proteine V LEZIONE

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Type I
2 α1 (I) + 1 α2
(I)
osso, tendini, fibrocartilagine derma, cornea
Type II
3α
α1 (II)
nucleo pulposo, cartilagine ialina
Type III
3α
α1 (III)
parete intestinale ed uterina
Type IV
3α
α1 (IV)
Membrane endoteliali ed epiteliali
Type V
cornea, placenta, osso, valvole cardiache
2α
α1 (V)+ α2 (V)
Type VI
Contenuto nel tessuto interstiziale, è associato
α1(VI)+ α2(VI)+ al collagene di tipo I
α3(VI)+α
α4(VI),
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Contengono idrossiaminoacidi.
idrossiaminoacidi.
Sono glicosilate
Quasi tutte le catene non contengono Cys
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Organizzazione delle fibre di
collageno
•Le unità di tropocollageno sono
disposte in file parallele.
•In ciascuna fila le unità sono separate
da spazi che corrispondono a circa 1/7
della loro lunghezza
( 35-40 n).
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67 nm
•Le unità di file parallele ed adiacenti
non sono sovrapposte ma risultano
sfalsate di circa 1/4 della loro
lunghezza (67nm).
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35-40
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Biosintesi e maturazione del
collageno
1) Nel lume del
reticolo
endoplasmico
rugoso dei
fibroblasti
vengono
sintetizzate le
catene pro-α
α.
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Il prodotto primario della biosintesi del
collageno nei fibroblasti è
rappresentato dalle catene pro-α
α
polipeptidi ricchi di prolina e glicina con
un p.m. di circa 100.000 daltons.
Le catene pro-a1 e pro-a2 vengono
sintetizzate nel rapporto di 2:1.
Verosimilmente anche i loro mRNA
sono nel rapporto di 2:1.
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La composizione aminoacidica dei
telopeptidi è diversa da quella del
collageno:
-l'idrossilisina è assente;
-l'idrossiprolina è in conc. molto
basse;
-la glicina non si trova ogni terza
posizione;
-è presente la cisteina.
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Le catene pro-α
α subiscono una
serie di modifiche co-traduzionali
e post-traduzionali
In sede Cellulare
Idrossilazione
Glicosilazione
In sede Extra-Cellulare
Proteolisi
Assemblaggio Legami crociati
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Nel lume del reticolo endoplasmico
rugoso
La prima tappa nella maturazione del
collageno consiste nella idrossilazione
delle prolina e delle lisine catalizzate
da:
lisil idrossilasi
prolil idrossilasi
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Prolil idrossilasi specificità
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La reazione di idrossilazione delle
lisine è essenzialmente analoga a
quella della idrossilazione delle
proline.
Anche l'enzima lisil idrossilasi
richiede ascorbato per
mantenere ridotto il Fe del suo
sito attivo
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L'acido ascorbico Vitamina C è
indispensabile per l'attività della prolil
idrossilasi e della lisil idrossilasi ,
mantenendo il Fe2+ presente sugli
enzimi nello stato di ossidazione +2.
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La carenza di Vitamina C
impedisce la formazione dei
residui di idrossiprolina ed
idrossilisina; ciò impedisce il
corretto assemblaggio delle
fibre di collageno.
Una dieta priva di Vit.C provoca lo scorbuto.
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SCORBUTO
-
Avitaminosi
-Sintomi
lesioni cutanee
emorragie gengivali.
fragilità vasale
ematomi
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lesioni cutanee
ematomi
emorragie gengivali.
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Malattia molto grave nel passato. Colpiva particolarmente i
marinai durante le lunghe Navigazioni. Più della metà
dell’equipaggio di Vasco da Gama muore di scorbuto
durante la prima esplorazione intorno al Capo di buona
speranza(1497-99)
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Samuel
Smith &
Benjamin
Walford,
1697.
Prima descrizione della malattia dal diario del
comandante J.Cartier nel 1536 durante
l'esplorazione del fiume S.Lorenzo.
S.Lorenzo.
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"Molti avevano la pelle
coperta di macchie di
sangue color porpora
che si estendevano
dalle caviglie ai
ginocchi e alle cosce,
alle spalle ed al collo.
La loro bocca mandava
un cattivo odore e le
loro gengive divennero
così guaste, che tutta
la carne ne cadde, fino
alla radice dei
denti......."
