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<ul><li>Struttura delle Proteine e  </li></ul><ul><li>loro Funzioni </li></ul>
La struttura delle Proteine   determina  la loro funzione <ul><li>Le  Proteine  sono singole, catene non-ramificate di mon...
Tutti gli  amminoacidi  hanno  la stessa struttura generale,  ma il gruppo laterale ( R group ) è differente
Amminoacidi Idrofilici
Amminoacidi  Idrofobici e “ speciali ”
 
I legami Peptididi legano gli amminoacidi  in catene lineari
I legami Peptidici legano gli amminoacidi  in catene lineari
I legami Peptidici legano gli amminoacidi in catene lineari
Quattro  livelli di struttura determinano la forma delle proteine <ul><li>Primaria : la  sequenza  lineare di ammino acidi...
Struttura  Primaria e Secondaria  dell’ Emagglutinina
Struttura  Terziaria e Quaternaria   dell’ Emagglutinina
Differenti rappresentazioni  grafiche di una stessa proteina
Struttura secondaria:  alfa helix alfa helix
Struttura secondaria:   Beta   sheet
Struttura secondaria:   beta   sheet
 
Struttura Funzione delle Proteine
 
 
Esempi di macromolecole cellulari
Funzione Coperativa di Proteine
Motifs  sono combinazioni regulari  di strutture secondarie Un  motif  arrotolato ( coiled ) è  formato da due o più elich...
Altri esempi di  motifs
I  domains   sono moduli strutturali e funzionali di strutture terziare
Omologie  fra sequenze suggeriscono l’esistenza di relazioni funzionali fra proteine
Folding , modificazione  e  degradazione di proteine degradazione di proteine <ul><li>Un poli-peptide appena sintetizzato ...
L’ informazione per il  folding  di una proteina è solo in parte codificato nella sequenza aa
Chaperones   The Protein Universe <ul><li>Assuming an average protein length of 200 aa, there can be theoretically   20 20...
In vivo , il  folding  di proteine è  regolato da  chaperones chaperones
ANIMATION on CHAPERONES
Confinamento di Proteine in GroEL/GroES <ul><li>Il confinemento di proteine non folded in uno stretto spazio idrofilico de...
Confinamento di Proteine <ul><li>Confinamento in un complesso chaperoninico accelera fortemente il  folding  appropriato e...
Modificazioni chimiche e  processing  alterano l’attività biologica delle proteine
Degradazione delle proteine tramite  l’  ubiquitina Le cellule contengono diverse altre  pathways  per la degradazione del...
ANIMATION on UBIQUITIN U B I Q U I T I N
Proteine con  folding  errato sono coinvolte in malattie che evolvono molto lentamente Una placca amiloide in Alzheimer’s ...
Proteine con  folding  errato sono coinvolte in malattie che evolvono molto lentamente • Improper protein folding (misfol...
Lipid-Assisted Protein Folding Lipids act as molecular chaperones in folding of proteins Lipids act as molecular chaperone...
Disegno funzionale di proteine <ul><li>La funzione delle proteine, generalmente,  comprende  cambi conformazionali </li></...
Cambiamenti conformazionali nella subunità catalitica di cAPK
Meccanismi che regolano la funzione  delle proteine <ul><li>Transizioni allosteriche </li></ul><ul><li>Rilascio delle subu...
Rilascio allosterico  delle subunità catalitiche delle subunità catalitiche
Transizione allosterica  tra stati attivi e stati inattivi tra stati attivi e stati inattivi
Fosforilazione / de-fosforilazione
Taglio proteolitico  delchimotripsinogeno  che produce  chimotripsina  attiva
Proteine di membrana <ul><li>Ogni membrana ha proteine specifiche che le permettono di svolgere le sue funzioni specifiche...
Proteine di membrana  in un lipid bilayer
Proteine di membrana   in un  lipid bilayer
Glycophorin:  un esempio di proteina  trans -membranica
Ancoraggio di proteine   integrali alla membrana plasma plasmatica  tramite catene   idrocarburiche
Proteine integrali di membrana possono essere solubilizzate  con detergenti non-ionici con detergenti non-ionici
RAFTS <ul><li>Un raft è un microdominio ricco  </li></ul><ul><li>in colesterolo / sfingolipidi </li></ul><ul><li>nelle  me...
RAFTS <ul><li>I Raft domains rappresentano uno stato fisico specifico del lipid bilayers:  </li></ul><ul><li>La fase liqui...
RAFTS <ul><li>Nei rafts sono presenti  i recettori  (GPCR) delle signaling pathways </li></ul><ul><li>I  Patogeni  adopera...
RAFTS   single particle tracking
MOTORI MOLECOLARI <ul><li>Il dominio della testa del motore (flagello) lega lo  stator  che è immerso nella membrana e al ...
 
