8.Lezione 5-11-2016
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I FATTORI TRASCRIZIONALI SONO REGOLATI 4. Regolazione da rilascio da membrana REGOLAZIONE DA RILASCIO DA MEMBRANA: il fattore SREBP Nell’uomo sono state identificate tre proteine nella famiglia, denominate SREBP1a, 1c e SREBP-2. Tutte le proteine della famiglia SREBP hanno una struttura tripartita simile che consiste di: 1) un dominio di legame al DNA N-terminale di circa 400 aminoacidi che ha una struttura HLH 2) una regione centrale di circa 80 aa idrofobica che contiene due segmenti transmembrana 3) una regione regolatoria C-terminale I GENI REGOLATI DALLE PROTEINE SREBP SREBP 2 e SREBP 1c regolano l’espressione di geni diversi. SREBP-2 attiva preferenzialmente i geni del metabolismo del colesterolo SREBP-1c attiva preferenzialmente i geni della biosintesi degli acidi grassi, dei trigliceridi e fosfolipidi. REGOLAZIONE DA RILASCIO DA MEMBRANA: il fattore SREBP Attivazione mediante proteolisi controllata L’attivazione avviene in 2 steps che sono regolati dagli steroli: S1P: una prima proteasi taglia SREBP nel sito 1 che si trova nel mezzo del loop che si affaccia nel lume del Golgi rompendo il legame covalente tra le due regioni transmembrana S2P:una seconda proteasi taglia il frammento N-Terminale all’interno del dominio transmembrrana rilasciando il dominio N-terminale maturo nel citosol S1P è sotto lo stretto controllo degli steroli LA PROTEINA SCAP (SREBP-cleavage-activating protein) L’attivazione del taglio proteolico richiede l’intervento della proteina SCAP che agisce come sensore del contenuto di colesterolo della membrana del RE. SCAP è una proteina integrale di membrana di 1,276-aminoacidi formata da due domini distinti: il dominio N-Term ha 8 eliche transmembrana 5 delle quali (2-6) comprendono il dominio SSD (STEROL-SENSING DOMAIN). Il dominio C-term (WD) media interazioni proteina-proteina e interagisce con la regione regolatoria C-term di SREBP. In presenza di steroli, SREB e SCAP si trovano nelle membrane del RE mentre S1P e S2P risiedono nelle membrane del Golgi. LA PROTEINA INSIG La ritenzione nel RE richiede l’interazione tra il SSD di SCAP e la proteina INSIG. Quando è presente nelle membrane del RE, il colesterolo si lega al dominio SSD di SCAP e induce un cambio conformazionale nel suo loop citosolico localizzato tra le eliche 6 e 7. Il cambio conformazionale aumenta l’affinità per la proteina INSIG e distrugge l’interazione di SCAP con il rivestimento COPII e ciò risulta nella ritenzione del complesso nel RE. In assenza di steroli SCAP e INSIG non interagiscono e il complesso è libero di essere incorporato nelle vescicole rivestite da COPII e di andare all’apparato del Golgi per essere processato. CONTROLLO TRASCRIZIONALE DEL METABOLISMO CONTROLLO TRASCRIZIONALE DELL’OMEOSTASI DEL GLUCOSIO Glucosio X Pancreas endocrino Insulina Glucagone Glucosio Glucosio Glicogeno Trigliceridi Fegato Tessuto adiposo REGOLAZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA Alti livelli di glucosio Promotore del gene dell’ insulina Una regione conservata di ∼340 bp a monte del sito di inizio della trascrizione è responsabile sia della tessutospecificità sia della regolazione metabolica del gene dell’insulina Inibizione della trascrizione del gene dell’insulina da prolungata esposizione al glucosio Glucotossicità: stress ossidativo induzione di JNK e attivazione di cjun dedifferenziazione delle cellule beta attraverso upregolazione di –cmyc Lipotossicità (diabete di tipo 2) produzione di ceramide azione indiretta attraverso attivazione di JNK azione diretta attraverso inibizione di PKB e traslocazione di FOXO1 nel nucleo che compete con PDX1 per il legame al promotore REGOLAZIONE DELL’ESPRESSIONE GENICA Bassi livelli di glucosio AZIONE DELL’INSULINA SUI TESSUTI PERIFERICI OMEOSTASI DEL COLESTEROLO FXR (farnesol X receptors) FXR KO -> alti livelli di acidi biliari nel sangue FXR inibisce CYP7A (colesterolo 7 idrolasi che serve per la sintesi degli acidi biliari) FXR attiva la trascrizione del gene BSEP (pompa di escrezione degli acidi biliari) Il ligando di LXR è oxysterol LXR (liver X receptors) LXRa KO -> sensibili a diete ricche di colesterolo LXR attiva ABC genes (aumentata escrezione di colesterolo) LXR attiva la trascrizione del gene ApoE LXR favorisce la formazione di HDL OMEOSTASI della GLUTAMINA •Lungs •Muscles Digiuno •Digiuno •Diabete •Diete ricche di proteine Nei tessuti periferici la deaminazione degli AA forma il glutamato che è convetito in glutamin attraverso la glutamina-sintasi. In questi tessuti l’espressione dell’enzima è attivata da glucorticoidi. la glutamina è il principale trasportatore si ammonio e viene portata al fegato dove viene convertita in urea o degradata o utilizzata nella sintesi di AA. Nel fegato l’attività della glutaminasi è sotto il controllo del cAMP CICLO DELL’UREA HNF4a regola il gene della OTC (HNF4a KO -> iperammoniemia) C/EBPa regola il gene della CPS-1 (C/EBPa KO -> iperammoniemia) Il catabolismo degli AA porta alla formazione di NH3 il cui accumulo tossico è prevenuto dalla trasformazione in urea nel fegato. 5 enzimi coordinano il ciclo dell’urea : (CPS-1), carbamoyl phosphate synthetase, (OTC) ornithine transcarbamoylase (ASS) argininosuccinate synthase, (ASL) argininosuccinate lyase e argininase. La regolazione trascrizionale dell’espressione di questi enzimi è sotto il controllo di CEBP, PPAR e HNF4
