GFP e piccole RNA: Vantaggi e Funzioni

SISTEMA DELLE ENDOMEMBRANE

• Le vie biosintetiche secretorie ed endocitiche collegano le endomembrane creando una rete interconnessa.
• La via secretoria inizia nel reticolo endoplasmatico (RE), prosegue nell'apparato di Golgi e poi attraverso vescicole per l'esocitosi.
• Le vescicole trasportano le molecole all'esterno della cellula.
• La via endocitica internalizza materiale esterno tramite endocitosi.
• Le vie secretorie ed endocitiche scambiano materiale all'interno della cellula.
• La via secretoria può essere di due tipi:
  • Costitutiva: la secrezione avviene continuamente, rilasciando sostanze essenziali per l'ambiente extracellulare.
  • Regolatoria: la secrezione è stimolata da segnali esterni ed è specifica per le sostanze rilasciate.

AUTORADIOGRAFIA

• La tecnica autoradiografica consente di individuare la posizione del materiale marcato radioattivamente all'interno di una cellula o tessuto.
• Un campione marcato con una sostanza radioattiva viene posto a contatto con una emulsione fotografica.
• I siti di radioattività sul film appaiono come granuli d'argento durante lo sviluppo.
• La tecnica è stata utilizzata per studiare le cellule delle ghiandole pancreatiche.

STUDIO DELLE ENDOMEMBRANE

• Le proteine di secrezione vengono sintetizzate nel reticolo endoplasmatico rugoso (RER), trasportate attraverso l'apparato di Golgi e infine secrete dalla cellula.
• La tecnica "pulse-chase" permette di seguire le proteine attraverso le diverse stazioni delle endomembrane.
• Le cellule acinose del pancreas sono state studiate per approfondire la sintesi e la secrezione degli enzimi digestivi.

GREEN FLUORESCENT PROTEIN (GFP)

• La GFP è una proteina fluorescente scoperta in una medusa.
• Emette fluorescenza quando viene illuminata con luce di una specifica lunghezza d'onda.
• Può essere utilizzata per studiare il percorso delle proteine nelle cellule, in quanto la sua fluorescenza rende visibili le loro posizioni.
• Le piccole dimensioni della GFP la rendono adatta ad essere fusa con altre proteine per studiare la loro localizzazione all'interno delle cellule.

STUDIO DEI MUTANTI

• Gli esperimenti su cellule di lievito hanno mostrato il ruolo di specifiche proteine nel processo di secrezione.
• In particolare, sono state rilevate due mutazioni: sec12 e sec17.
• La mutazione sec12 impedisce la formazione di vescicole dal reticolo endoplasmatico, mentre la mutazione sec17 impedisce la fusione delle vescicole con l'apparato di Golgi.

siRNA

• I siRNA sono RNA a doppia elica di piccole dimensioni che possono silenziare l'espressione di un gene bersaglio.
• Sono utilizzati per studiare il ruolo di specifiche proteine in un determinato processo biologico.
• Possono silenziare l'RNA messaggero complementare.
• Lo studio della mannosidasi II ha dimostrato il ruolo dei siRNA nel regolare l'espressione genica.

ORGANELLI

• Gli organelli sono compartimenti delimitati da membrane che svolgono specifiche funzioni nella cellula.
• Comprensivi di reticolo endoplasmatico, Golgi, lisosomi e mitocondri.

RETICOLO ENDOPLASMATICO

• Il reticolo endoplasmatico è composto da una rete di membrane interconnesse che comprende regioni lisce e ruvide.
• Il reticolo endoplasmatico rugoso (RER) presenta ribosomi sulla sua membrana.
• Il reticolo endoplasmatico liscio (REL) non ha ribosomi.
• Il RER è coinvolto nella sintesi e modificazione delle proteine, oltre che nel trasporto delle molecole.
• Il REL è impegnato nella sintesi dei lipidi e nel metabolismo del glucosio.

L'IPOTESI DEL SEGNALE

• La sequenza segnale sulle proteine neosintetizzate dirige il trasporto delle proteine al reticolo endoplasmatico.
• La sequenza segnale viene riconosciuta da una particella di riconoscimento del segnale (SRP), che blocca la traduzione e porta il ribosoma alla membrana del reticolo endoplasmatico.
• Il ribosoma si lega ad un traslocone e la proteina inizia ad essere traslocata nel reticolo endoplasmatico.
• La sequenza segnale viene rimossa da una peptidasi del segnale.
• Le proteine sintetizzate nel reticolo endoplasmatico vengono poi trasferite ad altri organelli o secrete dalla cellula.

