Chaperonina
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Le chaperonine sono proteine fondamentali per l'ottenimento del prodotto genico.
Alcune chaperonine sono dette Heat Shock Proteins, poiché rilevate durante studi di denaturazione delle proteine mediante calore. Son chiamate quindi "HSP", seguite da un numero che identifica il peso molecolare: HSP100, HSP90, HSP70, HSP60, HSP40, sHSP (small, perché di peso inferiore ai 40kDa) e ubiquitina.
[modifica] Fisiologia
Dai geni viene tradotta sempre una molecola di natura proteica.
Le proteine, per essere attive, hanno quattro dimensioni:
- la sequenza polipeptidica definita dal codice genico
- il ripiegamento a beta foglietto
- la conformazione tridimensionale
- la costituzione polimerica, cioè l'unione, attraverso legami non peptidici, di più copie della stessa molecola.
I chaperons 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 fintanto che la catena non assume la conformazione corretta. Agiscono singolarmente, anche se possono coperare tra loro (Hsp40 funge da co-chaperon per Hsp70), con meccanismo 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 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.
[modifica] Patologia
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’accumolo, intra- od extra-cellulare, di proteine aggregate.
