Proteine da stress e chaperon molecolari
|
|
- Amanda Papi
- 8 anni fa
- Visualizzazioni
Transcript
1 Proteine da stress e chaperon molecolari Sono state recentemente descritte alcune proteine che sono coinvolte in generale nel ripiegamento di altre proteine. Furono, in origine, descritte come proteine da shock termico. Per esempio (vedi figura), nelle cellule di Drosophila, è normalmente sintetizzata una proteina di P.M la cui concentrazione aumenta notevolmente per esposizione della cellula a temperature di 35 e 37 C. Cioè assistiamo ad un calo di sintesi delle altre proteine della cellula e i dispositivi deputati alla sintesi proteica lavorano ad elevati regimi per la sintesi della proteina di P.M Tale proteina è stata contraddistinta con la sigla hsp70 (heat shock protein). Addirittura si possono osservare dei rigonfiamenti, indotti dall aumento di pochi gradi di temperatura, sui cromosomi delle cellule di Drosophila (1974). In tali rigonfiamenti viene innescata una aumentata sintesi di RNA messaggero che codifica hsp70.con queste premesse è stato dimostrato che le hsp sono proteine prodotte da tutte le cellule in risposta, non solo ad un aumento della temperatura, ma anche in risposta ad una varietà di stimoli o agenti tossici (metalli pesanti, alcoli e varie tossine metaboliche). Si è arrivati alla conclusione che le hsp rappresentano un meccanismo generale di difesa delle cellule. Altrettanto generale è il loro tipo di intervento. 8
2 Le proteine da stress possono essere indotte da: Fattori ambientali Shock termico Metalli pesanti di transizione Inibitori del metabolismo energetico Analoghi degli amminoacidi Agenti chemioterapici Stati patologici Infezioni virali Febbre Infiammazioni Ischemia Lesioni da ossidanti Neoplasie Fattori cellulari normali Ciclo di divisione cellulare Fattori di crescita Sviluppo e differenziamento A) Le hsp sono altamente conservate Confrontando la struttura primaria (sequenza amminoacidica) di molte hsp si è giunti alla conclusione che presentano un elevata omologia di sequenza. È chiaro che le hsp (o proteine da stress, più in generale) devono essersi conservate lungo tutto il corso dell evoluzione e probabilmente hanno svolto una funzione analoga ed importante in tutti gli organismi. Struttura primaria di hsp-70 N Dominio ATPasico Dominio di riconoscimento del substrato C 450 AA Esiste una forte omologia tra le varie chaperonine. 200 AA B) Le hsp sono costitutive e/o indotte Molte proteine da stress si esprimono anche normalmente, e quindi non soltanto in cellule sottoposte a stress o traumatizzate. È possibile dividerle in due gruppi: quelle costitutive (espresse in condizione di crescita normale), e quelle indotte (solo in cellule sottoposte a stress). Come mai tanti stimoli tossici di natura così diversa generano la sintesi più o meno della stessa proteina (o di una famiglia di proteine simili)? Gli agenti stressanti sono, in genere, denaturanti nei confronti delle proteine cellulari, e le proteine da stress difendono dalla denaturazione l apparente generalità delle proteine. Ecco quindi identificato un comune denominatore. Infatti Richard Voellmy e Alfred Goldberg dimostrano che l iniezione di proteine denaturate in cellule viventi basta per indurre una risposta allo stress. La sintesi proteica è ovviamente della massima importanza per la vitalità cellulare. Fu dimostrato che la hsp70 si accumula nel nucleolo e controlla il corretto assemblaggio delle numerose proteine ribosomiali. 9
3 Ripiegamento delle proteine e proteine da stress Le proteine si ripiegano, in genere, spontaneamente, ma una certa percentuale può seguire spontaneamente una via che porta a proteine non funzionali. In presenza, invece, di proteine da stress (che sono poi riciclate), il ripiegamento è sempre corretto. Espletando tale funzione, tali proteine sono anche denominate chaperon molecolari o chaperonine (chaperon = accompagnatore, assistente). È stato dimostrato che tale processo ha un costo in termini di energia. Infatti le chaperonine possiedono una specifica proprietà enzimatica: sono ATP-asi, cioè scindono ATP, che è consumato, in ultima analisi, per assistere il corretto ripiegamento di proteine. 10
4 hsp10 e hsp60 E stato dimostrato che l assenza di due proteine di P.M e 60000, nei batteri, rende questi incapaci di provvedere alla crescita di piccoli virus, dipendenti dalla macchina cellulare dei batteri stessi. Tali proteine vengono denominate gro-el e gro-es. L assemblaggio del batteriofago λ (una specie di siringa che contiene DNA fagico) avviene separatamente per la testa e la coda. È il primo stadio di assemblaggio della pro-testa che viene assistito dalle gro-el e gro-es. La gro-el è una delle proteine più abbondanti dell E.coli. (vedi pag.8) Proteine con omologia di sequenza con le gro- EL e le gro-es sono state identificate nei mitocondri di cellule superiori (anche nei cloroplasti). Sono state denominate hsp-10 e hsp-60. Nei cloroplasti esiste una proteina omologa della gro-el che assiste il ripiegamento dell importante enzima oligomerico che fissa la CO 2 nelle piante superiori (ribulosio bis-fosfato carbossilasi). Nei mitocondri la hsp-60 forma due anelli sovrapposti, ciascuno costituito da 7 membri. Nei mitocondri esiste anche la hsp70 e le tre proteine, hsp , cooperano per il corretto ripiegamento (che consuma ATP) delle proteine importate. Esiste inoltre la proteina Bip (Binding Immunoglobulin Protein), che assiste il corretto ripiegamento delle immunoglobuline destinate alla secrezione. Più in generale assistono il ripiegamento delle glicoproteine prodotte nel reticolo endoplasmatico. 11