INSERIMENTO DI PROTEINE NELLE MEMBRANE DEL RE

• Differenti tipologie di proteine vengono integrate nelle membrane del reticolo endoplasmatico con modalità diverse.
• Le proteine integrali di membrana possono attraversare la membrana una sola volta o più volte.
• Le proteine attraversano la membrana con regioni alfa elica idrofobiche.
• Le sequenze segnale interna possono determinare l'orientamento della proteina nella membrana.

TRASPORTO NEL RETICOLO

• Le proteine possono entrare nel RER con sequenze segnale rimovibili (tipo I) o non rimovibili (tipo II e III).
• Le sequenze segnale, che sono riconosciute da proteine di smistamento, guidano il movimento delle proteine alle diverse destinazioni.
• Le proteine che devono essere secrete o destinate alle membrane cellulari, sono inserite nella membrana del RER grazie alla sequenza segnale, che è poi rimossa.

MODIFICAZIONI POST-TRADUZIONALI E CONTROLLO DI QUALITÀ NEL RER

• Le proteine subiscono molte modificazioni dopo la sintesi, incluso il ripiegamento, la glicosilazione e la formazione di ponti disolfuro.
• Le attività proteiche sono monitorate nel RER attraverso chaperone molecolari per garantire la corretta funzione delle proteine.
• Il processo di controllo di qualità consente alle cellule di rimuovere le proteine ripiegate in modo non corretto.

GLICOSILAZIONE

• La glicosilazione è una modificazione post-traduzionale in cui gli zuccheri vengono aggiunti a una proteina.
• Questo processo può aiutare nel trasporto e nell'attività della proteina.
• Le catene di zuccheri possono essere aggiunte prima o dopo la traslocazione nel RER e nel Golgi.

RIPIEGAMENTO DELLE PROTEINE

• Le proteine devono ripiegarsi correttamente per svolgere le loro funzioni.
• Le proteine mal ripiegate vengono normalmente degradate nel proteasoma.
• Le proteine vengono riportate nel citoplasma per la degradazione se il ripiegamento è compromesso.
• Sono presenti chaperon proteiche che aiutano le proteine a ripiegarsi correttamente.

PROTEINA DISOLFURO ISOMERASI

• La PDI si trova all'interno del reticolo endoplasmatico e ha il ruolo di catalizzare i legami disolfuro.
• Catalizzare il riarrangiamento dei legami disolfuro all'interno, ed esterni, delle proteine.

STRESS ER

• Lo stress ER si verifica quando c'è un accumulo di proteine mal ripiegate nel reticolo endoplasmatico.
• Le cellule attivano la risposta allo stress ER per cercare di ripristinare l'omeostasi.
• Attraverso diverse vie di segnalazione si aumenta la capacità del reticolo endoplasmatico di ripiegare le proteine.
• L'omologo di C/EBP (CHOP ) si attiva inducendo l'apoptosi.

PERK E IRE1α

• PERK e IRE1α sono due proteine che svolgono un ruolo nella risposta allo stress ER, che determinano diversi processi cellulari.
• Sono importanti in risposta al ripiegamento errato delle proteine nel reticolo endoplasmatico.
• Queste due proteine regolano la trascrizione di geni implicati in risposta, ripiegamento delle proteine e riparazione del reticolo.

MECCANISMO MEDIATO DA ATF6

• ATF6 è un fattore di trascrizione che rileva lo stress ER e si lega ad altre proteine, regolando l'espressione genica per il controllo delle proteine ripiegate erroneamente nel lume del reticolo endoplasmatico.
• Questo meccanismo porta alla trascrizione dei geni corrispondenti per incrementare il ripiegamento proteico e il funzionamento del reticolo.
• Alcuni farmaci o sostanze chimiche possono indurre lo stress ER.

Questo quiz esplora i principali vantaggi dell'uso della GFP nelle analisi cellulari e il ruolo dei piccoli RNA negli organismi. Attraverso una serie di domande dettagliate, gli studenti possono testare la loro comprensione sulla struttura della GFP, le mutazioni associate e le funzioni cellulari. È un'opportunità ideale per approfondire conoscenze in biologia cellulare e molecolare.