Biologia 28 – Editing delle proteine – RE 1
Biologia 28 – Editing delle proteine – RER
L’editing delle proteine è il processo che permette di ottenere una proteina funzionale.
L’editing coinvolge diverse strutture cellulari, ma le due più importanti sono il reticolo endoplasmatico (RE) e l’apparato di Golgi.
Reticolo endoplasmatico
Il reticolo endoplasmatico (RE) è un organello citoplasmatico, costituito da una rete intrecciata di compartimenti (detti cisterne).
Le cisterne sono formate da un doppio strato di fosfolipidi, che rende la membrana del RE simile a quella citoplasmatica; tuttavia, essa è più sottile e presenta catene di oligosaccaridi che sporgono anche all’interno delle cisterne (e non solo all’esterno, come nel caso della membrana cellulare).
La funzione più importante del RE è quella di modificare alcune sostanze prodotte dalla cellula.
Ci sono 2 tipi di RE: rugoso (RER) e liscio (REL – o SER in inglese).
Reticolo Endoplasmatico Rugoso (RER)
Il RER deve il suo attributo “rugoso” alla presenza di ribosomi attaccati sul lato esterno della membrana che gli conferiscono, appunto, un aspetto ruvido (simile ad una carta vetrata vista al microscopio).
La membrana esterna del RER si continua con la membrana esterna del nucleo, la quale contiene anch’essa i ribosomi sulla superficie esterna.
Le cisterne del RER hanno la caratteristica forma appiattita e sono molto sviluppate ed abbondanti nelle cellule dove c’è un elevato metabolismo proteico (es. cellule del fegato e dell’intestino).
La funzione principale del RER è quella di rimaneggiare le proteine sintetizzate dai ribosomi presenti sulla sua superficie esterna. In particolare, le funzioni principali sono la N-Glicosilazione e il folding proteico.
N-glicosilazione
Consiste nell’aggiunta di un oligosaccaride (formato da 14 residui zuccherini) alla proteina sintetizzata dai ribosomi presenti sul RER.
L’oligosaccaride si forma sul dolicolo, un fosfolipide particolare che si trova in prossimità del canale d’ingresso attraverso il quale la proteina sintetizzata dal ribosoma entra nel RER.
Successivamente, intervengono degli enzimi (glicosidasi) che eliminano 3 molecole di glucosio ed 1 di mannosio dall’oligosaccaride.
Infine, quando entra una proteina appena sintetizzata dal ribosoma, l’oligosaccaride viene trasferito sul gruppo amminico (NH2) dell’aminoacido asparagina.
La presenza dell’albero oligosaccaridico è fondamentale, perché: a) permette alle proteine di essere più solubili, b) le rende meno attaccabili da parte delle proteasi e c) conferisce loro un corretto ripiegamento (folding delle proteine).
Biologia 28 – Editing delle proteine – RE 2 Ripiegamento di una proteina (folding proteico)
Una proteina, per funzionare correttamente, non deve solo avere la giusta sequenza di amminoacidi, ma deve assumere anche una corretta conformazione spaziale.
Il folding proteico avviene attraverso diverse fasi:
1. La proteina appena prodotta dal ribosoma ed N-glicosilata viene sottoposta all’azione di glicosidasi di tipo I e II, che sottraggono all’oligosaccaride 2 molecole di glucosio.
2. A questo punto, interviene una proteina, la calnexina, che si attacca da una parte con il glucosio rimasto sull’oligosaccaride e dall’altra sulla proteina. La calnexina riesce a fare un primo ripiegamento della proteina, eliminando l’ultima molecola di glucosio rimasta.
A questo punto, la proteina appena ripiegata può andare incontro a due destini:
Se il primo ripiegamento della calnexina è sufficiente, la proteina esce dal RER. Prima di uscire perde, però, una molecola di mannosio dall’oligosaccaride (ad opera dell’enzima mannosidasi).
Se la proteina necessita di più ripiegamenti, allora interviene un’altra proteina, detta GGT (Glicoprotein-Glucosil-Transferasi) che
aggiunge una molecola di glucosio all’albero. In questo modo, la proteina si può legare nuovamente alla calnexina e subire un ulteriore ripiegamento. Questo percorso ciclico continua fino a quando la proteina non ha subito tutti i ripiegamenti di cui ha bisogno.
3. A questo punto, le proteine saranno tutte ripiegate, ma non tutte lo saranno correttamente.
Le proteine misfolding (cioè ripiegate male) vengono riconosciute da un’altra proteina, detta proteina degradante, la quale porta la proteina fuori dal RER verso il proteosoma, un complesso proteico che distrugge la proteina difettosa.
Reticolo Endoplasmatico Liscio (REL)
A differenza del RER, il REL è privo di ribosomi sulla sua superficie ( di qui “liscio”); inoltre, le cisterne da cui è composto hanno una forma tubulare, che lo rende facilmente distinguibile dal RER.
Il REL ha diverse funzioni:
Sintetizzare lipidi (i fosfolipidi che servono per le membrane cellulari, il colesterolo e gli steroidi e i glicolipidi).
Detossificare da sostanze altrimenti dannose per l’organismo (come, per esempio, l’etanolo contenuto nelle bevande alcoliche, alcuni farmaci, etc).
Questa funzione viene svolta da ossidasi, tra cui i citocromi P450. Questa famiglia di enzimi presenta un gruppo eme con il ferro legato ad un gruppo tiolico. Tale gruppo reattivo permette la riduzione dei radicali liberi prodotti dal metabolismo e dei radicali derivati dai farmaci e dalle tossine.
Costituire una riserva di ioni calcio (Ca2+), utili in alcune cellule (come quelle muscolari).
È coinvolto nel metabolismo del glicogeno. Il glicogeno viene conservato, come riserva energetica, nel fegato e nei muscoli.
Il processo che porta a ottenere glucosio dal glicogeno (glicogenolisi) avviene grazie al REL. Infatti, il glicogeno viene convertito dapprima in tante molecole di glucosio-6-fosfato (glucosio + P). In questa forma, però, il glucosio non può uscire dalla cellula.
Grazie ad un enzima, la glucosio-6-fosfatasi, presente solo sulle membrane del REL, il gruppo P viene rimosso e il glucosio può uscire dalla cellula.