5 Nucleoplasmina L assemblaggio del nucleosoma nelle cellule eucariote è un processo estremamente complesso. È stato dimostrato che una proteina denominata nucleoplasmina (una proteina acida che è stata isolata dal nucleo dell oocita di Xenopus laevis), insieme alla topoisomerasi I, controlla l assemblaggio dei nucleosomi. Tale proteina si lega infatti agli istoni, ma non al DNA, né ai nucleosomi. La nucleoplasmina partecipa quindi a tale processo agendo da chaperon molecolare. hsp-90 e virus oncogeni Il virus del Sarcoma di Rous è responsabile della comparsa di proprietà tumorali (vedi più avanti: proto-oncogeni). Tale virus codifica un enzima denominato pp6012c, che è una tirosin cinasi. Tale enzima si associa nel citoplasma con due proteine, la p50 e una hsp-90. Quando è legato ad esse si trova inattivo come enzima. Il pp60src individua i suoi substrati nella membrana cellulare (vinculina e talina) ed è attivo quando si staccano le altre due proteine. È stato inoltre dimostrato che l hsp-90 è normalmente legata ai recettori per gli ormoni seroidei. Altre Chaperonine: [da TIBS (1994)] CCT o TCP-1 È una chaperonina abbondante nel citosol di eucarioti. È coinvolta nel ripiegamento della tubulina (CCT = Cytosol Chaperonin of Tubulin) e di altre proteine. Presenta un omologia del 45% con l omologa chaperonina trovata negli Archebatteri, per cui la CCT ha una funzione conservata nell arco dell evoluzione. Ha un peso molecolare di circa Da, ma è alquanto diversa dalla gro-el, anch essa di P.M CCT sembra essere la più importante chaperonina esclusiva del citosol. Ne sono note ben 7 differenti tipi (α, β, γ, δ, ε, ζ, η). 12
6 da Le Scienze luglio 1993 Sec-B [da TIBS 20, (2) 65 (1995)] È stata scoperta la chaperonina che assiste la secrezione di proteine da parte dei batteri: si tratta della Sec-B, di MW = È esclusiva dei procarioti. È dedicata al ripiegamento di proteine destinate ad essere secrete all esterno. Interagisce con Sec-A, di membrana, che è una ATPasi, per esportare effettivamente le proteine. Sec-B non presenta attività ATPasica. 13
7 Induzione delle proteine BIP Alcune chaperonine (o proteine da stress) sono costitutive, cioè sono sempre presenti nella cellula. Altre sono inducibili in risposta a stress. È stato studiato in dettaglio (vedi articoli di D. J. Sweet, Current Biology ) il processo di induzione delle BIP (Immunoglobulin Binding Protein) che, come abbiamo visto (pag.11) accompagnano il ripiegamento delle proteine prodotte nel lume del reticolo endoplasmatico. Le immunoglobuline secrete dalle plasmacellule sono controllate da tali BIP, ma la loro azione è estensibile alla generalità delle proteine secrete dalle cellule e generalmente prodotte all interno del reticolo endoplasmatico (ER). Più oltre (vedi pag.28) ci occuperemo dell importantissimo processo di glicosilazione delle proteine che avviene nell ER. La sintesi di BIP è incrementata in tutte quelle situazioni che portano all accumulo di proteine nell ER. Questo può avvenire quando il livello di glicosilazione (che pure esso contribuisce ad un corretto ripiegamento) diminuisce: esiste infatti una sostanza, la tunicamicina, che è uno specifico inibitore della glicosilazione. Se si trattano cellule in coltura con tunicamicina, si osserva un incrementata sintesi di BIP. Il gene che codifica le BIP, nel lievito, è denominato KARK2. E stato descritto nei dettagli il promotore di tale gene: Struttura del promotore del gene KARK2 HSE = heat shock element. A tale sequenza nucleotidica si lega una proteina fosforilabile, denominata Heat Shock transcription Factor (HSF). Vedremo il processo che porta alla fosforilazione di tale HSF che, nella forma fosforilata, si lega a tale zona (HSE) del promotore inducendo, in ultima analisi, la trascrizione del gene BIP con produzione del relativo RNA messaggero. Tutto questo si tradurrà in sintesi proteica della BIP nel lume del reticolo endoplasmatico. UPR = unfolded-protein response element, la cui presenza è importante nel promotore per assicurare la risposta alla presenza di proteine in stato unfolded. Esistono poi i consueti TATA box. Ricordiamoci quindi che esiste un HSF che si lega, quando è fosforilato, al promotore BIP, e quindi tale HSF fa da cinghia di trasmissione tra ER e gene da trascrivere. Chi fosforila l HSF? Sono stati descritti in dettaglio dei recettori proteici che risiedono nella membrana del reticolo endoplasmatico. Sono proteine transmembrana, con proprietà del tutto simili ad altri recettori della membrana plasmatici: possiedono una parte N terminale che protrude nel lume dell ER; un dominio transmembrana e un dominio citoplasmatico con attività proteina cinesica. Si tratta dell Ire 1 p (Inositol Reticolum Endoplasmic, perché identificato in precedenza come recettore per la crescita in assenza di Inositolo). Il recettore del reticolo endoplasmatico è una proteina di peso molecolare putativo Struttura del recettore del reticolo endoplasmatico Ire 1 p All N-terminale contiene una sequenza segnale, tipica delle proteine dell ER. Nella parte luminale contiene 4 siti di glicosilazione (sono precisamente identificabili: trattasi delle sequenze Asn-X-Ser, dove l asparagina è glicosilata all N, vedi pag.28). Contiene il solito dominio transmembrana, facilmente identificabile perché costituito da amminoacidi idrofobici. Nella parte C-terminale esiste il dominio di tipo cinasico. Più avanti classificheremo ben 8 subdomini nelle proteine cinasi, in base alla sequenza amminoacidica. Il dominio dell Ire 1 p è simile alla cdc-2, che determina l ingresso in mitosi di una cellula (vedi pag.127), e sembra essere più una Ser/Thr cinasi che una Tyr cinasi. 14
