Inibizione enzimatica e Enzimologia, Biochimica

Sistematica delle proteine

Si studiano alcuni sistemi che riguardano proteine funzionali nell'uomo. Quante sono le proteine codificate nei geni umani? Ci sono circa 22.500 geni, che danno origine a un numero di proteine maggiore, quindi si presuppone che a seguito della sintesi ci siano dei meccanismi post-traduzionali che rendano il prodotto aumentato di numero, fino a valori di ottanta o centomila proteine.

Proteine plasmatiche

Il primo gruppo di proteine affrontate sono le proteine plasmatiche, proteine circolanti nel plasma. Ve ne sono un numero alto, circa settanta costanti (proteine strutturalmente situate nel plasma) e poi proteine che nel plasma permangono transientemente (ormoni, citochine, relativamente al periodo di esplicazione della propria azione); infine, nel plasma a scopo diagnostico si dosano un gran numero di proteine intracellulari provenienti da lisi di cellule per cause patologiche.

L'albumina

Iniziamo dalla proteina più abbondante, l'albumina. È una proteina relativamente semplice, la più abbondante nel plasma; la concentrazione può arrivare fino a 5 g/dl, significa che in un litro di sangue se ne può ritrovare fino a 50 grammi, quindi di gran lunga la proteina più abbondante nel plasma (non nel sangue, che è l'emoglobina, 14 g/dl).

È una proteina che ha una massa molare di 69 kDa ed è molto particolare nella sua struttura, in quanto presenta un'unica catena polipeptidica formata dalla ripetizione di un motivo strutturale di fascio a 4 alfa eliche, che delimitano una zona idrofobica centrale e una zona idrofilica all'esterno. Il motivo strutturale viene ripetuto per 5 volte nella stessa catena polipeptidica.

La struttura dell'albumina è formata da una cavità delimitata dai fasci a 4 alfa eliche; ciascuno dei cinque domini di alfa eliche può trasportare una sostanza idrofobica, un acido grasso ad esempio. Infatti, uno dei ruoli più importanti dell'albumina è quello di trasportare gli acidi grassi non esterificati, utilizzando amminoacidi idrofobici, valina, fenilalanina, posti all'interno della cavità idrofobica, che è in grado di ospitare l'acido grasso; il carbossile dell'acido grasso infine si lega a un unico residuo idrofilico, che è in genere la lisina.

L'albumina è in grado di trasportare circa 0.5 mM per monomero, che diventa 2.5 mM acidi grassi non esterificati presenti nel plasma. Gli acidi grassi non esterificati non sempre sono presenti, l'albumina può trasportare anche altri composti, tutto quello che corrisponde a una molecola idrofobica con una carica negativa, quindi ormoni tiroidei, altri ormoni liposolubili, la bilirubina (prodotto di degradazione dell'eme) e soprattutto una gran quantità di farmaci (caratteristiche idrofobiche e carica negativa), come l'aspirina e tutti i salicilati, gli antinfiammatori, l'ibuprofene.

Inoltre, l'albumina possiede un gran numero di siti per il legame degli ioni calcio. L'albumina ha un punto isoelettrico posto intorno a 4 e contiene molti acidi carbossilici, aspartato, glutammato, che conferiscono all'albumina questa solubilità (le proteine più solubili sono quelle con cariche negative). In questo modo può porre un effetto tampone sul pH e contribuisce al mantenimento della pressione osmotica del plasma.

Diagnostica medica

In diagnostica medica, l'albumina può essere dosata in maniera semiquantitativa mediante elettroforesi su gel, la tecnica in cui si pone una goccia di plasma su una lastrina di acetato di cellulosa che forma un gel, un reticolo con delle maglie inerte. Le proteine possono migrare lungo il gel quando viene applicata una differenza di potenziale, in questo modo le proteine cariche positivamente migrano verso il polo negativo, le proteine cariche negativamente migrano verso il polo positivo. È una tecnica semplice per l'analisi delle proteine; però è anche molto poco sensibile (si dosano solo le proteine più importanti, con l'elettroforesi si riescono a evidenziare solo 5 gruppi nel plasma).

Il risultato dell'elettroforesi è un accumulo proteico sui poli sul quale si può effettuare un'analisi densitometrica, che dà come risultato l'albumina come proteina più abbondante nel plasma. Poi avremo le globuline, alfa1 alfa2 beta e gamma globuline (tracciato elettroforetico del plasma, dà subito un quadro delle proteine plasmatiche); la lettura densitometrica dà informazioni importanti sulla composizione del plasma. Ad esempio, un aumento delle gamma-globuline (gli anticorpi) è indice di un'infezione in atto, oppure diminuzione delle alfa-globuline.

Nel misurare la concentrazione di albumina plasmatica, vanno distinte situazioni cliniche che possono essere provocate da una ridotta sintesi di albumina o una aumentata escrezione dell'albumina, non esistono patologie che provocano aumento dell'albumina. Se il picco di albumina è inferiore al normale, vi è una ipoalbuminemia: ridotta sintesi, si indaga il fegato, l'epatocita è la sede di produzione dell'albumina. Non passa attraverso il filtro del rene, cioè non ha clearance renale, perché è molto grande (il rene può espellere fino a 20 kDa, oltre non riesce ad espellere).

La cirrosi epatica, patologia in cui si ha cicatrizzazione del parenchima epatico, è la causa più comune di ipoalbuminemia (anziano, alcolista, ecc...), anche l'epatite può essere indice, o eventualmente anomalie genetiche, mutazioni descritte dell'albumina in cui viene prodotta un'albumina instabile che viene sequestrata anzitempo dal torrente circolatorio. Le cause più frequenti sono in realtà quelle da aumentata perdita di albumina, si ha in genere in due casi: ustioni estese, trasuda plasma e trasuda albumina, e nella cosiddetta sindrome nefrosica, una serie di patologie croniche a carico del nefrone in parte di natura autoimmunitaria, in parte di natura tossica e sono patologie che causano dilatazione delle maglie del glomerulo.