Ripiegamento e stabilità delle proteine

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Alessia Massa
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1 Ripiegamento e stabilità delle proteine

2 Ripiegamento e stabilità delle proteine La conformazione nativa di una proteina è quella a cui si associa la sua funzione biologica. Il termine stabilità può essere definito come la tendenza a mantenere la conformazione nativa In condizioni fisiologiche le proteine sono solo marginalmente stabili ( G compreso tra 15 e 65 kj/mole)

3 Il corretto ripiegamento della proteina è essenziale per la funzione 1. Alcune patologie sono legate ad un errato ripiegamento delle proteine

Prione (BSE) 209 aminoacidi (nell uomo), un ponte disolfuro, PM 35-36 kda,

5 Prione (BSE) 209 aminoacidi (nell uomo), un ponte disolfuro, PM kda, struttura principalmente ad α elica Nativa (α) aggregata (β) altre proteine PrP c PrP Sc

6 Il corretto ripiegamento della proteina è essenziale per la funzione 2. Il ripiegamento delle proteine consente il riconoscimento molecolare

11 Il corretto ripiegamento della proteina è essenziale per la funzione 3. Il ripiegamento delle proteine consente le interazioni con altre proteine

12 Miosina Filamenti spessi

13 Actina Filamenti sottili F-actina (13 subunità)

16 Il corretto ripiegamento della proteina è essenziale per la funzione 4. Il ripiegamento delle proteine consente il legame di altre molecole

17 mioglobina

18 Legame di un ligando ad una proteina P + L PL K a = [PL]/[P][L ] Θ = Siti occupati/totale K d = Θ = 0.5 Θ = [PL]/[PL]+[P] K a [P][L ] = [PL] Θ = [L ]/[L ] +1/Ka K a = 1/K d Θ = [L ]/[L ] +K d

20 Poiché la struttura nativa di una proteina è legata alla sua funzione, questa struttura tende a mantenersi durante l evoluzione

23 Le proteine che legano ossigeno:

24 .

25 Le proteine che legano ossigeno: 1. Mioglobina Circa 150 aa. in 8 α-eliche + eme

26 Le porfirine sono composti aromatici eterociclici che legano metalli Porfirina generica 4 pirroli legati da ponti metinici

27 Gruppo eme

29 La parte proteica scherma l eme ed impedisce l ossidazione del Fe(II). Il Fe(III) NON lega O 2.

30 Legame dell ossigeno alla mioglobina Θ = [O 2 ]/[O 2 ] +K d Θ = [O 2 ]/[O 2 ]+[O 2 ] 0,5 Θ = po 2 /po 2 +P 50

31 La mioglobina (l eme) lega ossigeno

32 ma anche altre piccole molecole (CO, NO, H 2 S) con affinità >> di O 2

33 L'istidina distale riduce l'affinità dell'eme per il CO

35 Le proteine che legano ossigeno: 2. Emoglobina Max Perutz, 1959

36 La catena dell emoglobina è molto simile alla mioglobina identità di sequenza: 18%

38 Deossiemoglobina Ossieomoglobina Il legame con O 2 avvicina le subunità β e sposta i contatti α 1 -β 2 e α 2 -β 1

39 Stato T (Tense) Stato R (Relaxed) Bassa affinità per O 2 Alta affinità per O 2 (deossiemoglobina) (ossieomoglobina)

40 La transizione T R è mediata da riarrangiamenti spaziali e da legami idrogeno

42 Nello stato T l'istidina prossimale (HisF8) tiene il ferro leggermente fuori dal piano dell'eme.

43 L'ossigeno legandosi al ferro dell'eme lo "tira" verso il piano dell'eme e il ferro "tira" tutta la proteina facendola passare dalla conformazione T alla conformazione R. L'istidina è il ponte tra il ferro e la proteina.

45 Il legame dell O 2 all emoglobina segue un andamento sigmoidale, indicativo di una cooperatività di legame: il legame del primo O 2 FACILITA il legame del secondo O 2 (cioè AUMENTA L AFFINITA DEL 2 SITO PER L O 2 ) e così via

46 Il legame dell ossigeno all emoglobina

47 Nella deossiemoglobina, a livello degli ultimi due residui delle catene α e degli ultimi due residui della catena β esiste un reticolo di legami che si rompe quando un O 2 lega la prima subunità e provoca la transizione T R delle altre subunità α β

48 Il legame dell ossigeno all emoglobina

49 Hb è completamente satura nel sangue arterioso (po 2 = 100 torr) Hb è circa 50 % satura nel sangue venoso (po 2 = 30 torr) INOLTRE Per Hb : P 50 = 26 torr Per Mb : P 50 = 2,8 torr L Hb cede l O 2 alla Mb a livello muscolare

50 L eme lega l O 2 durante il passaggio del sangue nei polmoni, e lo cede successivamente ai tessuti nella circolazione periferica. Il passaggio dell O 2 avviene perché 1. i legami con l'eme sono labili 2. nei tessuti viene prodotta CO 2 che riduce l affinità tra emoglobina e O 2 per il cambiamento del ph (effetto Bohr).

51 Trasporto della CO 2 ed effetto Bohr

52 Si indica con carbodiossiemoglobina la molecola di emoglobina quando essa ha ceduto, nei tessuti, l'ossigeno che ha trasportato, è diventata emoglobina ridotta ed ha captato, sul gruppo amminico della globina, una parte della CO 2 prodotta come risultato del metabolismo ossidativo.

54 Fisiologicamente (2%) o per effetto di sostanze ossidanti, lo ione Fe2+ si trasforma in ione Fe3+ e l'emoglobina si trasforma in metaemoglobina (MetHb), incapace di legare l'ossigeno. L Hb ha una affinità 200 volte superiore per CO che per l O 2. La carbossiemoglobina (HbCO) è incapace di legare ossigeno. L istidina distale His E7 (His64) interagisce con un legame debole con il ferro del gruppo eme e riduce l'affinità dell'eme per il CO

56 Il trasporto dell ossigeno è regolato dal 2,3 bifosfoglicerato (BPG)

59 Il BPG diminuisce l affinità della Hb per l O 2 e quindi favorisce la forma deossi- Nei capillari, il BPG favorisce il rilascio di O 2

60 > [BPG] eritrociti > Rilascio di 0 2 nei capillari

65 Forme fisiologiche: * Hb di Portland, ζ2γ2, forma embrionale. * Hb Gower, embrionarie: ζ2ε2 e α2ε2. * HbF, α2γ2, forma fetale. * HbA, α2β2, è l'hb fisiologica dell'adulto. * HbA2, α2δ2, (2%) nell'adulto α = alfa β = beta γ = gamma δ = delta ε = epsilon ζ = zeta

66 L emoglobina fetale ha una bassa affinità per il BPG

67 Emoglobina S e anemia falciforme Mutazione puntiforme Glu6Val nella catena β). La sostituzione di un amminoacido idrofilo con uno idrofobico abbassa la solubilità della proteina in configurazione deossi- (la valina interagisce con un sito idrofobico posto tra le eliche E-F di una catena beta di un'altra molecola di HB).

69 Emoglobina S e anemia falciforme

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