8 La struttura del recettore Ire 1 p è omologa ai noti recettori per EGF e per PDGF che sono recettori della membrana plasmatica.con la descrizione di questi elementi (HSE su promotore del gene fattore di trascrizione fosforilabile HSF recettore Ire 1 p) è stato formulato un modello per la trasmissione del segnale per indurre la sintesi di BIP nel reticolo endoplasmatico: Il recettore ha il dominio luminale (che guarda cioè il lume del reticolo endoplasmatico) che normalmente lega le BIP e, in tale situazione, non può dimerizzare. Se le BIP sono impegnate nel folding di proteine, tali BIP abbandoneranno i recettori Ire 1 p, che dimerizzano. In tale stato di aggregazione viene attivata l attività proteina cinasica della parte citosolica e il fattore proteico HSF è fosforilato. L HSF fosforilato si lega alla sequenza nucleotidica HSE sul promotore per il gene che codifica BIP. Questo rappresenta un esempio interessante di trasmissione di segnale intracellulare (dall ER al nucleo). Ruolo della calnexina nel reticolo endoplasmatico Il corretto ripiegamento (folding) delle glicoproteine del reticolo endoplasmatico non dipende soltanto dalle BIP. È stata descritta un importante proteina la calnexina che attraversa la membrana del reticolo endoplasmatico e che lega calcio, pur non appartenendo alla superfamiglia delle calmoduline. La calnexina si lega al polipeptide nascente: per esempio è stato dimostrato che, durante l assemblaggio dell importante complesso maggiore di istocompatibilità di classe I (MHC I), la catena pesante dell MHC resta legata alla calnexina.la calnexina, in particolare, sembra riconoscere la parte glucidica delle proteine. Vedremo (vedi pag.28) che sulle proteine neosintetizzate è trasferito un oligosaccaride legato ad asparagina formato 14 residui glucidici (in maggioranza mannosio = 9 residui) che subisce rielaborazione, restando legato all asparagina un nocciolo di 5 residui. Tale nocciolo glucidico è riconosciuto dalla calnexina. La tunicamicina, che inibisce la sintesi dell oligosaccaride, impedisce il legame delle proteine alla calnexina. La calnexina da sola non è sufficiente per un corretto ripiegamento. Sono necessarie anche le BIP e l attività enzimatica proteina disolfuro isomerasi (PDI, vedi pag.5). La seguente illustrazione è tratta da una recente pubblicazione (C. Hammond & A. Helenius, Current Biology, 3, 884, 1993): 15
9 Sequenza riconosciuta dalle BIP L. M. Gierasch (Current Biology, 4, 173,1994) ha descritto il processo di riconoscimento da parte delle BIP. Le sequenze proteiche riconosciute, e quindi legate, dalle BIP sono rilasciate in seguito ad esposizione con ATP. In pratica, se si fa percolare su di una colonna cromatografia legante BIP una miscela di peptici, si avrà il legame con molti peptici effettivamente legati alle BIP. Dall analisi dei peptici rilasciati per trattamento con ATP, si è giunti alla conclusione che la BIP riconosce la seguente sequenza di 7 amminoacidi: Hy Trp/X Hy X Hy X Hy dove: Hy indica un amminoacido idrofobico, frequentemente Trp, Leu o Phe X indica un qualsiasi amminoacido In pratica ogni due amminoacidi, uno è idrofobico. È possibile constatare che gli amminoacidi idrofobici sono il bersaglio dell azione della BIP. Questo è, in linea teorica, corretto perché la denaturazione delle proteine è accompagnata dall esposizione all esterno della macromolecola degli amminoacidi idrofobici, che normalmente sono relegati nel nucleo idrofobico interno alla macromolecola proteica. Quindi la chaperonina vede, o meglio, si lega a tali amminoacidi e opera verso la rinaturazione. Inserto: NiceProt View of SWISS-PROT: Q9LKR3 (Bip 1) Inserto: NiceProt View of SWISS-PROT: Q00613 (HSF 1) La gabbia di Anfinsen R. J. Ellis (Current Biology, 4, 633, 1994) ha ipotizzato un modello per un corretto ripiegamento di proteine ad opera delle chaperonine 60 (Gro EL in E. coli) e 10 (Gro ES in E. coli) che prevede la formazione di un doppio anello (7 + 7 subunità) di chaperonina 60 che legherà 14 molecole di ATP. È stato dimostrato che, in seguito all idrolisi dell ATP, la chaperonina subisce un netto cambio conformazionale. La chaperonina 10 forma invece un solo anello di 7 subunità. 16
10 17
11 Modifiche post-sintetiche delle proteine La proteina viene prodotta sui ribosomi. Dopo può subire modifiche post-sintetiche, quali: fosforilazioni e defosforilazioni (es. Ser 14 della glicogeno fosforilasi) metilazioni e demetilazioni acetilazioni e deacetilazioni glicosilazioni miristoilazioni ancore a membrana per proteine extracellulari varie (es. biotinilazioni) proteolisi 18
Una proteina qualsiasi assume costantemente un unica conformazione ben definita, cui è legata la sua azione biologica.
