LA DEGRADAZIONE DELLE PROTEINE

•  Proteine di membrana o da sistemi con membrana--> VIA LISOSOMIALE •  Prot. citoplasmatiche--> VIA UBIQUITINA/PROTEASOMA

ENZIMI LISOSOMIALI (idrolasi acide- pH 4.8): Degradano macromolecole in monomeri.

LSD (Lysosomial Storage Diseases)

IL BLOCCO DELLA ATTIVITA’ DEL PROTEASOMA PROVOCA EFFETTI ASPECIFICI E SPECIFICI

•  degradazione generalizzata delle proteine

•  produzione di peptidi antigenici da presentare sulla superficie cellulare legati al complesso MHC

•  degradazione specifica di fattori coinvolti nel ciclo cellulare - cicline (mitosi)

- proteine controllo replicazione (sintesi DNA)

LA VIA CITOSOLICA COMPRENDE DUE COMPONENTI PRINCIPALI: - Ubiquitina (segnale di degradazione) - Proteasoma (proteasi di degradazione)

LE PROTEINE VANNO INCONTRO AD UN CONTROLLO DI QUALITA’

UBIQUITIN!

Aaron Ciechanover Avran Hershko Irwin Rose

2004 Nobel Chimica

L’ubiquitina è una proteina di 76 aminoacidi presente negli eucarioti. E’ molto conservata dal lievito ai mammiferi.

Ha una struttura rigida tranne che al C-terminale dove porta un

tetrapeptide mobile che termina con Gly76

La aggiunta di residui di ubiquitina (reversibile) indirizza le proteine verso la degradazione nel proteasoma

(1) Formazione legame tioestere Ubq-E1

(richiede ATP)

(2) Trasferimento tioestere ad E2

(3) Formazione legame

amidico con ε-NH2 substrato

COME AVVIENE IL LEGAME TRA UBIQUITINA E PROTEINA BERSAGLIO?

LA FORMAZIONE DELLE CATENE DI POLI-UBIQUITINA AVVIENE PER REAZIONE CON UN RESIDUO DI LISINA

CONSERVATA (Lys48)

Il sistema ubiquitina comprende diverse attività enzimatiche

E1= enzima che attiva Ubq (UBA)

E2= enzima che trasporta Ubq (UBC)

E3= Ubq ligasi

E4= fattore di assemblaggio

SOLO LE PROTEINE MODIFICATE CON POLI-UBIQUITINA

VENGONO DEGRADATE NEL PROTEASOMA

Il sistema ubiquitina è un sistema a cascata

E1= 1 tipo (UBA)

E2= 13-20 tipi (UBC)

E3= Ubq ligasi- Specificità di substrato Molte famiglie: Hect -->p53 RING-finger --> possiede Cys-His conservate Multi-subunità: APC= anaphase promoting complex and SCF=Skp1/cullin F-box protein

HECT

RING

IL PROTEASOMA E’ UN COMPLESSO DI MOLTE SUBUNITA’ ORGANIZZATE IN ANELLI EPTAMERICI

ALFA

BETA

ALFA

ARCHEOBATTERI

NEGLI EUCARIOTI:

26S --> Subunità catalitiche (20S) proteasi Subunità regolative (19S) ATPasi unfoldasi

IL PROTEASOMA E’ UNA IDROLASI

Idrolasi a nucleofilo N-terminale (treonina). Anche altre attività proteolitiche (proteasi a serina) Ampia specificità Sintetizzata come zimogeno (nella maggior parte dei casi).

STADI DELLA DEGRADAZIONE PROTEICA SUL PROTEASOMA

ALCUNI ESEMPI DEL RUOLO BIOLOGICO DEL SISTEMA

UBIQUITINA PROTEASOMA

LE CICLINE SONO PROTEINE CHE REGOLANO IL CICLO CELLULARE

APC (anaphase promoting complex) è una UBIQUITINA LIGASI specifica per la ciclina M

INGRESSO IN ANAFASE

UBIQUITINA ED APOPTOSI

PRODUZIONE DI PEPTIDI ANTIGENICI

LA SCELTA TRA FOLDING E DEGRADAZIONE E’ MEDIATA DA FATTORI SPECIFICI

Questi fattori posseggono siti di legame sia alle chaperonine che al

proteasoma (e/o attività ubiquitina ligasi)

SE IL CONTROLLO DI QUALITA’ NON FUNZIONA………

LA VIA UBIQUITINA-PROTEASOMA OFFRE ANCHE MOLTE POSSIBILITA’ REGOLATIVE

CICLO CELLULARE RISPOSTA INFIAMMATORIA PRESENTAZIONE ANTIGENI

ALTERAZIONI: TUMORI, MALATTIE EREDITARIE

IL SISTEMA UBIQUITINA E’ ANCORA PIU’ COMPLESSO…………