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1. 2 proteine coniugate Le proteine possono contenere oltre agli aa altri gruppi chimici; esse sono chiamate proteine coniugate gruppo prostetico La parte.

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2 2 proteine coniugate Le proteine possono contenere oltre agli aa altri gruppi chimici; esse sono chiamate proteine coniugate gruppo prostetico La parte non aminoacidica è detta gruppo prostetico ClasseGruppo prosteticoEsempio Lipoproteine Lipidi 1 -liproteina Glicoproteine CarboidratiIgG Fosfoproteine Gruppi fosforiciCaseina del latte Emoproteine Eme (ferro-porfirina)Emoglobina Flavoproteine Nucleotidi flaviniciSuccinato DH Metalloproteine Ferro Zinco Calcio Ferritina Alcol DH Calmodulina

3 3 Tra le proteine coniugate hanno una maggiore importanza biomedica: glicoproteine lipoproteine emoproteine

4 4 Le glicoproteine sono proteine contenenti catene oligosaccaridiche (glicani) legate covalentemente alla catena polipeptidica FunzioneGlicoproteina Molecole strutturali Collageno Agenti lubrificanti Mucine Molecole di trasporto Transferrina, ceruloplasmina Molecole immunitarie Immunoglobuline, antigeni di istocompatibilità Enzimi Vari (per es. fosfatasi alcalina) Siti di riconoscimento per lattacco delle cellule Varie proteine implicate nelle interazioni cellula-cellula

5 5 Le funzioni delle catene oligosaccaridiche sono svariate: Modulano le proprietà chimico-fisiche (solubilità, viscosità, carica netta, partecipano ai siti di legame per batteri e virus) Proteggono dalla proteolisi intra o extracellulare Sono implicate in attività biologiche, per esempio nella gonadotropina corionarica umana (hCG) Hanno effetto sullinserimento nelle membrane, sulla migrazione e distribuzione intracellulare e sulla secrezione Influenzano lo sviluppo e il differenziamento embrionale Possono modificare i siti delle metastasi selezionati dalle cellule cancerose

6 6 le proteine possono coniugarsi con legami covalenti ai lipidi (per esempio nelle proteine intriseche), di membrana, oppure formano dei complessi lipoproteici, in cui le proteine e i lipidi sono legati in modo instabili. questo secondo tipo di lipoproteine possono avere dimensioni e composizione variabili, si trovano nel plasma dove mediano il trasporto di lipidi non idrosolubili LIPOPROTEINE

7 7 I lipidi sono trasportati nel plasma come lipoproteine Ciò è possibile grazie allaggregazione di lipidi con proteine idrofiliche (apolipoproteine o apoproteine) nelle lipoproteine sono presenti 4 principali classi di lipidi: Triacilgliceroli Triacilgliceroli Fosfolipidi Fosfolipidi Colesterolo Colesterolo Esteri del colosterolo Esteri del colosterolo

8 8 I complessi lipoproteici sono classificati in 5 gruppi: chilomicroni chilomicroni VLDL (very low density lipoprotein) VLDL (very low density lipoprotein) IDL (intermediate density lipoprotein) IDL (intermediate density lipoprotein) LDL (low density lipoprotein) LDL (low density lipoprotein) HDL (high density lipoprotein) HDL (high density lipoprotein)

9 9 1) Chilomicroni, derivanti dallassorbimento intestinale dei triacilgliceroli 2) Lipoproteine a bassissima densità (VLDL), prodotte dal fegato con funzioni di trasportatori dei triacilgliceroli. 3) IDL, che derivano dalle VLDL 4) Lipoproteine bassa densità (LDL) che rappresentano la tappa finale nel catabolismo delle VLDL. 5) Lipoproteine ad alta densità (HDL o -lipoproteine), coinvolte nel metabolismo del VLDL e dei chilomicroni e nel trasporto del colesterolo. I triacilgliceroli rappresentano i lipidi predominanti nei chilomicroni e nelle VLDL, mentre il colesterolo e i fosfolipidi rispettivamente nelle LDL ed HDL

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12 12 Oltre alluso di tecniche basate sulla loro densità le lipoproteine possono essere classificate in base alle proprietà elettroforetiche specifiche in α β, e pre-β lipoproteine, e possono essere più accuratamente identificate per mezzo dellimmunoelettroforesi.