Concanavalina A Emoglobina subunità Trioso fosfato isomerasi Una proteina qualsiasi assume costantemente un unica conformazione ben definita, cui è legata la sua azione biologica. 1 La conformazione è
DettagliIl flusso dell informazione genetica. DNA -->RNA-->Proteine
Il flusso dell informazione genetica DNA -->RNA-->Proteine Abbiamo visto i principali esperimenti che hanno dimostrato che il DNA è la molecola depositaria dell informazione genetica nella maggior parte
DettagliMediatore chimico. Recettore. Trasduzione del segnale. Risposta della cellula
Mediatore chimico Recettore Trasduzione del segnale Risposta della cellula I mediatori chimici sono prodotti da cellule specializzate e sono diffusi nell organismo da apparati di distribuzione Sistemi
Dettaglila struttura tridimensionale può essere ottenuta solo per Un intero dominio in genere da 50 a 300 residui
Durante la traduzione l informazione di ripiegamento codificata nella sequenza aminoacidica diventa disponibile in maniera vettoriale la struttura tridimensionale può essere ottenuta solo per Un intero
DettagliLe cellule eucariotiche svolgono durante la loro vita una serie ordinata di eventi che costituiscono il Ciclo Cellulare
Le cellule eucariotiche svolgono durante la loro vita una serie ordinata di eventi che costituiscono il Ciclo Cellulare Interfase comprende le fasi G 1, S, and G 2 Sintesi di macromolecole durante la
DettagliDal DNA all RNA. La trascrizione nei procarioti e negli eucarioti
Dal DNA all RNA La trascrizione nei procarioti e negli eucarioti DOGMA CENTRALE DELLA BIOLOGIA MOLECOLARE Gene Regione di DNA che porta l informazione (= che CODIFICA) per una catena polipeptidica o per
DettagliSINTESI PROTEICA. Replicazione. Trascrizione. Traduzione
Replicazione SINTESI PROTEICA Trascrizione Traduzione 61 codoni codificanti 3 triplette non senso (STOP) AUG codone di inizio codone per Met Caratteristiche del codice genetico Specificità Il codice genetico
DettagliIl metabolismo dell RNA. Prof. Savino; dispense di Biologia Molecolare, Corso di Laurea in Biotecnologie
Il metabolismo dell RNA I vari tipi di RNA Il filamento di DNA che dirige la sintesi dello mrna è chiamato filamento stampo o filamento antisenso. L altro filamento che ha sequenza identica a quella dello
DettagliKIR EVOLUZIONE RAPIDA E DIVERSIFICATA DEI RECETTORI DELL IMMUNITA INNATA E ADATTATIVA
KIR EVOLUZIONE RAPIDA E DIVERSIFICATA DEI RECETTORI DELL IMMUNITA INNATA E ADATTATIVA C.Vilches, P. Parham Natural Killer Cellule di origine linfoide la cui funzione è lisare le cellule infettate da virus
Dettagliscaricato da www.sunhope.it
Recettori a tirosina chinasi I recettori a tirosina chinasi presentano vari domini Una regione di legame (extracellulare) Una regione transmembrana Una coda intracellulare con numerose tirosine scaricato
DettagliMacromolecole Biologiche. I domini (III)
I domini (III) Domini α/β La cross over connection è l unità costitutiva su cui si basa la topologia di 3 tipi di domini α/β osservati nelle proteine: - α/β barrel - motivi ricchi di Leu (fold a ferro
DettagliRegolazione della trascrizione. Operoni catabolici nei procarioti (controllo negativo)
Regolazione della trascrizione Operoni catabolici nei procarioti (controllo negativo) I geni possono essere accesi e spenti In un organismo pluricellulare adulto, vi sono molti tipi di cellule differenti,
DettagliLa regolazione genica nei eucarioti
La regolazione genica nei eucarioti Lic. Scientifico A. Meucci Aprilia Prof. Rolando Neri Differenziamento negli eucarioti pluricellulari Negli eucarioti le cellule specializzate dei vari tessuti contengono
DettagliCELLULE EUCARIOTICHE
CELLULE EUCARIOTICHE Le cellule eucariotiche sono di maggiori dimensioni, rispetto a quelle procariotiche (almeno 10 volte più grandi) Oltre a: membrana plasmatica, citoplasma, DNA e ribosomi (comuni a
DettagliModello del collasso idrofobico. Il folding è facilitato dalla presenza di chaperons molecolari quali le Heat Shock Proteins, Hsp70 e Hsp60
Modello gerarchico Modello del collasso idrofobico Il folding è facilitato dalla presenza di chaperons molecolari quali le Heat Shock Proteins, Hsp70 e Hsp60 Le Hsp70 si legano ai segmenti idrofobici di
DettagliSUPERAVVOLGIMENTO DEL DNA (ORGANIZZAZIONE TERZIARIA DEL DNA)
SUPERAVVOLGIMENTO DEL DNA (ORGANIZZAZIONE TERZIARIA DEL DNA) ORGANIZZAZIONE TERZIARIA DEL DNA Il DNA cellulare contiene porzioni geniche e intergeniche, entrambe necessarie per le funzioni vitali della
DettagliREPLICAZIONE DEL DNA
REPLICAZIONE DEL DNA La replicazione (o anche duplicazione) è il meccanismo molecolare attraverso cui il DNA produce una copia di sé stesso. Ogni volta che una cellula si divide, infatti, l'intero genoma
DettagliDNA - RNA. Nucleotide = Gruppo Fosforico + Zucchero Pentoso + Base Azotata. Le unità fondamentali costituenti il DNA e l RNA sono i Nucleotidi.
DNA - RNA Le unità fondamentali costituenti il DNA e l RNA sono i Nucleotidi. Nucleotide = Gruppo Fosforico + Zucchero Pentoso + Base Azotata. Esistono 4 basi azotate per il DNA e 4 per RNA Differenze
DettagliTraduzione dell informazione genetica (1)
Traduzione dell informazione genetica (1) 1 Traduzione dell informazione genetica (2) Il processo negli eucarioti richiede: 70 diverse proteine ribosomiali >20 enzimi che attivano i precursori degli amminoacidi
DettagliSINTESI DELL RNA. Replicazione. Trascrizione. Traduzione
SINTESI DELL RNA Replicazione Trascrizione Traduzione L RNA ha origine da informazioni contenute nel DNA La TRASCRIZIONE permette la conversione di una porzione di DNA in una molecola di RNA con una sequenza
DettagliDal DNA alle proteine: La trascrizione e la traduzione
Dal DNA alle proteine: La trascrizione e la traduzione DNA RNA Trascrizione RNA PROTEINE Traduzione Dove avvengono? GLI EUCARIOTI I PROCARIOTI Cambell, Reece Biologia ZANICHELLI Trascrizione Sintesi di
DettagliL adattamento dei batteri. Strategie di adattamento
L adattamento dei batteri Strategie di adattamento mutazione trasferimento genico orizzontale regolazione dell espressione genica regolazione della trascrizione regolazione della traduzione regolazione
DettagliRNA polimerasi operone. L operatore è il tratto
La regolazione genica nei procarioti Alcune proteine vengono prodotte dalla cellula ad un ritmo relativamente costante e l attività dei geni che codificano queste proteine non è regolata in modo sofisticato.
DettagliLa cellula è l unità fondamentale di tutti gli organismi viventi ed è la più piccola struttura ad essere classificabile come vivente.
