Lez 12 Protein folding Intracellular Compartments and Protein Sorting

Presentazione sul tema: "Lez 12 Protein folding Intracellular Compartments and Protein Sorting"— Transcript della presentazione:

1 Lez 12 Protein folding Intracellular Compartments and Protein Sorting
Nucleo, mitocondri, perossisomi, reticolo endoplasmico Meccanismi di trasporto

2 Sintesi di una proteina funzionale
Il peptide sintetizzato deve ripiegarsi (folding) poi può andare incontro a modificazioni covalenti (es. fosforilazione, glicosilazione) e legarsi a metalli o altre subunità

3 Folding è co-traduzionale
Il folding avviene durante la sintesi, inizia dal N-terminale, ed è in gran parte spontaneo

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5 Molten globule Nel refolding in vitro in molte proteine si forma rapidamente un intermedio: il molten globule, che ha alta struttura secondaria, ma manca di molte interazioni stabilizzanti. Ha zone indrofobiche esposte.

6 Protein folding Il passaggio da molten globule a struttura corretta è critico e può essere assistito da chaperoni

7 Molecular chaperones: hsp70
Una classe di chaperoni assiste il folding coprendo le zone idrofobiche

8 Hsp60 chaperones Un’altra classe di chaperoni crea le condizioni per la “denaturazione” e refolding

9 Controllo di qualità della sintesi di proteine

10 Ubiquitina

11 Catene di ubiquitine La ubiquitinizzazione prevede l’azione dell’enzima di attivazione, la ligasi il riconoscimento della proteina bersaglio e la formazione della catena di ubiquitine

12 Meccanismi per degradare le proteine
Sia le ubiquitine ligasi che i segnali di degradazione devono essere attivati. Usano meccanismi in parte simili

13 Produzione di una proteina in eucarioti

14 Compartimenti di una cellula eucariota
Le proteine vanno ad occupare vari compartimentidella cellula

15 Schema del possibile sviluppo di organelli
Nucleo e mitocondrio hanno origini molto diverse

16 Comunicazioni tra organelli

17 Traffico di proteine Schema semplificato Tipi di trasporto: Gated
Transmembrana vescicolare

18 Trasporto vescicolare
Il trasporto vescicolare usa gemmazione e fusione di vescicole. I componenti solubili sono trasportati insieme a membrane. La orientazione delle molecole transmembrana e delle membrane è conservata

19 I segnali possono essere di sequenza di zone unite nella struttura

20 Trasporto attraverso il nuclear envelope
Il nucleo è separato da citoplasma da una doppia membrana: il nuclear envelope Esso ha dei pori: nuclear pores che sono fatti da strutture chiamate Nuclear Pore Complex (NPC) NPC sono grossi, c.a. 125 MDa, e composti da copie multiple di nucleoporine La struttura è stata in parte determinata

21 Trasporto nucleare

22 NPC ha una struttura a tre anelli
Gli anelli sono coassiali e sono collegati alle braccia radiali. Il poro centrale è all’interno

23 The nuclear pore complex.
A: scanning electron microscopy del complesso di Xenopus B: schema del complesso

24 Nuclear localization signal (NLS)
Per essere importate le proteine debbono avere un segnale NLS signal, e per essere esportate un NES (nuclear export signal) NLS e NES consistono di corte sequenza che sono necessarie e sufficienti alle proteine per essere trasportate attraverso i pori dentro o fuori dal nucleo Enzima fuso a NLS

25 Trasporto nel nuclear pore complex
Molecole <50 kDa diffondono liberamente. Le altre sono trasportate da nuclear import receptors

26 Ran GTPase dirige il trasporto
Compartimentalizzazione di Ran-GDP e Ran-GTP GAP (GTPase activating protein: Ran-GTPRan-GDP) è citosolica GEF (Guanine Exchange Factor: Ran-GDPRan-GTP) è nucleare Idrolisi di GTP da la direzione del trasporto

27 Il legame con Ran-GTP induce il rilascio del cargo

28 Le membrane nucleari si rompono nella mitosi

29 Trasporto nei mitocondri
Mitocondri e plastidi hanno 2 membrane diverse: interna ed esterna

30 Trasporto nei mitocondri
Le tre proteine traslocatori nella membrana mitocondriale La sequenza segnale ha la conformazione di un’alfa elica con una superficie basica

31 Trasporto nei mitocondri
Il trasporto attraverso le due membrane avviene probabilmente nei contact sites

32 Trasporto nei mitocondri: energia
Il rilascio delle hsp70 citosoliche consuma ATP Il trasferimento richiede pontenziale elettrochimico Le hsp70 mitocondriali consumano ATP

33 Hsp70 guida l’importazione delle proteine

34 Trasporto mitocondriale: proteine di membrana

35 Trasporto nei peroxisomi
Il trasporto è guidato da una sequenza di 3 amino acidi di solito at C-terminale

36 Trasporto nel reticolo endoplasmico
ER rugoso di una cellula pancreatica Colorazione di proteine dell’ER

37 Ribosomi liberi e legati alle membrane
Gli stessi ribosomi ciclano tra poliribosomi liberi e di membrana. L’ancoraggio alla membrana avviene ad opera della proteina nascente

38 Separazione del poliribosomi

39 Trasporto nell’ ER Ipotesi originaria e semplificata.
La sequenza segnale porta il ribosoma al traslocatore Il segnale è poi tagliato

40 Signal-recognition particle (SRP)
SPR lega la sequenza segnale ed anche SPR receptor sulla membrana ER Il legame al segnale induce una pausa nella sintesi, per facilitare l’interazione con il recettore. Il complesso viene poi portato al traslocatore.

41 Meccanismo di trasporto nell’ER

42 Ribosoma legato la traslocatore
Il poro del traslocatore si allinea con il tunnel del ribosoma da cui esce il peptide

43 Trasporto di una proteina solubile
Il poro del traslocatore si apre dopo il legame con la leader sequence. Dopo la traslocazione il poro si chiude ed il traslocatore si apre lateralmente e rilascia il peptide segnale

44 Trasporto di una proteina transmembrana, N-terminal signal
Quando il traslocatore incontra la sequenza stop-transfer, si apre e rilascia il peptide

45 Proteina transmembrana: internal signal
Le cariche elettriche intorno al segmento transmembrana determinano la polarità della proteina. Il C-terminale può essere esterno o citosolico

46 Proteine di membrana Contengono da sequenze start e stop.

47 Glicosilazione delle proteine
La parte esterna delle proteine di membrana è spesso glicosilata. Un meccanismo (N-glycosilation) usa la asparagina (Asn o N)

48 Ruolo di N-linked glycosilation nel folding
La calnexina lega e trattiene proteine che non sono completamente foldate ed hanno un glucosio esposto. La glucosyl transferase riconosce le protiene unfolded, e le le glicosila

49 Esportazione e degradazione di proteine dell’ER misfolded
Le proteine misfolded vengono traslocate al citosol per la degradazione

50 Unfolded protein response nel lievito

51 GPI anchor proteins