Editing delle proteine, la biochimica delle modificazioni proteiche

Editing proteine: che cos’è e a cosa serve?

L’editing delle proteine è il processo di modificazione proteica che avviene a livello di diversi distretti cellulari. Uno dei luoghi dove avviene l’editing è il reticolo endoplasmatico. Questo si divide in due tipologie:

1. Reticolo endoplasmatico liscio (REL);
2. Reticolo endoplasmatico rugoso, (RER), ricco in ribosomi: i corpuscoli dove avviene la sintesi proteica propriamente detta.

Nel reticolo endoplasmatico rugoso avvengono due processi di editing delle proteine: il processo di N-glicosilazione e il folding proteico.

La N-glicosilazione ha 3 funzioni principali:

1. Protezione dalle proteasi;
2. maggiore solubilità;
3. permettere il folding proteico.

 

Editing delle proteine: N-glicosilazione e folding proteico

Nel reticolo endoplasmatico rugoso troviamo diversi monosaccaridi: per la N-glicosilazione sono importanti il glucosio, il mannosio e l’N-acetil-glucosamina che formeranno un “albero” oligosaccaridico per collegarsi ad un fosfolipide presente sulla membrana chiamato dolicolo fosfato.

Nei ribosomi, la sintesi proteica porterà alla formazione di una catena polipeptidica composta anche dall’amminoacido asparagina.

 

La N-glicosilazione è il processo in cui si ha “l’attacco” di questa struttura oligosaccaridica all’NH2 dell’asparagina.

Una volta eseguita la N-glicosilazione, la proteine neo-formata andrà incontro al processo di folding proteico.

Il processo di folding proteico avviene solo dopo la traduzione e la N-glicosilazione. Diversi enzimi entrano in azione per garantire questa funzione. Infatti le glucosidasi 1 e 2 rimuoveranno due unità di glucosio dalla struttura oligosaccaridica. Questo processo è fondamentale per permettere alla proteina di interagire con la calnexina che effettuerà il ripiegamento proteico.

Una volta ultimato correttamente il ripiegamento, la mannosidasi rimuoverà un residuo di mannosio dall’albero oligosaccaridico. Di conseguenza la proteina abbandonerà il reticolo endoplasmatico rugoso per svolgere la funzione per la quale è stata sintetizzata.

 

Editing delle proteine:  se il ripiegamento proteico non va a buon fine cosa succede?

La proteina non incontrerà la mannosidasi, ma un altro enzima: il GGT o glicoprotein-glucosil-transferasi. Infatti sarà trasferita sulla catena oligosaccaridica della proteina una nuova molecola di glucosio. Di conseguenza la calnexina potrà procedere ad un nuovo ripiegamento. Il processo è ciclico e finirà solo con il ripiegamento corretto.

Al contrario la proteina degradante interverrà alla fine del processo con la formazione del proteosoma portando al recupero degli amminoacidi. Infatti il proteosoma ha proprio il compito di degradare la proteina permettendo così il riutilizzo degli amminoacidi.

Il reticolo endoplasmatico liscio rispetto a quelli rugoso non ha i ribosomi per la sintesi proteica.

Il REL è fondamentale per i seguenti processi:

1. Sintesi dei lipidi;
2. Riserva di ioni (come gli ioni calcio);
3. Metabolismo glucidico;
4. Detossicazione: permessa da un complesso multienzimatico chiamato P450;

Il rimaneggiamento della proteina appena sintetizzata avviene in un organulo intracellulare chiamato apparato del Golgi. La sua funzione è quella di sintetizzare i glicosfingolipidi e i lipidi di membrana. Dunque la proteina dal reticolo endoplasmatico rugoso, viene inviata all’apparato del Golgi, dove viene fatta maturare.

L’apparato del Golgi è costituito da 3 parti: il reticolo CIS (CGN), il reticolo trans (TGN) e il sistema delle cisterne. Queste tre sezioni svolgono funzioni separate e sono caratterizzate da enzimi specifici. Infatti il reticolo CIS serve per la fosforilazione proteica, il sistema delle cisterne serve per la rimozione del mannosio e l’aggiunto di N-acetilglucosamina. Infine il reticolo trans aggiunge solfati. Inoltre nella cellula c’è un traffico vescicolare che permette il trasferimento di materiale all’interno della cellula.

 

Come fa la cellula a sapere dove deve andare una proteina?

Questo processo avviene grazie ai segnali cellulari sia esterni che interni. Esempi di segnali cellulari esterni sono i coatomeri o i V-SNARE, questi ultimi mediatori di trasporto.

Esempi di segnali di cellulari interni sono il mannosio-6-fosfato e il KDEL e il KXXX.

Per ragioni di semplicità eviteremo di entrare nello specifico di questi segnali, ma segnaliamo la loro presenza.

Dunque l’editing delle proteine è un sistema complesso di modificazione delle proteine fondamentale per lo svolgimento delle funzioni cellulari.

 

A cura del Dottor Giulio Merlini

 

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BIBLIOGRAFIA – REFERENCES:

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