CHE COS E LA CELLULA? La cellula è l unità fondamentale di tutti gli organismi viventi ed è la più piccola struttura ad essere classificabile come vivente. DA COSA SONO COSTITUITE LE CELLULE? Tutte le
DettagliRegolazione dell espressione genica EUCARIOTI
Regolazione dell espressione genica EUCARIOTI Regolazione della espressione genica Molte proteine sono comuni a tutte le cellule RNA polimerasi, proteine ribosomali, enzimi che regolano il metabolismo,
DettagliLE MOLECOLE INFORMAZIONALI. Lezioni d'autore Treccani
LE MOLECOLE INFORMAZIONALI Lezioni d'autore Treccani Introduzione (I) I pionieri della biologia molecolare, scoperta la struttura degli acidi nucleici, pensarono di associare al DNA una sequenza di simboli,
Dettagliwww.fisiokinesiterapia.biz TRASCRIZIONE
www.fisiokinesiterapia.biz TRASCRIZIONE TRASCRIZIONE Processo mediante il quale una sequenza di DNA (un gene) viene copiata in una sequenza di RNA Dalla trascrizione derivano gli mrna, che verranno tradotti
DettagliLA GENETICA: DNA e RNA LA GENETICA. DNA e RNA. Prof. Daniele Verri
LA GENETICA DNA e RNA Prof. Daniele Verri L'acido desossiribonucleico o deossiribonucleico (DNA) è un acido nucleico che contiene le informazioni necessarie per la formazione di RNA e proteine. LA GENETICA:
DettagliLa trascrizione negli eucarioti. Prof. Savino; dispense di Biologia Molecolare, Corso di Laurea in Biotecnologie
La trascrizione negli eucarioti Il promotore eucariotico L inizio della trascrizione negli eucarioti necessita della RNA polimerasi e dei fattori di trascrizione. Qualsiasi proteina sia necessaria per
Dettagliforme diabetiche Diabete di tipo I o magro o giovanile (IDDM): carenza primaria di insulina, più frequente nei giovani e nei bambini. Il deficit insulinico consegue (per predisposizione ereditaria o per
DettagliVettori di espressione
Vettori di espressione Vengono usati per: 1.Generare sonde di RNA 2.Produrre la proteina codificata Per fare questo viene utilizzato un promotore che risiede sul vettore, modificato per ottimizzare l interazione
DettagliChaperon molecolari e ripiegamento delle proteine
UNIVERSITA DEGLI STUDI DI CAGLIARI Facoltà di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali Dipartimento di Scienze Applicate ai Biosistemi Biochimica e Biologia Molecolare Chaperon molecolari e ripiegamento
Dettaglieucarioti Cellula umana contiene circa 30000 geni
Eucarioti eucarioti Cellula umana contiene circa 30000 geni Geni per RNA Geni per proteine Ogni cellula in un determinato momento esprim e solo una piccola parte di questo potenziale ( 5000 geni) Geni
DettagliLa traduzione: dall mrna alle proteine
La traduzione: dall mrna alle proteine Le infezioni batteriche sono una grave causa di malattie e morte in Europa e negli USA. Le infezioni batteriche si curano con antibiotici che colpiscono l espressione
DettagliStruttura e funzioni della cellula. Corso di Biofisica, Università di Cagliari 1
Struttura e funzioni della cellula 1 Riferimenti Books and others Biological Physics (updated 1 st ed.), Philip Nelson, Chap. 2 Physical Biology of the Cell, Phillips et al., Chap. 2 Movies Exercise 2
DettagliTRASDUZIONE DEL SEGNALE
TRASDUZIONE DEL SEGNALE TRASDUZIONE DEL SEGNALE Specificità (specificità riconoscimento) Amplificazione e diversificazione della risposta (cascata enzimatica) Integrazione tra segnali Spegnimento del segnale
DettagliSegnalazione cellulare e trasduzione del segnale. Comunicazione fra le cellule
Segnalazione cellulare e trasduzione del segnale Comunicazione fra le cellule Le cellule comunicano e interagiscono tra loro tramite il fenomeno della segnalazione cellulare Una cellula segnalatrice produce
DettagliStruttura e funzione dei geni. Paolo Edomi - Genetica
Struttura e funzione dei geni 1 Il DNA è il materiale genetico La molecola di DNA conserva l informazione genetica: topi iniettati con solo DNA di batteri virulenti muoiono 2 Proprietà del DNA Il DNA presenta
DettagliSi tratta di corpiccioli di natura ribonucleoproteica che nel citoplasma di tutte le cellule presiedono ai processi di sintesi proteica.
I R I BOSOM I I RIBOSOMI sono organuli citoplasmatici presenti in tutte le cellule, sia procariotiche che eucariotiche. Sono visibili al M.O. solo quando presenti in gran numero, (come capita nelle cellule
DettagliGENOMA. c varia da pochi kb nei virus a milioni di kb in piante e animali
GENOMA Insieme del materiale genetico presente in una cellula (DNA nucleare, plastidiale e mitocondriale) Contiene tutte le informazioni necessarie per consentire la vita alla cellula e all individuo Nei
DettagliBiosintesi non ribosomiale di metaboliti peptidici bioattivi
Biosintesi non ribosomiale di metaboliti peptidici bioattivi Principali bersagli degli antibiotici Gli antibiotici derivano per la maggior parte da composti naturali Strutture di alcuni peptidi bioattivi
DettagliTEST BIOLOGIA 1 ANNO ABEI Da inviare a connesso@alice.it entro e non oltre il 6 novembre 2015
1) I batteri sono organismi: a- bicellulari b- monocellulari c- pluricellulari 2) I virus: a- possono riprodursi solo nell acqua b- possono riprodursi solo sulla superficie di una cellula c- possono riprodursi
DettagliD ora in poi ci occuperemo, per semplicità, soltanto della RNA polimerasi II.
