Chaperone molecolare: differenze tra le versioni

b) dirigono l’assemblaggiol'assemblaggio di complessi multienzimatici;

I membri della famiglia delle Hsp100 sono proteine altamente conservate, scoperte per la prima volta nei batteri come sistema proteasico a due subunità detto Clp. La subunità più grande detta ClpA ha attività di unfolding ATP-dipendente e proteine correlate ad essa sono state rilevate sia nei batteri che negli eucarioti, dove svolgono attività antiaggregante; la subunità più piccola ClpP è una proteasi ed è stata invece trovata solo nei batteri, associata a ClpA. La funzione principale delle Hsp100 è quella di promuovere la rimozione di aggregati proteici formatisi in condizioni di stress in una modalità ATP-dipendente: la ClpA favorisce il defolding dell’aggregatodell'aggregato che può andare incontro ad un processo di refolding o essere idrolizzato dalla subunità ClpP.

Sono proteine dimeriche con un sito di dimerizzazione localizzato nella regione C-terminale. Nella regione N-terminale contengono invece un sito di legame per l’ATPl'ATP. La rottura delle Hsp90 in un dominio N-terminale e in uno C-terminale rivela che entrambi i frammenti possono sopprimere l’aggregazionel'aggregazione. Questi risultati suggeriscono che le Hsp90 contengono due siti chaperone, che contribuiscono indipendentemente alla attività di chaperone molecolare. I due siti, inoltre, mostrano specificità diversa per il substrato e dipendenza o meno dall’ATPdall'ATP. Il sito N-terminale interagisce con proteine e peptidi non ripiegati, in modo ATP-dipendente, mentre il sito C-terminale sembra agire come uno chaperone generale, in modo ATP-indipendente.

Le proteine Hsp70 si ritrovano in tutte le specie e la loro funzione è quella di favorire l’assemblaggiol'assemblaggio di complessi multimerici proteici e, come chaperones molecolari, di facilitare il folding intracellulare delle proteine.

Esso è costituito da 14 subunità identiche che si articolano tra loro a costituire una complessa struttura quaternaria formata da due anelli eptamerici sovrapposti. Ciascun anello presenta una cavità interna di 50 Å di diametro che ospiterà la proteina parzialmente denaturata. GroEL richiede per la sua attività di chaperone anche il legame e l’idrolisil'idrolisi dell’ATPdell'ATP. Nella sua azione, GroEL è aiutato da un cochaperone, GroES. Il legame del cochaperone, in presenza di ATP, causa un cambiamento conformazionale nel dominio apicale; in conseguenza la proteina substrato è rimossa dai siti di legame ed è rilasciata all’internoall'interno della cavità, la quale, a seguito del legame del nucleotide adenilico e di GroES, aumenta di dimensione e passa da una natura relativamente idrofobica ad una polare. GroES inoltre promuove l’idrolisil'idrolisi dell’ATPdell'ATP.

Il corretto ripiegamento della proteina substrato richiede la sua chiusura entro la camera costituita dal complesso GroEL-GroES-ADP entro cui rimane per circa quindici secondi; al termine di questo ciclo l’ATPl'ATP si lega al secondo anello di GroEL con la conseguente dissociazione del complesso GroEL-ADP-GroES. Il rilascio del cochaperone determina un nuovo cambiamento di conformazione con conseguente rilascio della proteina substrato. Se il polipeptide ha raggiunta la corretta conformazione nativa sarà definitivamente rilasciato, altrimenti può legarsi nuovamente a GroEL iniziando un nuovo ciclo di folding.

Le α-cristalline hanno una massa molecolare di 600-900 kDa e sono proteine multimeriche, costituite da due subunità, αA e αB, membri della famiglia delle small Hsp (shsp), che come gli altri membri della famiglia prevengono dall’aggregazionedall'aggregazione le proteine denaturate.

Le α-cristalline sono abbondantemente presenti nella lente dei mammiferi (35%) con un rapporto αA e αB di 3:1. Le αA si ritrovano principalmente nella lente con tracce negli altri tessuti, mentre le αB sono presenti più ubiquitariamente. Il bersaglio fisiologico delle α-cristalline nella lente sembrano essere le altre classi di cristalline (γ e β) e alcuni enzimi “housekeeping”, ma in ogni modo l’azionel'azione di chaperone delle α-cristalline è stata valutata e risultata valida su un’ampiaun'ampia varietà di proteine strutturali e di enzimi sottoposti a stress di vario genere (termico, UV, urea, etc), come glutatione S-transferasi, alcool deidrogenasi, aldolasi, citrato sintetasi, aldoso reduttasi, etc; anche se il meccanismo molecolare di interazione tra le α-cristalline e i substrati rimane in gran parte sconosciuto. Nello studio dell’azionedell'azione di chaperone delle α-cristalline particolare interesse ha assunto la definizione dello stato conformazionale delle proteine substrato durante la loro interazione con le α-cristalline. Sembra che le α-cristalline interagiscano con il substrato nello stato di “[[Globulo fuso|molten globule]]”: questo stato ha una struttura compatta come quella nativa, con regioni idrofobiche accessibili al solvente, tuttavia essa, pur mantenendo quasi interamente la struttura secondaria, ha perso quasi del tutto quella terziaria.

In questa via le α-cristalline sono in grado di formare complessi ad alto peso molecolare solo con proteine in una forma MG instabile, che si trovano sulla via dell’aggregazionedell'aggregazione e della precipitazione, probabilmente perché, rispetto agli altri intermedi, hanno una percentuale maggiore di superfici idrofobiche esposte.

Gli effetti della fosforilazione sull’attivitàsull'attività chaperone delle α-cristalline non sono stati del tutto chiariti. Sia le αA che le αB, possono essere parzialmente fosforilate su specifici residui in vivo. La fosforilazione di specifici residui di Ser sembra avvenire mediante protein chinasi cAMP-dipendenti. In un lavoro recente in cui viene utilizzata la mutagenesi sito diretta per mimare la fosforilazione. gli autori dimostrano che l’attivitàl'attività di chaperone di queste α-cristalline mutate è significativamente ridotta.

Mediante l’utilizzol'utilizzo della mutagenesi sito diretta in parecchi studi è stato visto che le α-cristalline sono generalmente stabili e possono tollerare molte sostituzioni amminoacidiche nella loro struttura primaria. Numerose mutazioni, sia nella subunità αA che nella αB, che portano alla cataratta nell’uomonell'uomo sono state identificate ed è risultato evidente che tutte hanno un effetto drammatico sulla funzione di chaperone delle α-cristalline.