CONTROLLO DEL METABOLISMO

Presentazione sul tema: "CONTROLLO DEL METABOLISMO"— Transcript della presentazione:

1 CONTROLLO DEL METABOLISMO
Università di Roma TOR VERGATA CL in Medicina Biochimica (Prof L. Avigliano) CONTROLLO DEL METABOLISMO

2 LIVELLI DI CONTROLLO DEL METABOLISMO
IMMEDIATO non richiede energia - flusso del substrato (controllato da Km) - regolazione allosterica prodotto (inibizione a feed back) metaboliti H+ ; Ca+2 A BREVE TERMINE (MINUTI) - RICHIEDE ENERGIA modificazione covalente (fosforilazione - defosforilazione di proteine) A LUNGO TERMINE (ORE) - RICHIEDE ENERGIA Modificazione dei livelli proteici tramite - biosintesi proteica - degradazione proteica

3 Controllo della glicolisi
A BREVE TERMINE - controllo allosterico - ciclo dei substrati A LUNGO TERMINE - modificazione covalente - modificazione dei livelli enzimatici

4 2 ADP (miochinasi)  ATP + AMP

5 Controllo allosterico
Fosfofruttochinasi ATP  AMP  Ca2+  CITRATO  H  F2,6BP F1,6bisP fosfatasi  AMP  F2,6BP Glicogeno fosforilasi ATP  AMP Ca2+  G6P Glicogeno sintasi  ATP  G6P

6 Controllo allosterico e Ciclo dei substrati Muscolo ATP/AMP  50
ATP/ADP  10 ATP 5 mM  10%4,5 mM AMP 0,1 mM  600% ,6 mM aumento di 6 volte dell’AMP comporta un aumento di 10 volte dell’attività della PFK contemporaneamente calo di 10 volte della attività della fosfatasi RISULTATO: aumento 100 volte flusso glicolitico

7 Meccanismo d’azione degli ormoni

8 SEGNALI CHIMICI EXTRACELLULARI
MECCANISMO GENERALE COMUNE CONTROLLO ORMONALE NEUROTRASMISSIONE OLFATTO GUSTO VISTA CRESCITA DIFFERENZIAMENTO

9 NATURA CHIMICA degli ORMONI
POLIPEPTIDICA insulina, glucagone, ormoni ipofisari paratormone AMMINOACIDICA (dalla tirosina) adrenalina, ormoni tiroidei caratteristiche (in blu) composti lipofili, STEROIDEA trasportatori ematici ormoni sessuali - recettori intracellulari corticosurrenalici 1,25-diidrossi colecalciferolo o 1,25 (OH)2 D3

10 I recettori per gli ormoni steroideI formano eterodimeri con
RXR recettore per l’acido retinoico (derivato Vit A) Extrac. citoplasma RXR Complesso coattivatore Trascrizione basale nucleo DNA

11 MECCANISMI DI TRASDUZIONE DEL SEGNALE DI ADRENALINA E DI ORMONI POLIPEPTIDICI

12 proteine G, adenilato ciclasi, fosfolipasi C
SEGNALE (ormone) RECETTORE (membrana) AMPLIFICAZIONE TRASDUZIONE (membrana) proteine G, adenilato ciclasi, fosfolipasi C SECONDI MESSAGGERI (citoplasma, membrana) AMPc, Ca2+ , inositolo 1,4,5,trifosfato, diacilglicerolo PROTEIN CHINASI; FOSFOPROTEIN FOSFATASI RISPOSTA CELLULARE attivazione enzimi, fattori di trascrizione, canali di membrana,

13 Recettore -adrenergico (R)
R + ormone  R..ormone conseguente cambio conformazionale del recettore DISATTIVAZIONE (se permane il legame R..ormone) 1. la “chinasi del recettore -adrenergico” riconosce la forma attiva 2. il recettore viene fosforilato (R-P) 3. la proteina -arrestina lega il R-P 4. si interrompe l’interazione con le proteine G

14 Subunità : lenta attività GTPasica (sec)
L’idrolisi del GTP funge da orologio incorporato che spontanemante riporta allo stato inattivo adenilato ciclasi inattiva adenilato ciclasi attiva La tossina colerica blocca nella forma attiva La tossina della pertosse inattiva il sistema

