Introduzione alla Cellula - Bioingegneria Cellulare PDF

Introduzione alla cellula molecoleBiologiche cellulari generaletutti di organismi uncizzano ENERGIA libera per potermantenere la loro organizzazionemolecolare e strutturale oltretutti gliorganismiviventi oltre a consumareeneraia libera sono anche supportati da reazioni chimiche di grande...

Introduzione alla cellula molecoleBiologiche cellulari generaletutti di organismi uncizzano ENERGIA libera per potermantenere la loro organizzazionemolecolare e strutturale oltretutti gliorganismiviventi oltre a consumareeneraia libera sono anche supportati da reazioni chimiche di grande tutto quello che riguarda i organizzazione e l'arcaitettura di una singola specie e anchetutte le reazionichimiche e sono necessarie per mantenere queltipo di architettura e quel tipo di struttura vengono codificate e vengono trasmesse qui organismi fiori tramite il codiceGeneticoDelDna Dunque dentro il Dna è contenuta tutta l'informazione relativa decoie che poi costituiranno di elementibase che andranno a costruire l'organismo sia tuttociòche è concerne alla ssibilità di realizzare tutte le reazioni chimiche che supportano questa organizzazione E Dimensioni il DNA è un polimero costituito da sina.limonomeri E un polimero lineareche siassocia in una I vesto modellorappresentato a sinistra è il modello molecolare DelDna mentre il modello rappresentato sulla destra rappres il MODELLO schematico Del Dna con questo modello schematico osservo cheesso è Anna una singola catena di Dna è data da una sequenza di nucleoni condifferentioasiche possono sere adeninaguanina citosina etimina ei modello atomico questa cosa non è possibilevederla perché le basi azotate sono an interno EE eaanistran.aaanae aeuaraia una cena a passo dell'anca occupa uno spazio lineare che è di circa 3.4 nn e quindiogni 3.4nn trovo no nucleotidiaccoppiati l'arte a una base e l'altra quindi è di circa o.sunn csiunm no a andando ai accoppiamenti invece e quindivedendo quali oasi si associano tra loro notocheall'internodel Dna le basi ssociano con delle coppie e sono coppie ven definita a cont e ccona Questo perché queste basiazotate sonodiver a di loro sono e caratterizzate dalla presenza di atomi elettronegativi sullabase che conferisce alla baseazotata difare umero diverso di legami idrogeno Nel caso quindi di ADENINA e TIMINA siformano 2 legami ad idrogeno mentre la citosina e anima formano 3 legami idroaeno Questo consentequindi maaaiorestaticità alla molecola di DNA in quanto si formano rettamente tutti i legami conquestiinterfacce E in una cernia di 2 m Questo mi fa capire quindiche il Dna è un filamento estremamente Flessibile e moltosoggetto a cambiamenti Formadovuti ai motitermici checi sono in un ambiente acquoso a 37C LEGAMINELDNA Nel Dna si possonotrovare a diverse tipologie di legami il legame covalente e il legame non covalente e La Distanza per la quale siforma questolegame è di oisnm.ca sua energia nelvuoto e quale alla sua energianell'acaua ed è pari a aorecaimole NONCOVALENTE LEGAME il legame che si forma tra 2 strano non puòessere di tipocovalente perché sostanzialmente il na na funzione di essere letto e la lettura nonavviene sulladoppiaanca ma avviene sui sina.io stranadell'elica a se non si dissonassero equindi presenza delreame covalente tra i a strand il Dnasarebbeimpossibile ieaae.io Pucazione e trascrizione delDna Durante la Duplicazione cellulare c a metafase il Dnavienereplicato o duplicato oppure il Dna a cellulaviene trascritto ovvero ne viene lettasolo una porzione e poi in qualchemodoviene richiuso per poitornare ad sere silente nello schema che si osserva a destra il Punto a si riferisce alla replicazione e Dna il Dnaduplica completamente il suo contenutoinformativo Questo processo parte da a doppia elica di Dna la qualeverràaperta e replicata in modotale da darevita a 2 stiateanche di Dna il processo di replicazioneavviene in modosemi conservativo ovvero unavolta arto il Dna ciascuna dei due stranacheviene aperto e poil etto da uomo alla formazione di un ororiamento e le dueeliche risultanti sonoentranoe costituita da unriamentooriginario e da a riamento di nuovafabbricazione unostranonuovo e uno strano oriquano vece in altri momenti il DNAvienetrascritto non nella sua interezza ma soltantodeitratti questo punto mRNA checontiene il codicegenetico e cioè le informazioni utilipercreare la proteina sta l'informazione ai ribosomi i qualileaaeranno il codice dell'mrna e producono le proteine durante un processo chiamato cesso Di traduzione traducono una codifica di nucleotidi etripletta di nucleoni o anchechiamaticodoni in una sequen una diversa molecola che è la sequenza amminoacidica azione a e rappresentato con.us te o a ne intervengono durante l'apertura delDNA sono i topoisomerasi è una proteina che delimita il punto incui il Dna è attorcigliato ad elica e il punto in cui vienetolta questa struttura ad elicasenzaalterare lo stato della molecola casi Prg si l'eucasi non