molecolari: le proteine Hsp70 (chaperone molec).