RNA Polimerasi di eucarioti (vedi Alberts III ed. pag.483) Il processo di sintesi di RNA su di uno stampo di DNA presenta, negli eucarioti, una complessità assai elevata. A tutt oggi mancano ancora alcune
DettagliDI REGOLAZIONE A DUE COMPONENTI
LEZIONE 16 Sistemi di regolazione SISTEMI DI REGOLAZIONE A DUE COMPONENTI In che modo un batterio sente e risponde a specifici segnali provenienti dall ambiente? Per esempio, nel caso dell operone lac
DettagliAttori principali nei TCRS. Processi biologici in cui sono coinvolti sistemi a due componenti. Numero di TCRS nel genoma batterico
rocessi biologici in cui sono coinvolti sistemi a due componenti Utilizzazione di elementi necessari alla crescita (azoto); NtrC Virulenza (BvgAS di Bordetella pertussis) Resistenza a metalli pesanti (pco)
DettagliPERCHE I BATTERI HANNO SUCCESSO
PERCHE I BATTERI HANNO SUCCESSO VERSATILITA METABOLICA VELOCITA DI ADATTAMENTO ALLE VARIAZIONI AMBIENTALI Livia Leoni Università Roma Tre Dipartimento Biologia Laboratorio di Biotecnologie Microbiche Stanza
DettagliProteine integrali di membrana legate sul versante esterno a gruppi di carboidrati. Formati da diverse subunità che circoscrivono un poro acquoso che
Canali ionici Proteine integrali di membrana legate sul versante esterno a gruppi di carboidrati. Formati da diverse subunità che circoscrivono un poro acquoso che permette il passaggio selettivo di ioni.
DettagliProf.ssa Gamba Sabrina. Lezione 7: IL DNA. Duplicazione e sintesi delle proteine
Prof.ssa Gamba Sabrina Lezione 7: IL DNA Duplicazione e sintesi delle proteine concetti chiave della lezione Costituzione fisico-chimica del DNA Basi azotate Duplicazione Concetto di geni Rna Trascrizione
DettagliApplicazioni biotecnologiche in systems biology
Applicazioni biotecnologiche in systems biology Lezione #6 Dr. Marco Galardini AA 2012/2013 Gene regulation analysis Lezione #6 Dr. Marco Galardini AA 2012/2013 Regolazione genica Elementi molecolari e
DettagliCorso di Laurea in Farmacia Insegnamento di BIOCHIMICA Angela Chambery
Corso di Laurea in Farmacia Insegnamento di BIOCHIMICA Angela Chambery Lezione 26 La gluconeogenesi Concetti chiave: Il fegato e il rene possono sintetizzare glucosio da lattato, piruvato e amminoacidi.
DettagliLegami chimici. Covalente. Legami deboli
Legami chimici Covalente Legami deboli Legame fosfodiesterico Legami deboli Legami idrogeno Interazioni idrofobiche Attrazioni di Van der Waals Legami ionici Studio delle macromolecole Lipidi
DettagliMODIFICAZIONI POST-TRADUZIONALI DELLE PROTEINE
MODIFICAZIONI POST-TRADUZIONALI DELLE PROTEINE Nell ultima fase della sintesi proteica la catena polipeptidica neosintetizzata assume spontaneamente la sua conformazione nativa (massimo numero di legami
DettagliSegnali post-inserzionali
Segnali post-inserzionali Ritenzione nel R.E. KDEL C-term RDEL KEEL Individuazione di recettori per KDEL tramite anticorpi di Seconda generazione Recupero di proteine localizzate nel reticolo endoplasmatico
DettagliDiversità tra i viventi
Diversità tra i viventi PROPRIETÀ della VITA La CELLULA CLASSIFICAZIONE dei VIVENTI Presentazione sintetica Alunni OIRM Torino Tutti i viventi possiedono delle caratteristiche comuni Ciascun vivente nasce,
DettagliElettroforesi. Elettroforesi: processo per cui molecole cariche si separano in un campo elettrico a causa della loro diversa mobilita.
Elettroforesi Elettroforesi: processo per cui molecole cariche si separano in un campo elettrico a causa della loro diversa mobilita. A qualunque ph diverso dal pi le proteine hanno una carica netta quindi,
DettagliSi dividono in: N-glicosilate (su Asparagina) O-glicosilate (su Serina o Treonina. Raramente su Tirosina, idrossiprolina, idrossilisina)
GLICOSILAZIONE La glicosilazione è la modificazione PTM più diffusa. Circa il 50% delle proteine umane sono glicosilate Caratteristica di molte proteine della superficie cellulare e delle d proteine di
DettagliCONTROLLO ORMONALE DEL METABOLISMO GLUCIDICO DA PARTE DI GLUCAGONE, ADRENALINA E INSULINA
CONTROLLO ORMONALE DEL METABOLISMO GLUCIDICO DA PARTE DI GLUCAGONE, ADRENALINA E INSULINA QUESTI ORMONI REGOLANO IL FLUSSO DEI METABOLITI NELLA GLICOLISI, NELLA GLICOGENO-SINTESI, NELLA GLIGENO-LISI E
DettagliLegame al GMPciclico COOH
Moduli strutturali delle proteine Nelle proteine è possibile individuare alcune strutture caratterizzate da omologia, che svolgono particolari funzioni, e che si ritrovano in proteine diverse. Si può parlare
DettagliPROTEINE. Amminoacidi
PROTEINE Le proteine sono le macromolecole alla base delle attività cellulari. Sono oltre diecimila per cellula, dove svolgono differenti funzioni: Sono ad esempio: enzimi: aumentano la velocità delle
Dettagliin Terminazione Neurone Dendriti Soma Fessura sinaptica sinaptica Nucleo dendrite Segmento iniziale Sinapsi inibitoria Segmento mielinico Assone
Le funzioni del sistema nervoso si basano sull attività dei neuroni che consiste nel generare, trasmettere ed elaborare informazioni nervose, che dipendono da modificazioni del potenziale di membrana,
DettagliRecettori di superficie
Recettori di superficie Esistono 3 classi principali di recettori di superficie 1. Recettori annessi a canali ionici 2. Recettori accoppiati alle proteine G 3. Recettori associati ad enzimi Recettori
DettagliTIPI DI CELLULE : PROCARIOTE ED EUCARIOTE
TIPI DI CELLULE : PROCARIOTE ED EUCARIOTE Tutti i tipi cellulari presenti sul nostro pianeta appartengono ad uno di due gruppi fondamentali: procarioti ed eucarioti. I termini procariota (dal greco pro
DettagliLa trascrizione nei procarioti. Prof. Savino; dispense di Biologia Molecolare, Corso di Laurea in Biotecnologie
La trascrizione nei procarioti Concetti base Nucleoside base purinica o pirimidinica legata alla posizione 1 dell anello pentoso Nucleotide base azotata-pentoso-fosfato Concetti base La trascrizione comporta
DettagliLEUCEMIE tessuto ematopoieitico MIELOMI. più precisamente!
