Post-translational
modifications
Modificazini post-taduzionali di
proteine
i
• A) Modificazioni proteolitiche
• B) Tramite modifica chimica delle
catene laterali degli aminoacidi
Page 1347
Immagine in microscopia elettronica di fibrille aggregate di
procollagene secrete dai fibroblasti nello spazio extracellulare
procollagene,
Page 1348
Rappresentazione schematica della aggregazione
i ttripla
in
i l elica
li d
dell pro-collagene
ll
Modifiche proteolitiche
•
•
•
•
•
•
•
Rimozione di peptidi segnale
13-36 residui (perlopiu’ idrofobici)
Si
Signal
l Recognition
R
iti P
Particle
ti l (SRP)
Translocon
Signal-peptidase
PRE proteine
PRE-proteine
PRE-Pro-proteine (es. insulina, collagene)
HIV-1 polyproteins. The organization of the HIV-1 gag and gag–
pol polyproteins.
Struttura 3D della proteasi di HIV, responsabile della scissione della
poliproteina virale nelle sue componenti mature
Tramite modifica chimica delle
catene laterali
l
li degli
d li aminoacidi
i
idi
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Acetilazioni
A
til i i
Metilazioni
Glicosilazioni
Idrossilazioni
Nucleotidilazioni
Fosforilazioni
l
ADP-ribosilazioni
Nitrazioni
Cross-linking con proteine
Legame covalente di cofattori
...
Page 1349
Rappresentazione schematica della biosintesi del procollagene nel
RER (NB: non e
e’ indicata la rimozione del peptide segnale)
Page 1350
I 4 passi nella reazione di auto-splicing delle inteine
Page 1351
Struttura 3D delle inteina matura Gyr A da M. xenopi in
cui Cys 1 e’ stata sostituita dal dipeptide Ala 0–Ser 1 (cispeptide
id b
bond).
d)
DEGRADAZIONE DELLE
PROTEINE
• Eliminazione di di proteine danneggiate il cui
accumulo sarebbe pericoloso per la cellula
• Controllo e regolazione del metabolismo, tramite
eliminazione di enzimi in eccesso e proteine di
controllo
• Il controllo della degradazione proteica e’
DINAMICO e importante tanto quanto il controllo
DINAMICO,
della biosintesi delle proteine
Semivite di alcuni enzimi epatici
•
•
•
•
•
•
•
•
Orinitina decarbossilasi
RNA polimerasi I
T aminotrasferasi
Tyr
i t
f
i
...
Aldolasi
GAPDH
Cyt
y b
Cyt c
0.2 h
1.3 h
2 0 h
2.0
...
118
130
130
150
h
h
h
h
Degradazione Lisosomiale
• Ca. 50 idrolasi lisosomiali attive a p
pH acido
(ca.5), tra cui le catepsine.
• Processo in genere NON-selettivo
• Endocitosi e vacuoli-autofagici
vacuoli autofagici
• Meccanismi protettivi dalla eccessiva
degradazione
g
lisosomiale in caso di “digiuno”.
g
Degradazione selettiva di proteine contenenti
la seq. KFERQ
• Diabete mellito
mellito, regressione muscolare
• Artrite reumatoide (rilascio di idrolasi
lisosomiali)
DEGRADAZIONE DI PROTEINE DIPENDENTE DA ATP
Page 1353
Struttura 3D della ubiquitina
Serie di reazioni che portano alla “ubiquitinazione” di una proteina
E1: enzima attivante l’Ubq
2 x 1050 res. Un solo tipo
Page 1354
E2: enzima coniugante
ca. 20 tipi nell’uomo, con un core
di 150 res conservato
E3: ubiquitina-proteina
q
p
ligasi
g
Molti E3, divisi in due famiglie:
* HECT-domain (circa 350 res)
* RING-finger (circa 60 res, Zn2+)
ognuna specifica per un sottogruppo
di enzimi E2
Page 1354
Struttura 3D della proteina E2 di Arabidopsis thaliana
Page 1355
La struttura 3D della tetra-ubiquitina. I legami isopeptide e i
residui di Lys48 in essi coinvolti sono indicati in colore arancio.
Page 1355
Immagine del proteosoma 26S (2.1 MDa) di Drosophila
melanogaster ottenuta per microscopia elettronica. Dimensioni
ca 450x190 Å
ca.
Struttura quaternaria del proteosoma 20S di
Page 1358
T acidophilum
T.
(150 x 110 Å)
Struttura cristallografica del proteosoma 20S di T.
Page 1358
acidophilum
Page 1359
Struttura cristallografica delle subunita’ a del
proteosoma 20S di T. acidophilum
Page 1359
Struttura cristallografica delle subunita’ b del
proteosoma 20S di T. acidophilum
Struttura cristallografica del proteosoma 20S di T.
acidophilum,
p
, in sezione
1 3 nm
1.3
Page 1358
5.3 nm
Page 1360
Struttura quaternaria del proteasome 20S di
lievito.
Page 1360
Struttura cristallografica del proteasoma 20S di
lievito
Page 1360
Struttura cristallografica del proteasoma 20S di
lievito Spaccato in sezione
lievito.
Proteolisi nel proteasoma 20S
•
•
•
•
Degradazione
D
d i
compartimentalizzata
ti
t li
t
Limitata alle sub β (1, 2, 5)
Specificita’ tripsinica e chimotrips.
Inibita da Ac-Leu-Leu-norLeucinale
(aldeide)
• Thr N-terminale
• N-ter nucleophile protease
Ruolo dei 19S caps
Ruolo dei 19S caps
• 18 subunita’
• Riconoscimento di proteine poli-ubiquitinilate
(8 subunita’ “lid”)
• 6 ATPasi,
ATPasi localizzate vicino agli anelli α
• Idrolisi di ATP per: unfolding delle proteine
bersaglio,
g , apertura
p
del poro
p
nel proteosoma
p
20S
• Deubiquitinazione (globale/per unita’: enzimi
DUB).
DUB)
• Possono associare transientemente altre
proteine regolatorie.
Page 1362
Struttura del regolatore PA26 di T. brucei
(PA26 sostituisce i caps 19S).
Assemblaggio dell’eptamero (α/β)7
Page 1362
Struttura del complesso formato da PA26
proteosoma 20S di lievito.
di T. brucei e p
Page 1363
Struttura della proteasi auto-compatimentalizzata
Cl P di E.
ClpP
E colili
