Emivita delle proteine

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1 Emivita delle proteine Ornitina decarbossilasi: 30 min, HMGCoA red: ~ 2-4 h Possiedono alto turn over inoltre: Enzimi nella biosintesi dei nucleotidi timinici (Ribonucleotide red, timidilato sintetasi) Enzimi coinvolti nelle tappe limitanti delle vie metaboliche Proteine con difetti dovuti a mutazioni o folding errato Sequenze che regolano l ubiquitinazione o degradazione Regola dell N-terminale

2 Residuo N-terminale Emivita ipotizzata Met, Gly, Ala, Ser, Thr, Val Ile, Gln Tyr, Glu Pro Leu, Phe, Asp, Lys Arg > 20 ore 30 min 10 min 7 min 3 min 2 min Sequenze PEST Nei Pro ed Eucarioti indirizzano le proteine alla degradazione

3 Ubiquitina molto conservata nel corso dell evoluzione, famiglia Hsp Ubiquitinazione è processo reversibile: E3 e DUB Regolazione del catabolismo delle proteine a breve emivita (poliubiquitinazione) Regolazione trascrizione genica: Ubiquitinazione delle proteine istoniche, H2A prima proteina che è stato dimostrato essere Ub Fattori di trascrizione e RNA Pol II 2 geni codificanti per Ub: Poliubiquitina Monoubiquitina + proteine ribosomiali

4 Intermedio della reazione E1 è AMP-Ubiquitina Gly N-term dell Ub si lega al gruppo NH 2 ε della Lys nella proteina bersaglio

5 Lys 48 dell Ubiquitina è responsabile della formazione del legame isopeptidico fra Ubiquitine concatenate

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8 La natura gerarchica del processo mediato da Ubiquitina E1 E2 E3 substrati 26S proteasome

9 Enzimi E3 o ubiquitina ligasi Circa 600 geni, alta specificità di substrato 2 famiglie: HECT RING HECT Ring/U-box

10 Processi biologici influenzati da sistema Ubiquitina- Proteasoma sono: Progressione del ciclo cellulare (cicline, CDK) Oncogenesi/Soppressione tumorale (regolazione di p53) Trascrizione genica (NFkB) Sviluppo/Differenziamento Crescita/atrofia dei tessuti (ad es. cachessia nel muscolo) Flusso metabolico (es. HMGCoA reduttasi) Eliminazione proteine anomale Processamento degli antigeni MHC I

11 Progressione del ciclo cellulare (cicline, CDKs) Proteolisi delle cicline Le Cdks si associano in successione con cicline diverse per scatenare i diversi eventi del ciclo. L attività Cdk è in genere terminata dalla degradazione della ciclina.

12 I complessi ciclina-cdk sono inattivati da proteolisi regolata delle cicline. Questa distruzione avviene tramite un meccanismo dipendente da ubiquitina. Un complesso enzimatico attivato riconosce sequenze specifiche di aa sulla ciclina e attacca copie multiple di ubiquitina, marcando la proteina per la distruzione completa nei proteasomi. Due ubiquitina ligasi sono importanti nella distruzione delle cicline e di altri regolatori del ciclo cellulare.

13 L ubiquitinazione della ciclina M APC: anaphase promoting complex p27

14 Oncogenesi/Soppressione tumorale (regolazione di p53) p53 target genes: p21-waf1 Puma e Bax Mouse double-minute protein 2

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17 Recettori per androgeni e per estrogeni sono ubiquitinati e degradati Importante per la modulazione della trascrizione genica

18 Malattie correlate La sindrome di Angelman è correlata ad un danno a carico del gene UBE3A, che determina un difetto nella duplicazione cromosomica. La sindrome di Von Hippel-Lindau è indotta da danno genetico a carico di una E3 chiamata VHL tumor suppressor. La VHL è una malattia a carattere ereditario molto rara, caratterizzata dall'associazione di diverse forme di neoplasia La sindrome di Liddle è caratterizzata da una errata regolazione di un canale ionico epiteliale per il sodio che causa ipertensione. In altri casi, la patologia è indotta dall'accumulo di prodotti ubiquitinati ma non degradati all'interno dei cosiddetti corpi di inclusione. Tali accumuli possono consistere di: grovigli neurofibrillari nella malattia di Alzheimer; corpi di Lewy nella malattia di Parkinson: corpi di Lewy sono degli aggregati proteici anormali che si sviluppano all'interno delle cellule nervose; corpi di Pick nella malattia di Pick: si tratta di inclusioni intracellulari filamentose composte da neurofibrille, simili alle inclusioni osservate nella malattia di Alzheimer. corpi di Mallory nella malattia epatica alcolica: sono corpi eosinofili (alcolici) che rappresentano delle inclusioni citoplasmatiche formate da proteine fibrillari, osservate all'interno degli epatociti rigonfi