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La prima sperimentazione clinica e’ attribuita a Lind
(1753), che era rimasto stupito per l’alto numero di
perdite dovute a scorbuto in un viaggio per nave
intorno al mondo (1,055 uomini su 1,955 imbarcati)
Seleziono’ 12 pazienti con scorbuto, cui diede la
stessa dieta. Dopo averli suddivisi in sei coppie,
aggiunse diversi supplementi solamente a uno dei
due membri della coppia (sidro, “elisir”, aceto,
acqua di mare, una miscela di aglio, senape e rafano,
e arance e limoni)
Solamente coloro che ricevettero arance e limoni
migliorarono visibilmente e furono considerati guariti
in sei giorni
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Nel lume del reticolo endoplasmico
rugoso
Glicosilazione di
alcuni residui di
idrossilisina:
Glucosio e galattosio
vengono aggiunti
dagli enzimi
galattosil transferasi
glucosil transferasi
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Carboidrati (glucosio e galattosio)
conferiscono rigidità alla molecola
0.5% in pelle
4% in cartilagine
>10% in lamina basale
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Nelle cisterne dell'apparato del
Golgi formazione della triplice elica
con formazione dei ponti S-S tra i
telopeptidi C terminali
s
s
s s
s s
s
s
s s
s s
C-Terminal
N-Terminal
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Formazione del procollageno
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Secrezione del procollageno
nella matrice extracellulare
Proteolisi dei telopeptidi N e C terminali
ad opera degli enzimi procollageno
peptidasi I e II formazione del
TROPOCOLLAGENO
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Assemblaggio delle molecole di
tropocollageno:
formazione delle microfibrille
Formazione delle fibre mature per
l'instaurarsi dei legami crociati.
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Le fibre di collageno sono stabilizzate,
non solo dai legami H tra catene
polipeptidiche all'interno della triplice
elica, ma dalla formazione di legami
covalenti "legami crociati" che si
formano tanto all'interno delle singole
molecole di tropocollageno, che tra le
varie molecole che costituiscono la
fibra.
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Legami intra- ed inter-molecolari
covalenti Lys-Lys
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Lisil ossidasi
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• Enzima: lisil amino ossidasi
• Lys + Lys ---> aldeide + aldeide ---> crosslink aldolico
• Lys + Lys ---> Lys + aldeide ---> cross-link
lysinorleucine (Base di Schiff)
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La quantità dei legami crociati del
collageno presente in un dato tessuto
aumenta con l'età dell'animale.
Le fibre di collageno neoformate
presentano una scarsa resistenza alla
trazione.
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Il turnover del collageno si calcola
dall’escrezione urinaria di idrossiprolina.
In un individuo adulto è stata calcolata
un’escrezione di 300 mg/die di
idrossiprolina corrispondenti alla
demolizione di 2,25 g di collageno.
In un uomo adulto il contenuto di
collageno e circa 3000 g, quindi si può
calcolare un’emivita
di 60-70 giorni.
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Turnover del collageno
Il turnover del collageno nei
tessuti dell'adulto è molto lento.
L'emivita della proteina è di
circa 60-70 giorni.
Il turnover del collageno è modulato
"in vivo" da ormoni e dallo stato
nutrizionale.
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Il collageno è demolito da specifiche
collagenasi
collagenasi animali- tissutali
Collagenasi batteriche
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COLLAGENASI TISSUTALI
Prodotte da diversi tessuti (epiteliale,
mesenchimale, cellule della sinovia,
leucociti etc.) scindono il collageno
tagliando le molecole di tropocollageno in
2 frammenti 1/4 (25%) e 3/4 (75%).
Siti di attacco:
-Gly-Ilenelle catene α1
-Gly-Leunelle catene α2
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I frammenti delle molecole di
tropocollageno si “svolgono”
spontaneamente alla temperatura
corporea e possono essere scissi da
altri enzimi proteolitici
Le collagenasi tissutali sono secrete
in forma inattiva di procollagenasi e
vengono attivate per rimozione di un
frammento N-terminale
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I frammenti delle molecole di
tropocollageno si “svolgono”
spontaneamente alla temperatura
corporea e possono essere scissi da
altri enzimi proteolitici
Le collagenasi tissutali sono secrete
in forma inattiva di procollagenasi e
vengono attivate per rimozione di un
frammento N-terminale
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La velocità di turnover diminuisce
progressivamente nell'invecchiamento.
Le fibrille di collageno giovane sono
demolite più facilmente dalle
collagenasi.
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Sito di attacco
X-GlyGly-ProPro-Y
Scinde le catene del collageno in più di
200 siti.
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Collagenopatie
•DISORDINI NELLA SINTESI
E FORMAZIONE DEL
COLLAGENO
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Collagenopatie:
– Insufficiente contenuto di collageno
– Eccessivo contenuto di collageno
– Insufficiente riassorbimento di
collageno
– Eccesivo riassorbimento di collageno
Qu
ant
i ta
tiv
e
– Presenza di collageno chimicamente
e/o morfologicamente anormale.
