Una proteina appena sintetizzata subisce un processo di maturazione Deve ripiegarsi in modo da assumere una corretta conformazione (processo di folding) Subisce una serie di modifiche covalenti (fosforilazione, metilazione, acetilazione) Può legarsi ad altre proteine formando dei complessi proteici

Molto spesso il folding delle proteine è co-traduzionale

Modello di ripiegamento delle proteine Il processo di folding delle proteine inizia con la formazione del “Globulo fuso” (pochi secondi) Il ripiegamento successivo avviene ad opera delle proteine “chaperonine” (Hsp, BIP, PDI) (processo più lungo) Se la proteina non è foldata correttamente viene degradata tramite proteasi

Folding delle proteine mediato dalle proteine della famiglia Hsp70 Hsp70 + ATP lega fortemente le regioni idrofobiche reattive della proteina che si sta ripiegando

Folding delle proteine mediato dalle proteine della famiglia Hsp60 Una proteina con molti residui idrofobici diretti verso l’esterno è quasi sempre ripiegata non correttamente L’attacco di ATP e della proteina GroES fa aumentare il diametro della botte e cambia la conformazione della proteina

Ricapitolazione dei processi che controllano la qualità di una proteina dopo la sintesi proteica Difetti in questo controllo di qualità portano ad un’aggregazione massiccia di proteine ripiegate non correttamente con gravissime conseguenze patologiche spesso letali

La degradazione delle proteine non ripiegate avviene tramite proteasoma Il proteasoma è una proteasi compartimentata con siti attivi sequestrati Il proteasoma è una proteasi ATP dipendente ed è molto abbondante (quasi l’1% delle proteine cellulari) Cappuccio 19S I siti attivi del proteasoma si affacciano nella camera interna Camera interna 20S I cappucci 19S agiscono da cancelli regolati per l’ingresso di una proteina nella camera proteolitica interna Cappuccio 19S

Il cappuccio del proteasoma riconosce una proteina marcata con poliubiquitina, rimuove la poli-ubiquitina (che viene riciclata) e successivamente trasloca la proteina verso la camera interna dove viene digerita Il processo di traslocazione è ATP dipendente e determina lo svolgimento delle proteine ad opera di una classe di proteine presenti nel cappuccio chiamate AAA (Unfoldase)

L’ubiquitina è una piccola proteina di 76 amminoacidi, del peso di 8 L’ubiquitina è una piccola proteina di 76 amminoacidi, del peso di 8.5 KDa Ubiquitina E’ una proteina altamente termo-stabile Ha una struttura globulare E’ caratteristica di tutte le cellule eucariotiche E’ altamente conservata; l’identità di sequenza tra l’ubiquitina umana e quella di lievito è pari al 87%

Sistema di coniugazione dell’ubiquitina L’ubiquitina viene attivata mediante formazione di legame tio-estere tra il gruppo COO- dell’ubiquitina ed una cisteina dell’enzima E1 (enzima attivatore dell’ubiquitina) in modo ATP-dipendente E1-Ubiquitina lega lega E2-E3 e trasferisce l’ubiquitina ad E2 (enzima che coniuga l’ubiquitina)

E3 (Ubiquitina ligasi) lega la poteina “target” (proteina che deve essere ubiquitinata) e catalizza l’aggiunta dell’ubiquitina al gruppo amminico epsilon della lisina La proteina target può essere mono-ubiquitinata o poli-ubiquitinata Nel caso di una poli-ubiquitinazione E2-E3 continuano a legare la proteina target e nuovi E1-Ubiquitina interverranno nel processo

(Really Interesting New Gene Categorie di Ubiquitina Ligasi E3 Dominio RING (Really Interesting New Gene Dominio HECT (Homologous to E6-AP C-terminus)

Le proteine possono essere mono-ubiquitinate o poli-ubiquitinate La mono-ubiquitinazione è coinvolta in vari processi come trascrizione, funzione degli istoni, endocitosi, traffico vescicolare La poly-ubiquitinazione può essere al livello delle lisine 48, 11 o 29 (coinvolta nella degradazione delle proteine tramite proteasoma) La poly-ubiquitinazione può essere al livello delle lisine 63 (meccanismi di riparo del DNA, risposta a stress, trasduzione del segnale)

Aggregati proteici provocano gravissime patologie umane Alzheimer, Huntington, malattia di Creutzfeldt-Jacob