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1.proteins

Prot

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1.proteins

  1. 1. <ul><li>Struttura delle Proteine e </li></ul><ul><li>loro Funzioni </li></ul>
  2. 2. La struttura delle Proteine determina la loro funzione <ul><li>Le Proteine sono singole, catene non-ramificate di monomeri di amminoacidi </li></ul><ul><li>Nelle cellule sono presenti 20 differenti amminoacidi </li></ul><ul><li>La sequenza aa di una proteina ne determina la sua struttura 3D (conformazione) </li></ul><ul><li>A sua volta, la struttura di una proteina determina la funzione di quella proteina </li></ul>
  3. 3. Tutti gli amminoacidi hanno la stessa struttura generale, ma il gruppo laterale ( R group ) è differente
  4. 4. Amminoacidi Idrofilici
  5. 5. Amminoacidi Idrofobici e “ speciali ”
  6. 7. I legami Peptididi legano gli amminoacidi in catene lineari
  7. 8. I legami Peptidici legano gli amminoacidi in catene lineari
  8. 9. I legami Peptidici legano gli amminoacidi in catene lineari
  9. 10. Quattro livelli di struttura determinano la forma delle proteine <ul><li>Primaria : la sequenza lineare di ammino acidi </li></ul><ul><li>Secondaria : l’organizzazione locale di porzioni di una catena poli-peptidica ( α helix o β sheet ) </li></ul><ul><li>Terziaria : l’ arrangiamento 3-dimensionale di una catena poli-peptidica </li></ul><ul><li>Quaternaria : l’associazione di 2 o più poli-peptidi in complessi composti da più sub-unità </li></ul><ul><li>Sopramolecolare - Assemblaggi multimolecolare </li></ul>
  10. 11. Struttura Primaria e Secondaria dell’ Emagglutinina
  11. 12. Struttura Terziaria e Quaternaria dell’ Emagglutinina
  12. 13. Differenti rappresentazioni grafiche di una stessa proteina
  13. 14. Struttura secondaria: alfa helix alfa helix
  14. 15. Struttura secondaria: Beta sheet
  15. 16. Struttura secondaria: beta sheet
  16. 18. Struttura Funzione delle Proteine
  17. 21. Esempi di macromolecole cellulari
  18. 22. Funzione Coperativa di Proteine
  19. 23. Motifs sono combinazioni regulari di strutture secondarie Un motif arrotolato ( coiled ) è formato da due o più eliche arrotolate fra di loro
  20. 24. Altri esempi di motifs
  21. 25. I domains sono moduli strutturali e funzionali di strutture terziare
  22. 26. Omologie fra sequenze suggeriscono l’esistenza di relazioni funzionali fra proteine
  23. 27. Folding , modificazione e degradazione di proteine degradazione di proteine <ul><li>Un poli-peptide appena sintetizzato richiede che sia sottoposto ad un appropriato folding e spesso anche a modifiche chimiche per generare la proteina finale </li></ul><ul><li>Tutte le molecule proteiche adottano una singola conformazione (lo stato nativo), che è la forma più stabile di una certa molecola </li></ul>
  24. 28. L’ informazione per il folding di una proteina è solo in parte codificato nella sequenza aa
  25. 29. Chaperones The Protein Universe <ul><li>Assuming an average protein length of 200 aa, there can be theoretically 20 200 different protein sequences, </li></ul><ul><li>A number that is much greater than the number </li></ul><ul><li>of electrons in our Universe ! </li></ul><ul><li>Assuming again that there are 10 7 species on Earth today and that the average genome of each species consists of only 5,000 genes , there are 5 x 10 10 unique protein sequences. </li></ul><ul><li>We can only guess how many species have existed so far on Earth, may be 10 9 thus at least 5 x 10 12 unique protein sequences have emerged and properly folded ! </li></ul>
  26. 30. In vivo , il folding di proteine è regolato da chaperones chaperones
  27. 31. ANIMATION on CHAPERONES
  28. 32. Confinamento di Proteine in GroEL/GroES <ul><li>Il confinemento di proteine non folded in uno stretto spazio idrofilico del complesso delle chaperonine </li></ul><ul><li>riduce il quantitativo di energia per il folding di alcune proteine, aumentando il flusso di forme intermedie verso lo stato nativo, e riduce il numero di possibili conformazioni </li></ul>
  29. 33. Confinamento di Proteine <ul><li>Confinamento in un complesso chaperoninico accelera fortemente il folding appropriato e viene stabilizzato dal confinamento stesso </li></ul>
  30. 34. Modificazioni chimiche e processing alterano l’attività biologica delle proteine
  31. 35. Degradazione delle proteine tramite l’ ubiquitina Le cellule contengono diverse altre pathways per la degradazione delle proteine in aggiunta a questa pathway
  32. 36. ANIMATION on UBIQUITIN U B I Q U I T I N