Qu
a
li
ta
ti
ve
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Anomalie genetiche del collageno
Mutazioni che portano a delezioni o
inserzioni di un aminoacido
Difettosa sintesi di un tratto della
catena proteica.
Disordini nella modifiche posttraduzionali (idrossilazione di proline
e/o lisine)
Difetti negli enzimi coinvolti nelle
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modifiche post-traduzionali
IL collageno è una proteina ubiquitaria
pertanto i suoi disordini portano ad un
significativo deterioramento della
integrità strutturale e funzionale di
numerosi tessuti ed organi.
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PRINCIPALI COLLAGENOPATIE
Sindromi di Ehlers-Danlos
Osteogenesis imperfecta
Sindrome di Marfan
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Sindromi di Ehlers-Danlos
• 10 fenotipi differenti.
• Difetti post-translazionali con procatene α normali.
• Segni clinici più comuni: Iperelasticità
e fragilità della pelle, Difficile
guarigione delle ferite, Facilità alle
contusioni, Iperestensibilità delle
articolazioni.
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• Tipo IV, autosomica dominante (ecchimosi
diffuse, pelle translucida), probabile difetto
del collagene Tipo III. Ridotti livelli di
idrossiprolina ed idrossilisina: probabili
alterazioni dei legami crociati.
• Tipo VI, autosomica recessiva
(iperestensibilità delle articolazioni, pelle
elastica e scoliosi), difetto di lisil
idrossilasi. Fibre di collageno con un
ridotto diametro. Legami crociati meno
stabili.
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Tipo VII, autosomica recessiva. Deficit
di procollageno peptidasi I (amino
peptidasi). Il collageno estratto dalla
pelle è 4 volte più solubile in soluzioni
acquose di quello dei controlli Marcata
ipermotilità delle articolazioni,
dislocazione dell’anca
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Osteogenesis imperfecta
• A carico di collageno tipo I
• Disordine generalizzato del tessuto
connettivo che interessa l’osso, i
tendini, la sclera, la dentina. Sintomo
principale, fragilità ossea
• Fragilità ossea, osteoporosi, tendini sottili e fragili, difetti di udito,
sclera sottile.
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Osteogenesis imperfecta
• Tipo I, autosomica dominante
(mutazioni multiple) con scoliosi,
deformazione delle ossa lunghe, sclera
blu, sordità
• Tipo II, autosomica recessiva (Gly->Arg in α1), fatale (fratture multiple alla
nascita)
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Osteogenesis imperfecta
• Tipo III, autosomica recessiva (Gly->Arg sporadica in α1), deformazione
delle ossa lunghe, dentatura scarsa,
sclera blu
• Tipo IV, autosomica dominante (Gly->Ser in α 1), osteoporosi precoce
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SINDROME DELLA PELLE FLOSCIA
(CUTIS LAXA)
•Caratteristica per la presenza di
un’epidermide pendula e molle.
•Deficit di lisil ossidasi. Scarso
numero di legami crociati nel
collageno ed elastina.
•Ereditarietà: Autosomica recessiva;
Autosomica dominante;Recessiva
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legata al cromosoma X.
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•Segni Clinici: Presenza di ernie
e diverticoli nel tratto gastrointestinale ed urinario; enfisema
polmonare.
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LATIRISMO
Malattia indotta negli animali da somministrazione
di β-aminoproprio-nitrile (βAPN). Sostanza
contenuta nei semi della leguminosa Lathiris
odoratus.
Il βAPN inibisce l’enzima lisil ossidasi, legandosi
covalentemente alla proteina enzimatica
conseguenza: mancata o ridotta formazione di
legami crociati nel collageno ed elastina.
Segni clinici: Deformazione della colonna
vertebrale; demineralizzazione ossea;
dislocazioni articolari.
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SINDROME DI MENKE (SINDROME DEI
CAPELLI D’ACCIAIO)
Ereditarietà:Recessiva legata al cromosoma X
Deficit nel trasporto cellulare di Cu, ridotta
attività della lisil ossidasi
Segni Clinici:
-Anomalie del tessuto connettivo: arterie
tortuose e fragili; ritardato accrescimento,
alterazioni ossee;
-Anomalie di altri tessuti ed organi: deficienza
muscolare; ipotermia.
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SINDROME DI MARFAN
•Difetto biochimico: Mutazione del
gene della fibrillina.Componente delle
microfibrille di elastina.
•Ereditarietà: Autosomica dominante;
•Segni Clinici:Alterazioni Scheletriche
(aracnodattilia) difetti oculari;disturbi
cardio-vascolari;rottura dell’aorta.
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