Chaperonina

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Le chaperonine sono proteine fondamentali per l'ottenimento del prodotto genico.

Le chaperonine sono chaperones molecolari di II classe, implicate nel corretto folding (ripiegamento) delle proteine. Funzionalmente svolgono un ruolo simile ai chaperones di I classe, le proteine Hsp, anche se sequenza genica, struttura proteica e meccanismi d'azione sono differenti. Le Hsp (Heat Shock Proteins) sono chiamate così poiché rilevate durante studi di denaturazione delle proteine mediante calore. Sono chiamate quindi "HSP", seguite da un numero che identifica il peso molecolare espresso in kDa: HSP100, HSP90, HSP70, HSP60, HSP40, sHSP (small, perché di peso inferiore ai 40 kDa) e ubiquitina. Sia le proteine Hsp sia le chaperonine sono normalmente presenti all'interno delle cellule in qualità di chaperones molecolari, ma vengono prodotte in maggior quantità in seguito a shock termico, contrastando così l'effetto denaturante del calore (sono tuttavia anche implicate nel corretto folding di proteine che necessitano di "aiuto" per assumere una conformazione cosiddetta "nativa", ovvero quella funzionale). Le chaperonine sono rappresentate dal complesso proteico GroEL-GroES.

Fisiologia[modifica | modifica wikitesto]

Dai geni viene tradotta una molecola di natura proteica. Le proteine, per essere attive, hanno quattro dimensioni:

  1. la sequenza polipeptidica definita dal codice genico
  2. il ripiegamento a foglietto β o il ripiegamento ad α-elica
  3. la conformazione tridimensionale
  4. la costituzione polimerica, cioè l'unione, attraverso legami non peptidici, di più copie della stessa molecola.

I chaperones sono coinvolti nella terza fase, aiutando infatti la proteina nascente nel formare e mantenere la struttura tridimensionale che le è propria.
Le chaperonine di gruppo 1 necessitano della presenza di una co-chaperonina, per il loro funzionamento, mentre le chaperonine di gruppo 2 presentano una protrusione elicoidale che svolge la funzione delle co-chaperonine.
Le chaperonine sequestrano le catene non ripiegate all’interno di un ambiente protetto e, solo una volta raggiunta la giusta conformazione, le catene ripiegate verranno rilasciate.

  • Più subunità di Hsp60 sono organizzate a formare due anelli delimitanti una cavità centrale. Facilitano il ripiegamento di proteine nascenti e si legano ai substrati che non hanno una conformazione corretta evitandone l’aggregazione e la precipitazione.
  • HSP100, 90, 70 e 40 legano le catene polipeptidiche nascenti ed impediscono l’interazione tra i residui idrofobici pao com taioo
  • smo ATP-dipendente.
  • Le sHSP, ATP-indipendente, in condizioni di stress, si legano alle porzioni idrofobiche dei polipeptidi alterati, impedendone l’aggregazione, fino a quando non si ripristinano le condizioni favorevoli al ripiegamento.
  • L'ubiquitina, infine, si associa alle proteine alterate in maniera irreversibile favorendone il riconoscimento, e la degradazione, da parte del proteosoma.

Le HSP possono essere costitutive oppure venire sintetizzate all’occorrenza: in caso di stress si determina la fosforilazione di specifi fattori di crescita, HSF, che polimerizzano formando trimeri. Questi sono capaci di penetrare nel nucleo (grazie ad esempio a legami con le importine) e interagire con specifiche sequenze di DNA (HSE – elements) inducendo la sintesi di HSP.
L’eccessiva sintesi di HSP viene evitata attraverso un feedback negativo che le Hsp stesse svolgono sulla fosforilazione dei HSF.

Le HSP proteggono altre proteine dalla denaturazione circondandole, (per esempio in caso di shock termici), il cortisolo per esempio viaggia nel sangue circondato dalle HSP. Un altre funzione delle HSP è quella di permettere ad alcuni recettori, come quello per i glucocorticoidi di non essere degradati.

Patologia[modifica | modifica wikitesto]

Alterazioni genetiche delle chaperonine possono portare a patologie umane che in genere colpiscono molti organi ed apparati contemporaneamente.
L’errato ripiegamento delle proteine è alla base di molte patologie umane, definite malattie da misfolding, che possiamo dividere in due gruppi:

  • malattia causata dalla perdita o degradazione della proteina, o dall’errato trasporto intracellulare.
  • malattie causate dall’accumulo, intra- od extra-cellulare, di proteine aggregate (ad esempio le malattie da prione).

Molti tipi di tumore diventano chemio-resistenti perché iper-esprimono alcune HSP, come la Hsp70 e la Hsp90. La prima è associata ad una maggiore resistenza allo stress ossidativo, mentre la seconda entra a far parte di complessi multi-proteici stabilizzatori degli enzimi proteina tirosin chinasi, deputati alla trasduzione intracellulare dei messaggi portati dai fattori di crescita.

Le HSP sono presenti anche in quantità abnormi nel cervello dei pazienti con malattia di Alzheimer e morbo di Parkinson. Tuttavia, la maggior parte dei ricercatori crede che la loro aumentata espressione non sia lesiva di per sé, ma rappresenti piuttosto una risposta difensiva agli elevati livelli di stress ossidativo che caratterizzano queste patologie.

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

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