LEUCEMIE tessuto ematopoieitico MIELOMI più precisamente! TUMORI EVOLUZIONE E SELEZIONE CLONALE Cambiano: Velocita proliferazione Velocità di mutazione Stabilità genetica Attività telomerasica Vantaggi
DettagliContinua. Peptidasi H 2 O
Continua Peptidasi H 2 O Classificazione delle peptidasi 1. Meccanismo catalitico 2. Tipo di reazione catalizzata 3. Struttura molecolare e omologia 1. Meccanismo catalitico (mostrato per la chimotripsina)
DettagliIl glicogeno (riserva di glucosio) è immagazzinato nel fegato e nei muscoli (con finalità diverse )
Glicogeno Glicogeno...1 Glicogenolisi...3 Glicogenosintesi...7 Regolazione ormonale della glicogenolisi e delle glicogenosintesi...13 Il recettore del glucagone e quello dell adrenalina sono 2 GPCR (G-Protein
DettagliL endocitosi dell EGFR
L endocitosi dell EGFR IFOM per la scuola Lo Studente Ricercatore 2011 Muzio Giulia Istituto d Istruzione Superiore Maserati Voghera Gruppo di lavoro: Determinanti della trasformazione neoplastica e della
DettagliDall RNA alle proteine. La traduzione nei procarioti e negli eucarioti
Dall RNA alle proteine La traduzione nei procarioti e negli eucarioti Codice genetico La sequenza dell mrna viene decodificata a gruppi di tre nucleotidi, e tradotta in una sequenza di amminoacidi 4 x
DettagliEnergia nelle reazioni chimiche. Lezioni d'autore di Giorgio Benedetti
Energia nelle reazioni chimiche Lezioni d'autore di Giorgio Benedetti VIDEO Introduzione (I) L energia chimica è dovuta al particolare arrangiamento degli atomi nei composti chimici e le varie forme di
DettagliRegolazione del metabolismo del glucosio
Regolazione del metabolismo del glucosio Regolazione coordinata di glicolisi e gluconeogenesi Glicolisi e gluconeogenesi sono regolate in modo reciproco La regolazione è a livello dei punti di deviazione
DettagliGENETICA seconda parte
GENETICA seconda parte I cromosomi sono lunghe molecole di una sostanza l acido desossiribonucleico. DNA Il DNA è una lunga catena fatta da due lunghi fili avvolti su se stessi a doppia elica. Sembra una
DettagliProf. Maria Nicola GADALETA
Prof. Maria Nicola GADALETA Email: m.n.gadaleta@biologia.uniba.it Facoltà di Scienze Biotecnologiche Corso di Laurea in Biotecnologie Sanitarie e Farmaceutiche Biochimica e Biotecnologie Biochimiche DISPENSA
DettagliTratto dal libro Come vivere 150 anni Dr. Dimitris Tsoukalas
1 Tratto dal libro Come vivere 150 anni Dr. Dimitris Tsoukalas Capitolo 7 Enzimi, le macchine della vita Piccole macchine regolano la funzione del corpo umano in un orchestrazione perfetta e a velocità
DettagliMacromolecole Biologiche. I domini (II)
I domini (II) Domini β Nonostante l elevato numero di possibili disposizioni di filamenti β (a costituire foglietti β antiparalleli) connessi da tratti di loop, i domini β più frequentemente osservati
DettagliLa pompa Na + /Glucosio: simporto
MFN0366-A1 (I. Perroteau) - trasportatori e canali La pompa Na + /Glucosio: simporto Il trasportatore oscilla fra due stati alternativi (A e B); nello stato A la proteina è aperta nello spazio extracellulare,
DettagliDIFFERENZIAMENTO E COMUNICAZIONE TRA CELLULE - LE CELLULE STAMINALI. www.fisiokinesiterapia.biz
DIFFERENZIAMENTO E COMUNICAZIONE TRA CELLULE - LE CELLULE STAMINALI www.fisiokinesiterapia.biz sito dell NIH sulle cellule staminali in genere http://stemcells.nih.gov/info/basics/basics4.asp sito completo
DettagliLa membrana cellulare racchiude il protoplasma, la sostanza vivente che costituisce la cellula, e lo separa dall ambiente esterno, extracellulare.
Membrana Plasmatica La membrana cellulare racchiude il protoplasma, la sostanza vivente che costituisce la cellula, e lo separa dall ambiente esterno, extracellulare. La sua funzione principale è quella
DettagliREGOLAZIONE DELL ESPRESSIONE GENICA
REGOLAZIONE DELL ESPRESSIONE GENICA Solo una piccola parte dei 4000 geni che costituiscono il genoma batterico o dei circa 30000 geni del genoma umano viene espressa in maniera costante (GENI COSTITUTIVI)
DettagliIl DNA e la duplicazione cellulare. Acidi nucleici: DNA, materiale ereditario
Il DN e la duplicazione cellulare Il DN, materiale ereditario Struttura del DN Replicazione del DN Dal DN alla proteina Il odice genetico iclo cellulare Mitosi Meiosi Da Figura 8-11 ampbell & Reece cidi
DettagliProf. Maria Nicola GADALETA
Prof. Maria Nicola GADALETA E-mail: m.n.gadaleta@biologia.uniba.it Facoltà di Scienze Biotecnologiche Corso di Laurea in Biotecnologie Sanitarie e Farmaceutiche Biochimica e Biotecnologie Biochimiche DISPENSA
DettagliRegolazione dell espressione genica imputabile esclusivamente a regolatori di natura proteica?