15 PROTEIN CHINASI Ser/Thr, Tyr
Premio Nobel 1992 Dal genoma si calcola differenti protein chinasi PROTEIN FOSFATASI

16 Glucagone R C Adrenalina Paratormone ACTH, LH, FSH ATP 2 + 2 membrana
cellulare adenilato ciclasi attiva ATP cAMP Fosfodiesterasi inibita da caffeina teofillina AMP R C Protein chinasi A PKA (C2R2 ) fosforila residui di Ser + 4 cAMP 2 -cAMP + 2 proteina fosfoproteina + ATP fosfatasi EFFETTI FISIOLOGICI

17 REIDRATAZIONE CON SALI E GLUCOSIO
A1 + A2 A Tossina colerica 5 subunita B B B si lega alla membrana della mucosa intestinale A entra all’interno della cellula e blocca proteine G nella forma attiva catalizza la ADP ribosilazione delle proteine G Subunità -Arg-Ribosio -P-P Ribosio - Adenina (ADPribosio) AMPc 100 volte più elevato  PKA apertura canali per il Cl- ed eccessiva perdita di NaCl e H2O Diarrea con perdita di 1 litro/h acqua ricca di sali REIDRATAZIONE CON SALI E GLUCOSIO

18

19 Fosfatidil inositolo 4,5 bisfosfato (PIP2)
acetilcolina, vasopressina, ossitocina, neurotrasmettitori membrana Fosfatidil inositolo 4,5 bisfosfato (PIP2) FOSFOLIPASI C diacilglicerolo (DAG) (apolare) regolatore di PKC- Ca2+ fosforila Ser/Thr inositolo 1,4,5,trisfosfato (IP3) (polare idrosolubile)  Rilascio di Ca2+ dal R.E. Protein chinasi C (PKC) forma solubile PKC- Ca2+ trasloca sulla membrana secondi messaggeri sinergici

20 Recettore dell’insulina
Tetramero 22

21 IRS-1 substrato 1 del recettore dell’ insulina
P p IRS-1 substrato 1 del recettore dell’ insulina trasporto glucosio muscolo, tessuto adiposo GLUT-4 biosintesi glicogeno acidi grassi proteine effetti mitogeni, espressione genica membrana

22 Muscolo GLUT 4 immagazzinato dentro vescicole intracellulari L’insulina e/o l’esercizio fisico promuovono la traslocazione di GLUT-4 sulla membrana plasmatica

23 IPOGLICEMIA  GLUCAGONE
 Glicogenolisi attivata fosforilasi, inibita glicogeno sintasi  Gluconeogenesi attivata fruttosio 1,6bisfosfatasi inibita fosfofruttochinasi IPERGLICEMIA  INSULINA Importo glucosio (GLUT 4)  Glicogenolisi inibita fosforilasi, attivata glicogeno sintasi  Glicolisi

24 protein chinasi A (PKA)
GLUCAGONE, ADRENALINA  adenilato ciclasi cAMP protein chinasi A (PKA) GLICOGENO SINTASI-P (inattiva) fosforilasi chinasi ()4 subunità catalitica   siti di fosforilazione  calmodulina (lega Ca2+)  FOSFORILASI b inattiva FOSFORILASI a attiva PROTEIN FOSFATASI -P (inattiva)

25 controllo covalente ormonale controllo allosterico immediato
Fosforilasi chinasi 2 ATP 2 ADP Fosfoprotein fosfatasi Forma R attiva Forma T poco AMP ATP G6P -P P- Fosforilasi a Fosforilasi b controllo covalente ormonale non soggetto a regolazione allosterica ATP/AMP controllo allosterico immediato dipende da carica energetica regolazione allosterica scavalcata da quella ormonale se è richiesta risposta prolungata

26 Insulina induce defosforilazione
attiva - PROTEIN FOSFATASI - GLICOGENO SINTASI forma defosforilata attiva denominata: Forma I indipendente da regolazione allosterica viceversa Glicogeno sintasi poco attiva nella forma fosforilata denominata: Forma D dipendente da regolazione allosterica

27 F6P + ATP F2,6 bisP + H2O Gluconeogenesi epatica
- Fosfofruttochinasi-2 (PFK-2) - Fruttosio 2,6bisfosfatasi-2 (FBPasi-2) Domini diversi dello stesso enzima bifunzionale enzima defosforilato fosfoenzima F6P + ATP F2,6 bisP + H2O Attiva PFK Inibisce FBPasi

28 aumenta secrezione di glucagone aumenta cAMP
IPOGLICEMIA  aumenta secrezione di glucagone aumenta cAMP aumenta il livello di fosforilazione inibita PFK-2 - attivata FbisP-2 calo dei livelli F2,6bisP  inibizione fosfofruttochinasi  attivazione fosfofruttobisfosfatasi  gluconeogenesi -  glicolisi AUMENTA GLICEMIA