puòlavorare da sola perché a seguitodell'aperturadell'elica datadallarottura dei legami a idrogeno questireami potrebbero riformarsi e quindiquesto lavoro sarebbefutile Dunque insieme all'elicasi intervengono le  PROTEINEdiBindina che hanno il compito di tenere aperta la catena del Dna sono delle proteine di rename si aaaannano ai gruppi fosfato irrigidendo la strutturadello strano A questopunto io strana non è piùcosì tanta ape un eventuale riavvicinamento DNA visto che è stato aperto adesso quella regione è accessibile ad altre proteine altroFilamento invece ha un meccanimo diverso perché quando la polimerasi si attacca ai fiamento questa comincia a scorrere una direzioneopposta rispetto all'altrapolimerasi e s si e andando nella direzione opposta andrà a trovare un riamentoarà costituito il meccanico di quest'altra polimerasi richiede l'ausili di potersiattaccare e che possa cominciare a produrre il filamento avesti innesca si L PrimerDi riva vienemesso un nucleotide a carico di una molecola che io aaaancia e io producechiamata DNAPrimasi Dnaprimasi è una molecola cheproduce il primer Il Primero si posiziona sullabaseopposta e fa da sequoie diattacco alla pain Dna quindi che si forma suiaiamento lento si forma ai Frammenti e questi frammenti prendono il nome di Frammenti si onazare ENDONUCLEASI è una proteina addetta alla rimozionedeiprimerdiriva Essa separa il cotone dall'anticodone dei nuceone eo eliminail primer Dnaciaasi essa è una molecola chesi frappone tra 2 nucleotidiseparati e crea il LEGAMEcovalentemancante seguito del processo di DUPLICAZIONE del DNA verranno prodotti a mana amato Filamento senso ed quello che contiene il codice corretto della proteina mentre i riamento opposto è chiama è Lamentoantisenso ed è quello che non ha sensoper la codifica della proteina Il Filamento antisenso in realtà farà proprio immagazzinare piùinformazioni in un unico spazio piùpiccolo  in ae a siccome l'informazione genetica deve essere copiata e trasmessa integralmente dalla cellula a cellulenatiesenzae ora il DNA ha un sistema apposta di ricontrollo dell'espressione genica oltre sono il 3 del DNA codiaca le proteine iiii poi attirati ai poli cellulari per poiessereseparati I nane IE Ioni nanna oraani.cat questo piccolo spazio in modo ben efficace Durante iinterfase il nucleo non contienecromosomi ma contiene contenuto dei cromosomi ma ad un livello di condensamento molto meno elevato si vedequindi a gomitolo continuo di DNA addensato che prende il nome di cromatina n Elettronico e noto chesi è degradato l'istoneHa che è quello che è responsaoina devi impaccamento del DNA Quindi con la degradazione di questo istone osservo quella struttura riportata nella figura accanto ovvero una struttura a filo diperle Questa struttura è formata da tante perline collegate da un sottilissimo fio Le perle sono il Nuceosoma core ovvero associazione struttura fisiologica perché hofattouna lisi cellulare riamentosa ma che se vado ad ingrandire non vedo un singolo fiamento ma vedo che essa è costituita sua voltada un fiamento piùsottile che continua a formare delle anse Questa struttura è chiamatascare Esteso il fiamento più sottile che forma le anse è quello che viene definito cromatina La cromatina non un diametro di circasonm ed è formata da una struttura definitacome struttura a soleno Questo perché questoriamento è costituito da un ulteriore altro filamento che si struttura non in modo une ma con struttura a spirale Dunque avrò una spirale costituita da una sequenza di nucleosomi che si impaccano tutti tra di loro Quindi questa struttura a solenoide da oriaine a riamento di cromatina se sono ulteriormente sulla cromatina e disfo questa struttura a solenoide avrò il singolo fiamento cromatina srotolato che è costituito da nucleosomi separati tra loro dai na unner e quindi ottengo struttura a filo di perle il diametro di questa struttura è di arca norm ingrandendo ancora su questa struttura vedrò la DOPPIA Elica del Dna con diametro di anni se adesso vedo meglio il nucleosoma esso ha delle dimensioni di circa oxunm esso inoltre è costituito da un atamero di proteine che si interlacciano tra loro i quali a due a due Haa  legame che si istaura è una interazioneElettrostatica si ha una interazione elettrostatica perché il Dna na carica negativa a causa dei GruppiFosfato presenti nella sua struttura mentre qui istoni ne hanno iarica positiva perché essi sono ricchi di amminoacidi concariche positi c mi sanno IFIIIIIIIIII la struttura a filo di perle crea questa spirale la quale forma nairo ogni nucleosomi Quindi o tra 2 fili si disponaono nello spazio a formare una s I L porta alla la cuidimensione formazione di questa struttura eucromatina finale è quella della cromatina di 30mm i istoneHa l'istone ni chelega i Dua inner determina l'orientazione di un nucleosoma rispetto an altro perché esso interagisce anche con con loro tramite interazione elettrostata a ansa della positività dell'istone i Essendo poi che il