13 13 I lipidi anfipatici sono componenti essenziali delle lipoproteine Una lipoproteina tipica come un chilomicrone o una VLDL, è costituita da : 1.un nucleo di lipidi, soprattutto triacilgliceroli non polari ed esteri del colesterolo 2.circondato da un singolo strato di fosfolipidi anfipatici e molecole di colesterolo, orientati in modo che i loro gruppi polari siano rivolti verso il mezzo acquoso come nella membrana cellulare.

14 14 La porzione proteica di una lipoproteina è nota come apolipoproteina o apoproteina e costituisce: 1.circa il 70% di alcune HDL 2.meno dell1% di chilomicroni Alcune apolipoproteine sono integrali e non possono essere rimosse mentre altre sono libere di passare ad altre lipoproteine

15 15 Sezione parziale di una lipoproteina plasmatica, nella quale un singolo strato di componenti portanti gruppi idrofilici (proteine, fosfolipidi, colesterolo libero, racchiude una massa di lipidi completamente idrofobici (trigliceridi, colesterolo esterificato)

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17 17 La distribuzione delle apolipoproteine caratterizza ciascuna lipoproteina Le apolipoproteine hanno diverse funzioni: Possono formare parte della struttura delle lipoproteine come lapo B Possono essere cofattori enzimatici come la C-II per la lipoproteina lipasi, lA-I per la lecitina-colesterolo aciltrasferasi e Possono agire da ligandi nellinterazione con i recettori delle lipoproteine nei tessuti, come apoB-100 e apoE per il recettore delle LDL, apoE per il recettore dei residui di chilomitroni e apo A-I per il recettore delle HDL.

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19 19 Emoproteine Sono proteine molto importanti, coniugate con una o più unità di eme (ferro-porfirina); questo gruppo prostetico contiene un nucleo centrale metallico (ione ferroso, Fe 2+ ) chelato da un tetrapirrolo ciclico (porfirina). emecitocromo-c

20 20 Le funzioni dellemo-proteine possono essere diverse a seconda del tipo: trasporto di O 2 trasporto di O 2 riserva di O 2 riserva di O 2 trasporto elettronico tramite reazioni redox trasporto elettronico tramite reazioni redox degradazione di radicali liberi e xenobiotici degradazione di radicali liberi e xenobiotici

21 21 fra i numerosi esempi di emo-proteine umane e animali ricordiamo: ProteinaFunzione EmoglobinaTrasporto dellossigeno nel sangue MioglobinaRiserva di ossigeno nel muscolo Citocromo CCoinvolto nella catena di trasporto degli elettroni Citocromo P450Idrossilazione Xenobiotici CatalasiDegradazione dellacqua ossigenata Triptofano pirrolasiOssidazione del triptofano

22 22 nellemoglobina e nella mioglobina il nucleo metallico delleme è sempre uno ione ferroso, lossidazione di questo compromette la funzione delle due emo-proteine nellemoglobina e nella mioglobina il nucleo metallico delleme è sempre uno ione ferroso, lossidazione di questo compromette la funzione delle due emo-proteine nei citocromi invece il nucleo centrale delleme può alternativamente ossidarsi (ione ferrico, Fe 3+ ) e ridursi (ione ferroso, Fe 2+ ) permettendo il trasporto di elettroni da una molecola allaltra nei citocromi invece il nucleo centrale delleme può alternativamente ossidarsi (ione ferrico, Fe 3+ ) e ridursi (ione ferroso, Fe 2+ ) permettendo il trasporto di elettroni da una molecola allaltra