  33. 37. Proteine con folding errato sono coinvolte in malattie che evolvono molto lentamente Una placca amiloide in Alzheimer’s è composta da un ammasso di filamenti di proteine
  34. 38. Proteine con folding errato sono coinvolte in malattie che evolvono molto lentamente • Improper protein folding (misfolding) can lead to the formation of disordered (amorphous) or ordered (amyloid fibril) aggregates. • transmissible spongiform encephalopathies • prion diseases • Parkinson's disease • Lewy body variant of Alzheimer's disease • diffuse Lewy body disease • dementia with Lewy bodies • multiple system atrophy • neurodegeneration with brain iron accumulation type I. • familial amyloid polyneuropathy (FAP) • familial amyloid cardiomyopathy (FAC) • familial central nervous system amyloidosis • senile systemic amyloidosis (SSA) • Amyloidosis (Alzheimer disease) etc. Membrane proteins represent at least 30% of the all currently sequenced genomes and represent 60 percent of drug targets.
  35. 39. Lipid-Assisted Protein Folding Lipids act as molecular chaperones in folding of proteins Lipids act as molecular chaperones in folding of proteins LacY E. coli LacY assembled in a PE-lacking mutant ( pssA null mutant) only carried out facilitated but not active transport of substrate and misfolding of domain P7 (P7 is denatured) Monoclonal antibody Proper folding did NOT occur by addition of PE Changing the lipid composition of the membrane can reverse topology of a polytopic membrane protein, and lipids composition is a determinant of TM orientation
  36. 40. Disegno funzionale di proteine <ul><li>La funzione delle proteine, generalmente, comprende cambi conformazionali </li></ul><ul><li>Le proteine sono prodotte per legare diversi ligandi: </li></ul><ul><li>il legame è caratterizzato da 2 proprietà: </li></ul><ul><li>affinità e specificità </li></ul><ul><li>Gli anticorpi hanno una specificità di legame </li></ul><ul><li>molto alta </li></ul><ul><li>Gli enzimi sono catalizzatori specifici: </li></ul><ul><li>il loro sito attivo lega il substrato ed esegue la catalisi </li></ul>
  37. 41. Cambiamenti conformazionali nella subunità catalitica di cAPK
  38. 42. Meccanismi che regolano la funzione delle proteine <ul><li>Transizioni allosteriche </li></ul><ul><li>Rilascio delle subunità cataliche, stati attivo - inattivo, legami cooperativi de ligandi </li></ul><ul><li>Fosforilazione / de-fosforilazione </li></ul><ul><li>Attivazione proteolitica </li></ul><ul><li>Compartimentalizzazione </li></ul>
  39. 43. Rilascio allosterico delle subunità catalitiche delle subunità catalitiche
  40. 44. Transizione allosterica tra stati attivi e stati inattivi tra stati attivi e stati inattivi
  41. 45. Fosforilazione / de-fosforilazione
  42. 46. Taglio proteolitico delchimotripsinogeno che produce chimotripsina attiva
  43. 47. Proteine di membrana <ul><li>Ogni membrana ha proteine specifiche che le permettono di svolgere le sue funzioni specifiche </li></ul><ul><li>Le proteine di membrana possono essere integrali o periferiche </li></ul><ul><li>Proteine integrali di membrana contengono una o </li></ul><ul><li>più α-eliche </li></ul><ul><li>Altre proteine integrali sono ancorate alla membrana tramite legami covalenti con catene idrocarburiche </li></ul><ul><li>Proteine periferiche sono associate alle membrane tramite interazioni con proteine integrali </li></ul>
  44. 48. Proteine di membrana in un lipid bilayer
  45. 49. Proteine di membrana in un lipid bilayer
  46. 50. Glycophorin: un esempio di proteina trans -membranica
  47. 51. Ancoraggio di proteine integrali alla membrana plasma plasmatica tramite catene idrocarburiche
  48. 52. Proteine integrali di membrana possono essere solubilizzate con detergenti non-ionici con detergenti non-ionici
  49. 53. RAFTS <ul><li>Un raft è un microdominio ricco </li></ul><ul><li>in colesterolo / sfingolipidi </li></ul><ul><li>nelle membrane cellulari </li></ul>
  50. 54. RAFTS <ul><li>I Raft domains rappresentano uno stato fisico specifico del lipid bilayers: </li></ul><ul><li>La fase liquida ordinata </li></ul>
  51. 55. RAFTS <ul><li>Nei rafts sono presenti i recettori (GPCR) delle signaling pathways </li></ul><ul><li>I Patogeni adoperano i rafts della cellula ospite come luogo di entrata e di comunicazione con l’interno della cellula </li></ul>
  52. 56. RAFTS single particle tracking
  53. 57. MOTORI MOLECOLARI <ul><li>Il dominio della testa del motore (flagello) lega lo stator che è immerso nella membrana e al rotore. </li></ul><ul><li>Gli ioni che passano attraverso lo stator generano una forza rotatoria al rotore che fa muovere il flagello . </li></ul>

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