Dna risulta troppoimpaccato non risultaleggibile dalla na polimerasi questoper i nucleosomi impedisconoil contatto con la Napolimerasi e la struttura a solenoide rende difficile il passaggio di enzimi lungo il filamento di Dna OO DELL'ISTONE Ha Esso si lega e interagisce con alcune regioni specinane dei nucleosoma e si lega al Dna rinner esso n'istone nn cambia la sua conformazione e cambia la struttura e questo modifica la sua interazionecon il nucleosoma enzialmente avviene quando una chinchinachinasi trasferisce un gruppofosfato dall'ATP a speciaci residuiserina nella coda TERMINALE della proteina tu caricando negativamentequesti residui serina Questoquindiinduce ad un cambiamento dell'intera enta e PLICAZIONE DNA e istoni negli eucarioti la Duplicazione DELDna all'attività di sintesi Per quanto avviene in parallelo Narda la la Duplicazione Del Dna avviene in parallelo alla Duplicazione del Dna duplicazione dell'impaccamento diDna qui duplicazione del DNA quindi qui istoni raddoppiano E questidue processi sono mediata da molecolediverse iiiandare a verificare questotipo di meccanismo io posso verificare tramite microscopia elettronica continua perché non sai come andareavanti terata che può portare alla morte cellulare morte dell'individuo se si accumulano diversi errori invece nel DNA duran replicazione questopuò portare non necessariamente alla morte cellulare ma puòanche portare anche ad una crescita lunare di tipo sregolato come ad esempio i tumori QualiDanni èsoggetto il Dna Esso è suscettibile a tutta una serie di radiazioni e anche soluzioni mposti chimicidifferenti Eccoalcuni esempi ultravioletti D ONE Di THINEADIACENTI se in uno strano ho 2 Timi qui apro A questo punto la struttura si irrigidisce e crea delle distorsioni del DNA la doppia elicarimaneformata ma in prossimità di queste dimerizzazioni ci sonodelle distorsioni che possono essere torsionari oppure distorsio III risIIIII Questi ragni c distorsioni il Dna nonpuò replicarsi Nonuccidono la cellula ma così comealtritipi di raggi vengonousati per sterilizzare l'ambiente impediscono alla cena es cappebiologiche radiazioni ionizzanti possono essereraggi gamma o raggiBeta che sono usate per fare delle vere e proprie sterilizzazioni su oggetti sono ragni che vanno in profondità e garantiscono l'eliminazione degli organismi sia sulla superficie che in profondità reagenti ossidanti il DNA è sensibile ad esempio al PEROSSIDO DI IDROGENO HA ACIDI SOSTANZE CHIMICHEVARIE RNA è diversificato all'interno della canuta e oani sua differenziazione svolge diversefunzioni mRNA RNAMessaggero è costituito dalla parte codificante per la sintesi proteica ERNA CRNA Transfer serve per costruire un tratto di proteina costituito da un amminoacido È in grado di legarsi con un sina.ro amminoacido e io trasporta fino all'interno del ribosoma Lavora sia fuori nel citoplasma nel quale avviene il caricamento grazie a dei catalizzatori specifici ecreano un legame covalente tra sia ne lavorandocon esso favorendo l'inclusione dell'amminoacido IIII RIBOSOMA Na Cana Ribosomiale alle proteine questa macchina che è il ribosoma IBosoma La FabbricaDelleproteine la figura rappresenta tutto il procedimento per far si che il ribosoma crei gli amminoacidi per poter poicomporre la proteina si na per prima cosa un DNA in fase di lettura Dna liberato dagli istoni e viene trascritto verrà prodotto un nano e dopo essere stato processato diventerà mrna l'mrna all sono delle parti del DNA che codificano perquesto rana anch'esso esce dalla cellula e si associa a delle proteine prodotte a livello del reticoloendoplasmatico da dei ribosomi associandosi essi creano una struttura molto complessa dei soso.ua A livello dei ribosoma quando umana si associa ai ribosoma umana viene attirato perché il ribosoma espone stanzialmente anche in delle seauenze nucleotidiche che attirano determinate regioni dell'mRNA da agganciare es vn si proceda con una Traduzione parto da una seauenza nucleotidica e ottengo una seauenza peptidica  iii iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii esponano sul tratto della aratura anticodone o III ee il tRNA si trovanei citosol e quando il ribosoma ha bisogno di quell carico con l'amminoacido amminoacido il Fattore Di Allungamento aiuta il RNA e l'amminoacido a raggiungere il sito a CAMINOAC dove arriva il tRNA carico del ribosoma Esso non viene chiamato dal ribosoma ma c'è un pool di carichi nel citoplasma cheentrano nel ribosomafinché uno con l'anticodone questo non si appaia al codone dell'mRNA nel sito a Quindi quando il ribosoma legge un codone sull'mrna un trna con l'anticodone III L Lia p è codone deimana si lega al codone attraverso legami ad idrogeno tra le basi una volta legato al codonegiusto il ribosoma catalizza la formazione di un LEGAME PEPMD.co tra l'amminoacido portato daiERNA e la CATENAPROTEICA in crescita che si trova attaccata al tRNA nel sito P PEPTIDYL dove si trova il tRNA con la catena in crescita del ribosoma Dopo