Schemi biochimica I

MODIFICAZIONI POST TRADUZIONALI

Modificazioni covalenti a livello della proteina, in cui questa viene modificata attraverso reazioni che avvengono in fase prevalentemente post-sintetica, ma in alcuni casi anche co-sintetica. Questo processo prescinde dall'informazione genetica (dà solo la sequenza amminoacidica) e porta a modificazioni che aumentano notevolmente la biodiversità. Queste modificazioni fanno parte dell'epigenetica.

Il processo di sintesi proteica avviene nel ribosoma, dove la proteina viene sintetizzata, liberata e successivamente ripiegata. A seguire, possono verificarsi diversi scenari:

• La catena polipeptidica può essere frammentata e subire dei tagli proteolitici, rendendola biologicamente attiva (nella forma iniziale non lo era).
• La proteina può legarsi a catene di carboidrati attraverso la glicosilazione (vedi proteoglicani e glicoproteine).
• La proteina può essere fosforilata.

Più di una di queste modificazioni può avvenire sulla stessa proteina e non tutte hanno la stessa rilevanza; alcune hanno un significato profondissimo nello svolgimento della funzione della proteina, mentre altre possono avere un impatto minore.

proteinchinasi genera una proteinafosforilata, quindi una fosfoproteina.fosforilazione → reversibile, intervento di un secondo enzima: fosfoproteinafosfatasi,idrolizza il legame fosfoestere.→ NON è reversibile l’azione della proteinchinasi (agisce irreversibilmente perché catalizzauna reazione in un solo senso, quello della fosforilazione). Per tornare indietro e rendere ilprocesso reversibile, ci vuole un altro enzima, che catalizza la reazione di idrolisi,introducendo una molecola di acqua e rompendo il legame fosfoestere.fosfato si libera come fosfato inorganico. 56ciclo completo: consumo 1 ATP e oscillo tra due forme della proteina che sono diverse.fosforilazioni non sono su un solo residuo, perché di solito vengono colpiti due, tre o↳quattro residui e vengono legati ogni volta gruppi fosfato che portano cariche negative; èlecito pensare che ci sia un cambiamento conformazionale come conseguenza dell’aggiuntadi queste cariche negative.alcune

proteine → svolgono la loro funzione nella forma non-fosforilata, e appena fosforilate hanno piccolo cambiamento conformazionale che le spegne; altre proteine quando non sono fosforilate, non funzionano e per potersi accendere bisogna che vengano fosforilate. La fosforilazione determinando un cambiamento conformazionale provoca anche un cambiamento di funzione → situazione on/off, la proteina funziona o non funziona. → in altri casi la proteina fosforilata svolge una funzione e quella non fosforilata fa tutt’altro.

due tipi di proteinchinasi:​

• Proteina chinasi (PK) che agiscono su serina e treonina, come per esempio PKA (dipendente da AMP ciclico), PKB, PKC, PKD, PKG ecc...
• Proteintirosina chinasi (PTK) che fosforilano solo su tirosina; sono implicate nella regolazione di processi importanti come l’accrescimento cellulare, la regolazione del ciclo cellulare (...).

due tipologie di fosfoproteinafosfatasi:​

• Quelle che agiscono su fosfoserina

fosfotreonina; - Quelle che agiscono su fosfotirosine.

Ancore lipidiche → altra modificazione post-traduzionale = legame di molecole di natura lipidica (acidi grassi, terpeni, ecc.) → legate alla catena polipeptidica in modo da formare delle appendici che, grazie alla loro idrofobicità, possono essere inserite all'interno delle membrane biologiche.

funzione: favorire l'ancoraggio di una proteina alla membrana cellulare → attraverso questo legame l'attività della proteina può essere modulata → processo spesso reversibile.

diversi tipi di ancore lipidiche:

• alcune vanno a legare proteine sul versante interno → legano ancore miristiliche e palmitiliche che rispettivamente legano le proteine con un residuo di acido miristico (un acido grasso saturo a 14 atomi di carbonio) e un acido palmitico (un acido grasso saturato a 16 atomi di carbonio) o la proteina si può legare a ancore di natura terpenica dette ancore preniliche come ad esempio il

farnesile e il geranilgeranile,- altre legano le proteine sulla faccia esterna → ne fanno parte le ancoreglicosil-fosfatidilinositolo o GPI.