23 23 Struttura di alcune emo-proteine di interesse biomedico: Mioglobina: piccola molecola compatta costituita da una singola catena polipeptidica (17 KDa), di forma approssimativamente sferica questa molecola è presente nel tessuto muscolare striato svolge una funzione importante: immagazzina lossigeno che, in condizioni di scarsa ossigenazione (per es. durante lo sforzo fisico), è rilasciato per essere utilizzato dai mitocondri per la sintesi dellATP

24 24 La mioglobina funziona come carrier di ossigeno tra il sangue extracellulare e il mitocondrio

25 25 Latomo di ferro 2+ al centro del gruppo eme è coordinato a 4 atomi di azoto delle porfirine e ad un quinto atomo di azoto della catena laterale della istidina prossimale. Il sesto legame di coordinazione serve per legare lossigeno.

26 26 Il nucleo di ferro delleme è chelato da 2 residui istidinici, His 93 e His 64 ; la posizione dellHis 93 nella mioglobina è sempre conservata. Latomo di ferro è posizionato fuori dal piano dellanello tetrapirrolico della porfirina. Durante il legame con lossigeno, il ferro si inserisce allinterno del piano della porfirina. Questo determina un effetto di trazione sulla istidina prossimale (a cui il ferro è legato) e dei residui ad esso legati determinando una modificazione strutturale delle proteine.

27 27 le mioglobine dei mammiferi costituiscono un esempio di proteine con identità di struttura altamente conservata

28 28 Legame dellossigeno sulla mioglobina listidina distale protegge il complesso eme-ferro 2+ dallossidazione eme-ferro 3+, incapace di legare lossigeno listidina distale inoltre protegge contro il binding con il monossido di carbonio, riducendone laffinità di legame di circa mille volte listidina distale inoltre protegge contro il binding con il monossido di carbonio, riducendone laffinità di legame di circa mille volte

29 29 Emoglobina: le emoglobine sono proteine tetrameriche composte da coppie di polipeptidi diversi,,, s); le forme tetrameriche umane più comuni sono le seguenti: HbA emoglobina normale delladulto ( ) HbA emoglobina normale delladulto ( ) HbF emoglobina fetale ( 2 HbF emoglobina fetale ( 2 HbS emoglobina delle cellule falciformi ( 2 s 2 ) HbS emoglobina delle cellule falciformi ( 2 s 2 ) HbA 2 emoglobina minore delladulto ( 2 ) HbA 2 emoglobina minore delladulto ( 2 ) la molecola dellemoglobina riesce a legare 4 molecole di ossigeno grazie alla presenza di 4 gruppi eme, uno per ogni subunità

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32 32 Il feto ha emoglobine diverse. Poco dopo il concepimento sintetizza catene zeta, simili alla catena a e le catene ε simili alle catene β. Nel corso della vita fetale, la catena zeta è sostituita dalla catena α e la ε dalla catena γ che poi a sua volta è sostituita dalla β. Lemoglobina più importante durante gli ultimi 2/3 di vita fetale, lemoglobina F, ha la composizioni in subunità a 2 γ 2. Le catene a e zeta sono formate da 141 aminoacidi, le catene β γ e δ contengono 146 residui.

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34 34 tetramero costituito da 2 coppie di monomeri uguali a 2 a 2; così 1 e 2 presentano strutture primaria, secondaria e terziaria identiche

35 35 Le associazioni tra le varie subunità dellemoglobina sono governate da interazioni non covalenti; le subunità sono legate mediante legami ad H, le interazioni sono relativamente forti, quelle e sono più deboli

36 36 Nellinterazione intervengono il residuo Asn 102 della catena e il residuo Asp 94 del polipeptide Nellinterazione intervengono il residuo Asn 102 della catena e il residuo Asp 94 del polipeptide


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