chel'amminoacido èstato aggiunto alla catena peptidica il tRNA esce dal sito e CExit dove il er scarico esce dal ribosoma dei ribosoma e lo lascia La fine della codifica è dettata da un segnare di stop l unno codone codifica per un FATORE in rilascio che non porta ad un amminoacido ma definisce una conformazione dei ribosoma talepercui si innesca l'ultimo taglio del peptide e viene rilasciata la catena peptidica nel citosol Questo segnale disto eucarioti il CODONE Distop nel sito a dei RIBOSOMA in particolare eRFriconoscetutti e 3 questi riconoscono codoni di stop una volta che il Fattore di rilascio si lega al codone di stop nel sitoA deiribosoma si innescano i seguenti eventi il fattore di rilascio induce i RIBOSOMA a IDROLIZZARE il legame tra la catena polipeptidica e il tRNA che si trovanel sito e quindi con la rottura del legame tra catena proteica e Riva la catena polipeptidica viene rilasciata nei citosol A questo punto la proteina puòassume istono 20 amminoacidi che compongono le proteine e tutte le proteinesono aizzate da questi amminoacidi esti amminoacidi vengono usati percostruire PROTEINEcon un ampiospettro di caratteristiche proprietà possono essere Flessibili o riani in funzione delle sollecitazioni possono essere E BASICHE in funzione delle condizioni di lavoroacide oalcaline possono essere IDROFOBE File e possono variare di Dimensione se contengono errori La lunghezza mediadelle proteine di arca 300 sooamminoacidi  S cheaccada questoerrore mentre proteine con 2000amminoacidi quasi tutte sono affette da 2 sta anche un altrotipo di errore ovvero l'errore di processo la proteina vienetagliata e rilasciata perché viene al interpretato il segnale di stop Dunque arriva un amminoacido ma non era un segnale di stop e il RIBOSOMA interpreta come segnale di stop taglia quindi la proteina e la rilascia un tipo di errore a più bassa probabilità e su3000 ma è più grave perché fonderà in manieradiversa rispetto me dovevaessere ra S le proteine di grandi dimensioni sono generalmente costituite da più proteine ed esse hanno numerosi siti game Dunque questo aumenta la forza di legame e l'affinità per una precisa struttura proteica complementare Quan e strutture sono sufacientemente nana si vengono a formare tutti i legami deodi tra i siti che stabilizzano la struttu i processo evolutivo delle proteine le strutture grandi e simmetriche sono statefavorite rispetto a strutture piccole II Iaaa bcita nei processi di ed è perquesto che le proteinegrandi e simmetriche sonofavorite Denaturazione contrario proteine piccole sono più propense a denaturare perché non hanno sufficiente numero di legami per stabilizzarsi eruamente in una struttura 3D Quindi invece nelle proteine grandi e simmetriche si hanno le forze intermolecolari abitizzano la interna molto di più rispetto alle piccole proteine struttura oltre una proteina grande migliora il rapporto tra volumeoccupato e superficieesterna e ciò la rende meno soggette a uni e a degradazione da parte di enzimi E azoto IDROCENO e zolfo Talvolta si può trovare anche deiFOSE p L esti elementi costituiscono ai amminoacidi sono sostanzialmente delle strutture che formando tra loro il LEGAMEPEPTIDI mano la proteina Il legame penico si forma tra il GRUPPO carbossilico e il gruppoamminico dell'amminoacido La serie di amminoacidi legati tra loro tramite legame peptidico forma il BACKBONE della PROTEINA ovvero la struttura primaria o a L paria della proteina può essere di 3 tipi è la struttura della proteina che si forma se messa in strutturaterziaria α ELICA β Fornetto e RANDOM determinati ambienti con RIPASSA DA SCHEN a seconda di ale ambiente si trova la proteina assume una diversa configurazione a struttura quaternaria è l'unione di più strutture secondarie della proteina LEGGI COMUNAUE LA DISPENSA DELLAPROF a temperatura di 37C essi determinano una certaenergia cinetica e quindi una certa agitazione T CORPOREA mica nell'ambiente Da un lato si ha un ambiente che provoca sostanzialmente dei noti all'interno dell'ambiente sso e quindi le strutture che sitrovano in questo ambiente sono sognataall'agitazione termica l'altra parte le molecole biologiche creano delleinterazioni interatomiche queste interazioni potrebbero essere a carico la stessa molecola o tra molecola e molecola ai molecola che si viene a formare è caratterizzata dalla propria energiacinetica proporzionale alla sua temperatura carico della molecola stessa e queste forze chetengono insieme le molecole sono continuamente contrastate da questi moti generati dall'agitazione mica e talvolta queste interazioni sonocosìforti da far dissociare la molecola  sa deve distinguere quindi con assoluta efficacia il suo obiettivo Hanno dunque al loro interno un sistema di aancio unico in modo che una data proteina si leghi al proprio complementare e non ad altri Questa esigenza da 90 dunque alla formazione nelle proteine di determinati siti specifici DiINTERAZIONE della molecola Per poter realizza esti siti specifici