Tipi di ancore:

• Miristilazione → legato un residuo di acido miristico al gruppo ammino-terminale di una proteina, avviene di solito su un residuo di glicina: viene ancorata alla membrana la porzione N-terminale della proteina e questo tipo di ancoraggio non è molto saldo. Di solito intervengono più ancoraggi per stabilizzare l’interazione tra la proteina e la membrana.
• Palmitazione → acido palmitico legato a livello di una catena laterale di cisterna si forma un legame tioestere, l’ancoraggio se preso singolarmente non è molto saldo.
• Prenilazione → è necessaria una sequenza consenso Cys-Ala-Ala-X (aminoacido qualunque) sul C-terminale → con questa sequenza alla catena laterale della cisterna può essere legata una molecola di natura terpenica (es. farnesile, 15 C o geranilgeranile, 20 C).

Una volta formato il legame tioestere con il gruppo SH della cisterna, gli ultimi 3 amminoacidi della catena vengono rimossi e la cisteina con la catena prenilica diventa il nuovo C-terminale. Si ha anche la metilazione del gruppo C-terminale. Le ancore preniliche sono più salde. → Proteine possono presentare un doppio ancoraggio (es. ancora mirilistica e prenilica) nella faccia interna, le proteine che vengono ancorate di solito sono implicate nel processo di segnalazione.

Glicosil-fosfatidilinositolo → ancore molto forti e si producono sul versante esterno della membrana cellulare, coinvolge un fosfogliceride di membrana che è il fosfatidilinositolo, che presenta 2 catene di acido grasso inserite nel doppio strato fosfolipidico e sulla parte esterna si trova l'inositolo che a sua volta può legare una catena oligosaccaridica costituita di norma da residui di maltosio. Successivamente si trova una fosfoetanolammina che collega il C-terminale della proteina.

all'ancoraGPI → proteina legata all'ancora può essere liberata nell'ambiente extracellulare inopportune condizioni attraverso un taglio ad opera di alcuni enzimi.

Tagli proteolitici: idrolisi di un legame peptidico all'interno della catena polipeptidica, che apparirà frammentata → modificazione covalente e irreversibile, il legame peptidico una volta spezzato non può essere riformato → possono avvenire in qualsiasi punto della catena e a seconda della posizione assumeranno diversi significati:

• Aumento della biodiversità: tutte le proteine nascono con una metionina all'N-terminale, poi interviene una metionina amminopeptidasi, in fase co-traduzionale, che rimuove la metionina N-terminale → il nuovo amminoacido N-terminale sarà il secondo della catena polipeptidica, rimozione della metionina: ruolo importante nell'aumento della biodiversità.
• Meccanismo di attivazione: proteine vengono sintetizzate in forma ''pro'',

Unaproteina non funzionante che necessita di essere frammentata da tagli proteolitici in modo da attivarsi → es. molti enzimi coinvolti nei processi digestivi, vengono prodotti dalle cellule dello stomaco o la parte esocrina del pancreas e non possono essere sintetizzati direttamente nella forma attiva perché inizierebbero a digerire la cellule stessa → vengono sintetizzati in forma di precursori inattivi (zimogeni) → secreti e entrano nel succo digestivo si ha un taglio proteolitico che rende l'enzima attivo, avviene anche negli enzimi coinvolti nel processo di coagulazione del sangue.

Targeting delle proteine: proteine vengono sintetizzate con certe caratteristiche in modo da essere indirizzate verso una determinata sede dentro la cellula, proteina prodotta in forma ‘’pre’’, ha caratteristiche strutturali che la indirizzano in una sede ad esempio al RE in modo che la sintesi di quella proteina prosegua → segnale è dato da un frammento

della catena polipeptidica che indirizza la proteine in una certa direzione salvo poi questo frammento viene eliminato, attraverso un taglio proteolitico, frammento di solito è il peptide segnale che si trova all'N-terminale.

Es. insulina → proteina sintetizzata sotto forma di preproproteina: avrà bisogno di più tagli proteolitici, alcuni per eliminare il peptide segnale che indirizza la proteina all'esterno della cellula, altri tagli invece serviranno per attivarla → viene sintetizzata come preproinsulina, una singola catena che presenta sull'N-terminale il peptide segnale che viene rimosso una volta che sarà indirizzata al RE; quindi si passa da preproinsulina a proinsulina, che subisce dei tagli che determinano il distacco di un frammento centrale (peptide C), a questo punto si è formata l'insulina matura con le sue due catene polipeptidiche, catena A e catena B tenute insieme da ponti disolfuro.

Es. proopiomelanocortina → grande peptide