Lezione 10:Proteine E Regioni Proteiche Intrinsicamente Disordinate Flashcards
Cosa sono le proteine o regioni intrinsecamente disordinate?
Le proteine o regioni disordinate sono definite rispettivamente come le proteine o le regioni proteiche che mancano di una struttura terziaria stabile.
(intrinsecamente” è riferito al fatto che questo disordine strutturale è una proprietà intrinseca di una
certa proteina e deriva dalla sua sequenza primaria)
L’aumento del disordine strutturale è stato favorito o sfavorito dall’evoluzione?
È stato favorito perchè la percentuale delle proteine disordinate aumenta notevolmente dai batteri, ai mammiferi all’uomo
Quanto sono abbondanti le proteine disordinate?
L’analisi bioinformatica indica che le proteine intrinsecamente disordinate sono abbondanti negli eucarioti:
− circa il 15% delle proteine note è completamente disordinato.
− Il 25-30% delle proteine degli eucarioti sono in gran parte disordinate (presentano delle parti sia
ordinate che disordinate)
− circa il 50% delle proteine contengono lunghe regioni disordinate (ossi alcune decine di residui)
Dimmi 2 cose sulla proteina p53
-è deputata al controllo della formazione di cellula cancerose
-presenta una parte disordinata
Dimmi 4 caratteristiche delle proteine disordinate
− scarsa compattezza
− assenza di globularità
− basso contenuto di struttura secondaria (o mancanza di struttura terziaria)
− elevata flessibilità della catena polipeptidica
Dimmi 12 processi biologici in cui sono coinvolte le proteine intrinsecamente disordinate
Qual è la condizione necessaria per avere struttura terziaria nelle proteine?
è necessario avere un nucleo idrofobico centrale, con la relativa esposizione di porzioni polari sulla superficie (il core idrofobico è fondamentale per il folding proteico)
Le proteine disordinate possono essere cristallizzate?
No
Dimmi 3 cose sulla proteina Bcl-XL
-svolge la funzione dei fattore di trascrizione
-Consiste di una parte ordinata ricca di α-eliche, e di una regione flessibile disordinata di circa 60 residui, che connette le eliche α1 e α2
-la regione disordinata viene indicata con un loop casuale e manca sia di struttura secondaria che di struttura terziaria
Dimmi 3 cose sulla proteina p27
-è una proteina globulare coinvolta nella REGOLAZIONE del ciclo cellulare (regola il complesso proteico costituito da ciclina A e chinasi della ciclina A, chinasi specifica per la fosforilazione serina treonina di questa ciclina)
-allo stato libero presenta una lunga regione disordinata e cambia conformazione quando si lega con altre proteine (quando è legata ad altre proteine non assume una conformazione ordinata ma diventa globulare; dopodichè quando si stacca dalle proteine ritorna ad essere disordinata)
-quando p27 si lega al complesso ciclina A-chinasi ne modifica la funzione in fasi diverse del ciclo cellulare
Che tecnica di laboratorio viene utilizzata per ottenere informazioni sulla struttura e sul comportamento dinamico delle proteine disordinate?
La risonanza magnetica nucleare (NMR)
Qual è la differenza di struttura tra una proteina globulare e una proteina disordinata, a parità di massa molecolare/dello stesso tipo?
-la proteina globulare—->è compatta e occupa un volume minore
-la proteina disordinata—->è meno compatta e occupa un volume maggiore
Però i 2 tipi di proteine hanno la stessa dimensione (hanno un numero simile di aa)
Perchè le proteine disordinate hanno una struttura meno compatta rispetto alle proteine globulari?
Perchè non possono formare un nucleo idrofobico stabile (condizione necessaria per formare la struttura terziaria)
Come si può misurare, in maniera sperimentale, la scarsa globularità delle proteine disordinate?
Misurando il raggio idrodinamico (in particolare confrontando il raggio idrodinamico di 2 proteine dello stesso tipo ma di cui una è disordinata e una ordinata, è nettamente maggiore per la proteina disordinata)
Cosa succede se espongo una
-proteina globulare
-proteina completamente disordinata
-proteina parzialmente disordinata
All’azione delle proteasi?
-la proteina globulare presenta solo alcuni dei siti di taglio accessibili all’ enzima (es. tripsina), per questo si otterrà un numero di frammenti inferiore rispetto ai siti di taglio
-nella proteina disordinata tutti i siti di taglio sono accessibili all’enzima, per questo otterrò quindi tanti frammenti quanti sono i relativi siti di taglio
-nel caso in cui la proteina presenti una regione disordinata i frammenti sono più grandi per la regione ordinata (perchè sono di meno) e frammenti più piccoli corrispondenti alla regione disordinata (perchè sono di più).
Le proteine disordinate sono più o meno sensibili all’azione delle proteasi rispetto alle proteine globulari?
le proteine intrinsecamente disordinate sono più sensibili alle proteasi rispetto alle proteine strutturate.