sono 2 gli elementi caratteristici che vengono rispettati ci deve essere una struttura spaziale e METRICA COMPLEMENTARE a quella del COMPLESSO AD EssoAFFINE e oltre ad avere tale interfaccia essa deve essere atterizzata da una ESTESA SUPERFICIE perché mi determina una possibilità di Diversificare GAME COVALENTE si istaura quando a atomi diversi mettono in compartecipazione le proprie orbite elettroniche come per il sistema ec ossicino euro e L atomi come no ma IE or zat iss e cane non covalente i legami coinvolti nel riconoscimentomolecolaresono cenni deboli e noncovalenti Essi sono di 2 ordini di grandezza piùdeboli di quelli covalenti livello molecolare essi si possono realizzare in AREEmoltoristrette e in quella zona possono esserci parecchi legami e covalenti esto quindi produce la formazione di ampie specifiche zone Di associazione la cui affinità puòessere delloste due di grandezza dei legami covalenti Quindi utilizzando un grande numero di legami non covalenti si ottiene a energia di legametotale paragonanile all'energia di legame totale se avessi utilizzato pochi legami covalen esto tipo di legame puòessere dissociato senza l'intervento di enzimi e può essere diversificato CARICHE o tra 2 Dirai che sono relativamentevicini L'ENERGIA IIIIII L EE E È È agitati IIIa seconda dei meno inni sonoinserite le porte invece le cariche sono in presenza di un elettrolita allora Ee È È è r a cariche unitarie quindi a distanza 0,3non avrò Ile PROTEINE qui AMMINOACIDI polimerizzano col legame peptidico e forma la catena peptidica che è EEnricament utra Le uniche parti cariche della proteina sono le parti terminali della catena ovvero N TERMINALE e c TERMINA a maggiorPARTE degli amminoacidi e parte Lateraledella catena sono sono carichi e quindi sono neutri ma ai Ici AMMINOACIDI CARICHI sono LISINA ARGININA ACIDO aspartico c e acidoaiutanico c  il idrogeno viene in contatto con il doppietto elettronico di un elemento fortemente elettronegativo IIII inoltre il legame tipico che si forma tra le molecole d'acqua a l'altro questo tipo di legame è frequente sia nelle proteine che negli acidi nucleici i legami a rogeno nelle proteine guidano la formazione delle strutture secondarie Energia di LEGAME è di a so a e la Distanza a cui avviene il legame è da 0,26nn a a si mm si trova un camion non era RAZIONE AROMATICA si realizza si è in presenza di 2 ANELLI aromatici chevengonoavvicinati tralorofino a quando montarsi si mettono praticamente parallelamente l'una all'altra fino a sovrapporsi completamente il contributo di enera questo legame è abbastanza elevato perché si aggira intorno ai non soa vengono attirati i due anelli aromatic determinate posizioni e Basi AZOTATE sonotuttefatte da anelliaromatici e questianelliaromatici sono disposti uno sopral'altro impinandosi creano questi legami tra anelliaromatici tra basiazotate quindi c'è un altro contributo di stabilizzazione dell'etica dei una sorta di irrigimento alle proteine invece ci sono una serie di amminoacidi che presentano l'anelloaromatico canina TRIPTOFANO FENILANALINA ecc con ANELLOaromatico che si sovrappongono e interagiscono con l'anello aromati II sta io esto tipo di interazione vienemolto sfruttata anche nell'ambito di progettazione di farmaci Terazione IDROFOBICA E di interazione che si viene a formare quando no nel sistema dellespecie con carattere un tipo rofonico secondo le leggi della termodinamica la materia cerca di raggiungere stati a bassa energia e il fatto parsi riduce l'energia chimica A livello molecolare succede questo l'acqua essendo polarizzata e che è in grado di ornare ed è in grado di formare legami ad idrogeno intermolecolari con se stessa si vengono quindi a formare Ie catene di ACQUA nei sovente questo perché l'acqua è elettricamente polarizzata Dunque l'acqua riduce la ergia quando forma legami con se stessa vece le sostanze idrofoniche chesonoapolari quindi non polarizzate elettricamente sono incapaci di rumore legami ad idrogeno e sono quindi nella situazione in cui ho acqua e composti apolari insieme succede che l'acqua continuerà a formare legami con se stessa e di fatto respinge i composti apolari Quindi quan interagire tra loro dando un contributo energetico dovuto a questa interazione È la disposizione spaziale delle proteine ed è il prodotto dell'interazione Rottura terziaria DELLE Proteine ra i radicali degli amminoacidi costituenti la proteina La proteina ha una determinata equenza e il fatto di avere una determinata sequenza amminoacidica è quella che guida interazione Il fatto che la proteina debba arrivare ad una conformazione della sua struttu erziaria ben precisa è scritto nella sequenza amminoacidica della proteina a struttura terziaria non è solo l'aspetto della proteina nello spazio ma è anche la della proteina Attività BIOLOGICA strutt tiva  a acqua avviene dunque il seguente processo le parti della proteina ricche di atomi DI CARBONIO eh teina dei cambiamenti conformazionali ovvero delle riorganizzazioni