Regolazione dell espressione genica imputabile esclusivamente a regolatori di natura proteica? 18 1 Watson-Baker-Bell-Gann-Levine-Losick Biologia molecolare del gene Gli RNA regolatori Già gli studi di
DettagliPROGRAMMA di BIOLOGIA/MICROBIOLOGIA per la classe IIIB Tecnologico
PROGRAMMA di BIOLOGIA/MICROBIOLOGIA per la classe IIIB Tecnologico Prof. Bozzato Andrea Prof.ssa Rosa Monica (Laboratorio) Il libro di testo è: Terra Ed. Verde, autori E.L.Palmieri, M.Parotto casa editrice
DettagliIl genoma dinamico: gli elementi trasponibili
Il genoma dinamico: gli elementi trasponibili Anni trenta: studi sul mais ribaltano la visione classica secondo cui i geni si trovano solo in loci fissi sul cromosoma principale Esistono elementi genetici
DettagliNormale controllo della crescita cellulare
Normale controllo della crescita cellulare STOP STOP Cellula normale STOP Alterato controllo della crescita cellulare X STOP STOP Cellula tumorale STOP X Le cellule tumorali presentano alterazioni cromosomiche
DettagliPresentazione dell antigene tramite TCR
Presentazione dell antigene tramite TCR Elena Adinolfi Il recettore della cellula T (TCR) Il TCR è il recettore per l antigene delle cellule T. In maniera analoga a quanto accade per le cellule B ad ogni
DettagliFarmaci del sistema nervoso autonomo
Farmaci del sistema nervoso autonomo Farmaci colinergici Esercitano i loro effetti farmacologici sul sistema nervoso parasimpatico che utilizza Acetilcolina come mediatore chimico L acetilcolina (Ach)
DettagliRiproduzione molecolare. Riproduzione cellulare. Riproduzione degli organismi. Gametogenesi (femminile e maschile) Fecondazione
ARGOMENTO STRUTTURA CELLULARE CONCETTO DI REGOLAZIONE GENICA REGOLAZIONE GENICA PROCARIOTI REGOLAZIONE GENICA EUCARIOTI trascrizione e maturazione RNA trasporto nucleo-citoplasma sintesi proteica via secretiva
DettagliCome funzionano gli oligo Antisenso? RNA WORLD. mrna. Regolare l espressione genica tramite molecole di RNA. Come funzionano gli oligo antisenso?
RNA WORLD RNA Come funzionano gli oligo Antisenso? mrna Non coding RNA AAAAAAA rrna trna snrna snorna RNA Antisenso sirna Arresto della traduzione Proteina incompleta o nessuna sintesi MECCANISMO PASSIVO
DettagliLE PIANTE COME BIOREATTORI
LE PIANTE COME BIOREATTORI POSSIBILI PRODOTTI - Anticorpi - Proteine di interesse farmaceutico - Vaccini edibili - Metaboliti secondari - Polimeri biodegradabili Produzione di Anticorpi SISTEMI DI ESPRESSIONE
DettagliESISTONO DUE TIPI DI SECREZIONE
ESOCITOSI ESISTONO DUE TIPI DI SECREZIONE SECREZIONE COSTITUTIVA (modalità continua): - proteine, glicoproteine e glicolipidi di membrana - proteine, glicoproteine e proteoglicani della matrice extracellulare
Dettagli26/11/2014 CITOSOL (3) Citosol Ribosomi Sintesi delle proteine nei ribosomi CITOSOL (2) CITOSOL (1)
CITOSOL (3) Citosol Ribosomi Sintesi delle proteine nei ribosomi http://hyperphysics.phy astr.gsu.edu/hbase/biology/ribosome.html http://www.accessexcellence.org/rc/vl/gg/ecb/ecb_images/01_24_organelles.jpg
DettagliREGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE GENICA
REGOLAZIONE DELL'ESPRESSIONE GENICA Con ESPRESSIONE GENICA si intende quella serie di eventi che dall'attivazione della trascrizione di un gene, conducono alla produzione della proteina corrispondente.
DettagliTRADUZIONE LA TRADUZIONE E QUEL PROCESSO ATTRAVERSO CUI SI PASSA DAL LINGUAGGIO RIBONUCLEOTIDICO DELL RNA A QUELLO AMINOACIDICO DELLE PROTEINE. IL CODICE GENETICO E L INSIEME DI CODONI (TRIPLETTE NUCLEOTIDICHE)
DettagliI marcatori molecolari. Dipartimento di Scienze Agronomiche e Genetica Vegetale Agraria Corso di Genetica Agraria Giovanna Attene
I marcatori molecolari Dipartimento di Scienze Agronomiche e Genetica Vegetale Agraria Corso di Genetica Agraria Giovanna Attene Marcatori molecolari del DNA I marcatori molecolari sono sequenze di DNA
DettagliFigura 1. Rappresentazione della doppia elica di DNA e struttura delle differenti basi.
Sommario La molecola di DNA è deputata a conservare le informazioni genetiche necessarie per lo sviluppo ed il funzionamento degli organismi viventi. Poiché contiene le istruzioni per la costruzione delle
DettagliINTERAZIONE DI PROTEINE CON SFINGOLIPIDI
Seminario Rafts INTERAZIONE DI PROTEINE CON SFINGOLIPIDI Motivi strutturali coinvolti nell interazione di proteine con sfingolipidi e colesterolo (1) Uno dei primi passi per l identificazione di tale motive
DettagliMetabolismo degli aminoacidi
Metabolismo degli aminoacidi Quando gli aminoacidi provenienti dalla digestione gastrica e intestinale, non vengono utilizzati per la costruzione di nuove proteine vengono demoliti Transaminazione Per
DettagliCitosol Ribosomi Sintesi proteica
CITOSOL (1) Citosol Ribosomi Sintesi proteica Biotecnologie_2012 Tutta la porzione non strutturata che costituisce la parte liquida del citoplasma. In esso si trovano in soluzione tutte le molecole necessarie
DettagliSISTEMI ENERGETICI. L ATP privato di uno dei suoi 3 radicali fosforici diventa ADP (adenosindifosfato).
SISTEMI ENERGETICI LE FONTI ENERGETICHE MUSCOLARI I movimenti sono resi possibili, dal punto di vista energetico, grazie alla trasformazione, da parte dei muscoli, dell energia chimica ( trasformazione
DettagliLe Ig sono glicoproteine costituite da 4 catene polipeptidiche:
Struttura delle Ig Le Ig sono glicoproteine costituite da 4 catene polipeptidiche: 2 catene pesanti H (heavy( heavy) di P.M. 50.000 D, formate da c/a 450 amminoacidi 2 catene leggere L (light) Di P.M.
Dettagli