Cosa indica questo grafico?
È un programma che permette di prevedere le regioni e le proteine intrinsecamente disordinate—->in particolare dallo schema possiamo osservare quanto più i picchi nel
grafico siano alti, tanto più sia maggiore il grado di disordine;
viceversa quelli più in basso rappresentano un certo ordine
strutturale.
Dimmi 3 motivi per cui nelle proteine intrinsecamente disordinate la mancanza di una struttura rigida in condizioni fisiologiche può rappresentare un importante vantaggio funzionale?
-l’ampia flessibilità di queste proteine permette di interagire con ligandi diversi (es.altre proteine, acidi nucleici, o piccole molecole)
-Possono formare complessi molecolari anche estesi coinvolti nella regolazione di importanti processi cellulari come, ad esempio, la trascrizione, la traduzione, e il ciclo cellulare.
-possono assumere strutture ordinate diverse legandosi a partner molecolari differenti.
Dimmi 2 motivi per cui le proteine disordinate fanno fatica a formare un nucleo idrofobico stabile
1) contengono relativamente pochi residui idrofobici rispetto alle proteine strutturate
2) le proteine intrinsecamente disordinate sono tanto più estese, quanto più alta è la loro
carica netta, a causa della repulsione elettrostatica tra cariche uguali
Dimmi 4 cose su HIF-1α (hypoxia
inducible factor)
-è una proteina disordinata
-può assumere strutture ordinate diverse legandosi a partner molecolari differenti
-svolge ruolo nella trascrizione di geni che servono alla cellula tumorale a resistere in condizioni di carenza di ossigeno (quindi permette al tumore di sopravvivere anche in condizioni anaerobiche)
-il glucosio regola la trascrizione HIF
Come funziona HIF-1α?
Qual è uno svantaggio delle proteine disordinate?
Sono più soggette a mutazioni che causano patologie
Quel proteina disordinata causa il Parkinson? Come fa a causare tale malattia?
α-sinucleina—->questa è una proteina solubile presente nel cervello di tutti e può formare a-eliche (così svolge normalmente la sua funzione).
Nel caso di una mutazione essa può formare strutture b insolubili che inducono la formazione di fibrille amiloidi (si formano per aggregazione di proteine con struttura alterata).
Così i neuroni si riempiono di tali aggregati e il processo è irreversibile perchè le fibrille amiloidi sono talmente stabili che risulta impossibile tornare
indietro
Dimmi 3 cose sui prioni
-è un agente infettivo di natura proteica
-queste proteine usano un meccanismo di auto-assemblaggio, e possono
essere trasmesse tra individui diversi (es. dall’animale all’uomo)
-Una proteina prionica può assumere diverse forme strutturali.
Una di queste forme è trasmissibile ad altre proteine prioniche, e può causare
Alcune patologie (es.encefalopatia spongiforme, malattia di Creutzfeldt–Jakob)
Come fanno i prioni a causare l’encefalopatia spongiforme bovina/ malattia di Creutzfeldt–Jakob?
Dimmi 2 patologie causate dalle proteine disordinate
-Parkinson
-encefalopatia spongiforme bovina/Creutzfeldt–Jakob
Dimmi 2 organelli privi di membrana
-nucleolo—>regione “condensata” attorno al nucleo
-stress granules (o granuli P)—->sono organelli citoplasmatici costituiti da RNA e PROTEINE che si formano, grazie alla transizione di fase delle IDP, quando la cellula va incontro a stress ossidativo (mancanza di ossigeno oppure stress di temperatura) e nel
momento in cui il segnale di stress scompare, ripristinano il loro stato iniziale
Dimmi 4 cose sulle caratteristiche strutturali degli organelli privi di membrana (membrane-less-compartments o MLC/MLO)
-strutture all’interno del nucleo e/o citoplasma caratterizzati dalla presenza di proteine (spesso disordinate) condensate al loro interno
-non hanno la membrana
-non costituiscono strutture
rigide, di fatti non si parla di “aggregati”: essi sono infatti delle strutture reversibili, in quanto basta che la
temperatura si abbassi perché queste strutture scompaiano.
-Le IDP (proteine intrinsecamente disordinate) favoriscono la formazione di organelli senza membrana grazie alla Transizione di fase
In cosa consiste la transizione di fase?
Le proteine disordinate possono subire un processo chiamato transizione di fase, dove passano da una SOLUZIONE DILUITA a una
FASE LIQUIDA CONCENTRATA, formando strutture simili a gocce (ossia gli organelli privi di membrana). Questi compartimenti liquidi facilitano le interazioni tra proteine
e altre molecole, aumentando l’efficienza dei processi biologici.
Dimmi 2 tecniche per osservare la transizione di fase delle IDP
-Microscopia a fluorescenza (utilizzando la GFP)
-FRAP: fluorescence recovery after photobleaching