che portano appunto la proteina formare questi domini costituiti da arobuli idrofobici che si ripiegano all'interno della proteina aw le parti idrofiche interagiscono con l'acqua mentre le parti idrofono 299 sgycludere ruano questo tipo di legame tra loro Non tutte le proteine hanno però la presenza di questo legame col fattopoi che la proteina abbia la presenza di legami deboli quindi ha il rischio di poter denaturare mn niziali diverse Dunque a parità di energia avrò configurazioni diverse di partenza che cercheranno li ridurre l'energia di legame del sistema quindi qui ripiegamento della proteina porta ad una informazione ad energia più bassa Dunque la proteina mincerà a sperimentare dei ripiegamenti che la orteranno a sperimentare delle conformazioni intermedie anche parzialmente stabili Da questa conformazione èL in formativa.no associati permettendo alla Prot er.ameraetica da superare sarà troppo alta per essere superata per via a L at i9aq unque si pensa che in ambiente solvatato le proteine sperimentino proprio una ricerca stocastica TIVA La alcune potrebbero averla però Quello che potrebbe succedere è che i FUNZIONE BIOLOGICA roteina potrebbe rimanere all'interno di uno di questi intermedi dove non ha raggiunto una configurazione nativa ma con una barriera energetica alta da superare oltre i 37 C rimane ugual prima e quindi si ottiene una PROTEINA MISFOLDED processo di folding errato Altrimenti il viaggio  E3 EEE si passa da una catena peptidica svolta in un solo elemento di collasso alla configurazione nativa corretta Prevede da un punto di vista energetico un aumento del punto di energia interna della proteina fino a quando non si genera in un arco temporale dell'ordine delle decine di microsecondi un cambiamento conformazionale stato di eneroia interna decisamente più bassa quest à L eeee a meno di un minuto dopo che la proteina si è formata si aggrega e assume la sua forma ori dal ribosoma Processo Di Fauna e il Processo Di sintesi delle proteine sono a fasi STREITAMENTE CORRELATE perché mi trovo na situazione in cui il ribosoma produce il PEPTIDE amminoacido per amminoacido circa a 20 amminoacidi al secono a la velocità di ripiegamento della proteina è di circa i secondo Quindi quando gli amminoacidi esconodal riboso ei citosa ambiente nel qualesono presenti circa 3009 di proteine la proteina nascente potrebbe andaread teragire con elementi presenti all'interno di questo ambiente con cui non dovrebbe interagire e quindi IIII p vesto comporta sostanzialmente il fatto che in vivo le proteine non possono fondare in modo autonomo ma ci sono dei complessi proteici si ausino che aiutano le proteine a ripiegare favorendo così il siegamento nella configurazione terziaria corretta Queste molecole di ausilio si chiamano chaperoni e APERONINE e sono molecole di aiuto che supportano il processo di folding iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii avere insieme la molecola Quando ciò avviene la cellula dunque comincia a produrre queste s proteins Esse inoltre vengono classificate in base al loro PESOMOLECOLARE generalmente ques avorano in coppia associandosi tra loro e hanno la caratteristica di avere dei siti idrofobici in rado di legare sequenze IDROFOBICHE DI PROTEINE Quindi na funzione tipo di SENTINELLA e va a coprire questi siti idrofobici della proteina dovuti alla sua denaturazione Le vanno quindi coprire per evitare che questi siti idrofobici vengano catturati da altre molecole eh e Hs proteins sono le proteine che quindi intervengono nel foldingproteico e fanno parte della iii iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiie.ie mpono i legami che si sono formati e riportano la proteina in una condizione di unfolding tale a lasciarla di nuovo sperimentare un corretto fondina Tutto ciò avviene in ambienti protetti ch iii ono appunto costituiti da queste cavità generate da delle Grosse proteine nudi le CHAPERONINE hanno questo ruolo di MANTENIMENTO delle strutture parzialmente ripiegate e di strutturazione della proteina dandole la possibilità di ricreare il corretto foldino in ambienteproter realtà le UNFOLDING CHAPERONINE possono fare due cose possono o appunto dare la possibilità alla prote ci rifoldare oppure può portare la proteina al proteosoma nella quale verrà distrutta macchina che modificazioni ossidativa o aggregazioni persistenti alcune chaperonine reclutano altri βsney uplessi come le CHIP c terminal of HSP70 interactive protein Essa è a UBIQUITINA Licase ovvero un enzima che aggiunge molecole di ubiquitina riportata a figura alla proteina mai ripiegata roteosoma sequarandola per la degradazione nel III amiate c accoppiata a arava stadina E AGGREGAZIONE Nel caso in cui le Hs PROTEIN non agissero correttamente e quindi si formi una ZOTEINA MISFOLDATA potrebbe succedere che si possa alterare le condizioni ambientali in una direzione in cui la roteine potrebbero non arrivare alla loro configurazione nativa e a sperimentare degli intermedi arzialmente