esperto prof. Ciro Formica Immagini e testi tratti dai website di: genome.wellcome.ac.uk, dnaftb.org, unipv.it, unimi.it, wikipedia.it, unibs.it, unisi.it, unina.it, uniroma2.it, nih.gov, zanichelli.it, sciencemag.org, ncbi.gov
La regolazione genica differenziale fa esprimere le proteine (proteoma) che interessano un dato tessuto, organo o apparato. La proteomica indaga identità, quantità, struttura e funzioni di tutte le proteine presenti in un tessuto, cellula ecc. Obiettivi: Comparazione tra tessuti malati e normali, nuovi bersagli proteici per farmaci. Analisi dei tessuti nelle patologie tumorali 2
codone amminoacido codone amminoacido codone amminoacido codone amminoacido UUU Fenilalanina UCU UAU Tirosina UGU Cisteina UUC Phe UCC Serina UAC Tyr UGC Cys UUA UCA Ser UAA UGA STOP STOP UUG UCG UAG UGG Triptofano TRP CUU CUC Leucina Leu CCU CCC Prolina CAU CAC Istidina His CGU CGC CUA CCA Pro CAA Glutammina CGA CUG CCG CAG Gln CGG AUU ACU AAU Asparagina AGU Isoleucina AUC ACC Asn Ile Treonina AAC AGC AUA ACA Thr AAA AGA Lisina AUG Codone inizio ACG AAG Lys AGG Arginina Arg Serina Ser Arginina Arg GUU GCU GAU Ac.Aspartico GGU GUC Valina GCC Alanina GAC Asp GGC GUA Val GCA Ala GAA Ac.glutammico GGA GUG GCG GAG GGG Glu Glicina Gly
Non sovrapponibiltà delle triplette del codice genetico. 4
Grazie a un complesso meccanismo che vede coinvolte molte proteine, il DNA si duplica (replicazione) formando copie di se stesso che si distribuiscono alle cellule figlie: filam.1 A T G A G A T T C G C T C A G A T A T G A filam.2 T A C T C T A A G C G A G T C T A T A C T Un altro dispositivo cellulare è in grado di produrre mrna (trascrizione) usando le sequenze di DNA come stampo: DNA T A C T C T A A G C G A G T C T A T A C T mrna A U G A G A U U C G C U C A G A U A U G A Infine ad ogni tripletta di nucleotidi/basi (codone) del mrna corrisponde un segnale inizio, stop, amminoacido (traduzione) : codoni A U G A G A U U C G C U C A G A U A U G A codice Inizio Arg Phe Ala Gln Ile Stop 5
Su circa 11 milioni di siti di trascrizione (cfr. team Stergachis) più di 200.000 si trovano nelle sequenze codificanti. Il 14 % dei codoni sono anche siti di regolazione e l 86% dei geni contiene duoni (codoni a funzione duplice), molto più numerosi di quanto si pensava finora. In termini di evoluzione le differenze genetiche tra 2 individui non riconducibili a mutazioni erano considerate neutre (né vantaggiose, né svantaggiose), ma con i duoni le cose cambiano, perchè potrebbero non essere neutre in quanto gli amminoacidi restano invariati, ma i siti di trascrizione mutati potrebbero influire sull espressione genica e provocare uno svantaggio evolutivo. Sequenza inizio: Sequenze stop: 1 filamento DNA ATG 2 filamento DNA TAC filamento mrna AUG 1 filamento DNA TAA, TGA, TAG 2 filamento DNA ATT, ACT, ATC filamento mrna UAA, UGA, UAG 6
7
Strutture terziaria e quaternaria I ripiegamenti della catena fanno sì che le catene laterali R dei residui amminoacidici possano interagire fra loro formando legami (deboli o forti) che contribuiscono a stabilizzare la conformazione 3D della proteina. ( ) 4 4 legami idrogeno legami ionici ponti disolfurici interazioni idrofobiche forze di Van der Waals Collageno
Metabolismo delle proteine PROTEOLISI (scissione proteine) Aminoacidi deaminazione piruvato NH 3 acetl CoA Ciclo di Krebs urea nel fegato ossidazione escreta nell urina
Insulina e glucagone Ser 3 Leu 6 Arg 1 Ala 1 Gly 4 Thr 2 Pro 1 Val 3 Ile 2 Cys 6 (3 ponti S-S) Trp Met glucagone 10
Famiglie geniche: geni e ontogenesi della globina
Il tampone del sangue protegge dall aggiunta di un acido forte, (l H+ liberato viene tamponato da HCO 3 - con formazione di H 2 CO 3 ) o di base forte (reaz. inversa) Hb: 4 subunità ai vertici di un tetraedro + 4 eme. trasporta O 2, CO 2 e H + capacità di legare O 2 varia con il ph, CO 2 Nei tessuti l anidrasi carbonica catalizza la reazione: CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 HCO 3 - + H +. Ne deriva un maggiore fabbisogno di O 2 che viene rilasciato dall Hb: effetto Bohr.
Mb: 1 subunità + 1 eme. trasporta O 2, capacità di legare O 2 non varia con il ph, CO 2
Presentazione a cura del prof. Ciro Formica 14
Anticorpi (immunoglobuline) La loro principale funzione è la reazione con l'ag verso cui l Ig ha specificità, con formazione di un immunocomplesso Ag-Ab Le diverse Ig sono specifiche cioè possono legarsi a un solo Ag antigene Struttura dell Ig regione variabile antigene catena leggera catena pesante 15
Proteine strutturali dotate di un elevata resistenza alla trazione
distrofina: distrofia muscolare beta-amiliode: m. Alzheimer Prione: mucca pazza
Contrazione muscolare Muscolo striato: la contrazione si basa sulla struttura del sarcomero, in cui i filamenti di actina e di miosina si intercalano e scivolano gli uni sugli altri. (teoria dello scorrimento dei filamenti) ACTINA MIOSINA SARCOMERO: unità funzionale del muscolo
Gli ioni calcio e la regolazione della contrazione Il sito di legame della miosina sul filamento di actina è normalmente mascherato dalla tropomiosina, che deve essere rimossa per permettere l attacco della miosina. La dipendenza dal calcio è regolata dalla troponina C (TnC). La tropomiosina, si muove verso il centro dell elica del filamento sottile., così i siti di legame sull actina si rendono disponibili legame con la testa della miosina contrazione. I ponti si formano grazie all idrolisi dell ATP, catalizzata da un ATPasi attivata dall actina, localizzata nella testa della miosina. Alla fine si stacca l ADP e la miosina si riattacca all actina
. Attività Elicasi Primasi Polimerasi Ligasi Nucleasi Azione svolta Srotola l'elica e taglia i legami a idrogeno tra le basi complementari. Sintesi di una piccola catena ribonucleotidica che fa da innesco o primer (lunghezza 9-10 nucleotidi) necessaria per promuovere l aggiunta di altri nucleotidi. Aggiunta di 1 nucleotide per volta al 3' OH della catena in accrescimento Unisce i frammenti neosintetizzati (dopo la rimozione enzimatica degli RNA-primer). Corregge gli eventuali errori nell'aggiunta dei nucleotidi Nelle nostre cellule la frequenza di errori nell'incorporazione delle basi è minima, dell'ordine di 10-9 -10-10 (un errore ogni miliardo uno ogni 10 miliardi di basi), 20