fondati in grande quantità e che possono innescare il meccanismo di aggregazione Dunque arti idrofobiche potrebbero chiudersi usando una interazione intermolecolare Quindi in presenza di determinati fa proteine possono misfoldare parti idrofoniche si legano intermolecolarmente creando ad esempio un β sheet molecole diverse parti idrofobiche si chiudono Da lì in poi la molecola non sarà più in grado siegare correttamente si possono formare dunque nel citosol degli aggregati proteici insolubili che potrebber ar luce a patologie gravi Infatti alcune proteine hanno la capacità di formare delle FIBRE questi garegati hanno forma fibrillare ono state scoperte diverse proteine 21 in grado di formare le FIBRE AMILOIDI che poi si trovano all'interno dei tessuti quando sono in sorgenza di patologia  è un processo che viene studiato perché il L LL i se _di fodina p engono usate a tipi di tecniche la TECNICA SPERIMENTALE e la TECNICA COMPUTAZIONALE PDB 213 La figura a sinistra rappresenta l'evoluzione nel primo giro dell'elica a nel me me m roteina i vale a e dire come la posizione del singolo amminoacido le informazioni sul singolo mminoacido gli amminoacidi fondamentali nel folding le regioni di ripiegamento chiave ci esperimenti infatti non mi danno questo tipo di risultato e quindi è vantaggioso usare questa III a pe p àsimulazione promette tempi molto vaghi 10000giorni di cpu per simulare il Iding 30 anni circa perché appunto uns corrisponde ad 1 giorno circa il processo di fold oteico dura 10µs e che quindi corrispondono a 10000giorni iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii iani Hspuo e aspro A questo punto avviene un processo che coinvolge 3 enzimi che sono L'Tritan in IE iain aia ii ni a asta  amminoaena sina.name ie I e L i osona3 IIIII mani ro S ee si generano diverse patologie legate a misfadinaProteico e per lo più son èLL ALZHEIMER È una patologia che colpisce una popolazione anziana e che provoca delle alterazioni a livello ae ELII Parkinson are IIII.ie an n u.ttoession In questa patologia si vengono a formare dei corpi Di LEWY dove una molecola chiamata α sinucleina forma delle strutture di tipo β Quindi una NON CORREITA configurazione di questa PROTEINA forma queste strutture β e queste a lorovolta formano degli AGGREGATI INTRACELLULARI che danno poi origine ai corpi Di Lewy  ei il nome al ricercatore e la sua interazione con le proteine sane influenza la loro capacità di funzionare correttamente Dunque questa proteina mutata genera una sorta di tossicità malfunzionamento a livello proteico di questa proteina che determina una degenerazione progressiva sui neuroni che vanno in apoptosi EIEE.FIIFEe È una malattia che agisce sul sistema nervoso e ha un meccanismo legato da u DIARETE to La formazione di placche avviene nella milza aneimer sembra essere causata dalla TOSSICITÀ Espressa da dei piccoli peptidi che sono chiamati annoidi Essi arrivano da delle proteine che sono chiamate PROTEINE precursori annosi Durante alcune fasi della vita della p L io 7 an Iaaia ne p enzimatici operano il taglio di queste proteine dividendole in parti vengono spezzate in 3 parti questi peptidi creano degli aggregati e queste II giammai strutture β sono assolutamente solubili Dunque si formano degli oncomeri e delle piccole protoribrine che finché sono solubili si disgregano Ma se succede qualcosa a livello del meccanismo Di tan one t.ca ra m I empre più grandi e sempre più stabili fino a formare degli AGGREGATI insolubili altro meccanismo con cui si può arrivare alla formazione di questi digomeri insolubili è la hanno un effetto negativo perché di fatto vanno ad interagire con la membrana sembra che veste strutture idrofobiche che formano questi cortifilamenti idrofonici vanno ad alterare e a deformare la rottura della membrana che ha un carattere idrofobico e un carattere idrofilico Per cui struttura filamenti idrofobici possono interagire con la membrana in particolare possono interagire prop a l'interno dei 2 foglietti della membrana doppio strato fosfolipidico e alterare la membrana enerando quindi degli effettitossici ovvero delle alterazioni della permeabilità della membrana ossono esporre quella cellula all'ingresso anche di altre fonti vindi quello che si pensa di aver capito dall'alzheimer non sono tanto le placche neuritiche e trovano sul cervello di un malato a generare la patologia ma bensì qualcosa che è succes rima ovvero meccanismo prima descritto e quelle placche sono solo un effetto secondario di tutt  ie i i rutture a presenza della MALATIA DELL'ALZHEIMER le proteine Tau aggregano tra loro e amano delle eliche con passo anche regolare e formano degli ulteriori aggregati vesti aggregati non sono assolutamente tossici ma non svolgono la loro funzione pagg rotusioni formati da microtubuli e quindi la cellula DISGREGA non riesce mantenere la propria forma microtubuli che si disgregano dunque comportano la impossibilità di creare protrusioni neuronali unque questo è un evento secondario rispetto alla formazione delle placche nella malattia Henzione che la tautopatia è consequenza dell'Alzheimer ma la tautopatia non genera l'arancine ALATE PRIONICHEi prioni sono delle PROTEINE e l'acronimo prion significa proteinaceus infective v4 particle particella proteica infettiva per se le proteine non hanno la capacità di infettare l'individuo e quindi i prioni sono delle uru questa è il nome della malattia a carico di una popolazione della nuova Guinea cous alla pratica del cannibalismo Quindi l'assunzione di PROTEINE ESOGENE causava la malattia prioni sono delle proteine quindi che in qualche modo riescono ad ALTERARE LE PROTEINE NATIVE riainali nell organismo ospite Dunque se viene assunto un prione questa proteina ha la capaci li infettare l'organismo ospite c it io i aa n a p i.u le proteine malate ma anche le proteine sane La PROTEINA sana in figura ha una configurazione con sheet alcune a eliche estese delle parti non molto strutturate e un piccolo β sheet Dall'analisi di p up shee Icroismo circolare si può identificare il contenuto della proteina è il 42 di α eliche mentre il 3 è di α p sheet La PROTEINA PATOLOGICA invece è na struttura β diversa perché per il 43 essa è costituita da β sheet Questa proteina patologica a una propensione ad aggregare con altre proteine patologiche identiche a quella in fqu oppure anche con altre che espongono dei piccoli β sheet molto facilmente il problema della struttura patologica è che a differenza di quella sana è anche particolarmente  ed è molto resistente ai DETERGENTI Dunque è una proteina molto stabile e INSOLUBILE una volta che si sono formati gli aggregati stabilianch'essi non si disgregan L L III che un servono per replicare e duplicare la proteina s contenute nella stessa proteina perché ha una sua struttura e quindi una volta che è entrata nell'organismo ospite comincia a replicare se stessa modificare le proteine sane dell'organismo sano Essa si pensa lo possa fare attraverso il seguente meccanismo le proteine malate che formano degli aggregati fungono da nuc e Iano IE a ate È esponenziale Il risultato quindi sarà che avrò una prevalenza di proteine mala perché le proteine sane che l'organismo produce diventeranno malate per via di questo processo ci sono anche altre ipotesi le quali prevedono la presenza di proteine che si innescano e vanno a rompere il filamento creando appunto una coppia ogni volta oppure dei meccanismi di torsione meccanica mediati da delle proteine che vanno a rompere il filamento a metà LUNITIPI Di malattie prioniche Le malattie prioniche hanno coinvolto il mondo animale in partico iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii avuti appunto a questo meccanismo di infezione del PRIONE il quale agisce sulle altre proteine causandone poi la morte a cosa grave invece è che dal BOVINO MALATO l'uomo si mangiava la carne bovina infett quindi ad un certo punto ha cominciato a comparire sull'uomo una variante di una mala  dopo la manifestazione dei sintomi partiva il timer Essa è una malattia che può esser contratta in modo sporadico casi oppure tramite mutazione genetica ereditaria si vando scoppiò lo sterminio dei bovini a causa della malattia prionica contratta tramite le arine animali ci furono diversi casi di VARIANTE DEL MORBO DI CREUZFELDT JAKOB a causa ssunzione di carne bovina infetta da parte dell'uomo stavolta però la malattia colpiva u tà compresa tra i 26 e i 29 anni e la morte sopraggiungeva dopo a 3s mesi dalla compar ai primi sintomi Il contagio era dovuto appunto all'assunzione di carne di daino malato pero a tutti i soggetti erano esposti al contagio 62 Quindi la popolazione immune poteva iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii el gene PRNP una da ciascun genitore quindipuò avere 2 diversecombinazioni di amminoacidi in osizione 129 della proteinaprionica I possibili genotipi per questa posizione sono coniate per menonina te aoiH urai 9Ia L io te i IE e prioniche tutte le malattie prioniche sono Rocci terapeutici in sperimentazione su malattie dovu i alterazioni conformazionali delle proteine una delle possibilità per agire su questotipo alattie è quella di pensare a dei piccoli chaperoni sintetici minichaperoni sintetici e vindi realizzati in laboratorio che siano in grado di andare a legare in modo specifico ai 2 β sheet ma anche a creare una distorsione interna alla molecola per fare foldare in qualche cosa che non espone più i β sheet Quindi l'idea è di cercare di care dei trattamenti terapeutici che minano quello che fanno le chaperonine ma rigettando specifiche proteine e quindi specifici motivi molecolari che possono essere esi come target 2 β sheet del prione e creare appunto delle piccole molecoline e vadano a legarsi alla struttura β ma che poi una volta legati alla struttura β diano la capacità di deformarsi causata dal legame e indurre la deformazione della roteina che ne sta ospitando Quindi il riconvertire quella struttura β in una struttura α