PROTEINE MODULI

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PROTEINE MODULI Powered By Docstoc
					                                      PROTEINE
                               motivi, moduli & domini
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?highlight=proteins,motifs,modules&rid=mcb.section.517#536


I motivi sono combinazioni regolari di strutture secondarie

         Molte proteine contengono uno o più motivi, che consistono in
         particolari combinazioni di strutture secondarie.
          Un motivo è definito come una combinazione specifica di strutture
         secondarie che ha una topologia particolare ed è organizzata in una
         struttura tridimensionale caratteristica.
         Il motivo a “coiled-coil” comprende due, tre o quattro α-eliche
         anfipatiche avvolte una attorno all’altra. In questo motivo, le catene
         caterali idrofobiche di ogni elica si proiettano come protuberanze da
         una α-elica e si inseriscono nei buchi fra le catene idrofobiche laterali
         dell’altra elica lungo la superficie di contatto.
         Le subunità in alcune proteine multimeriche e in fibre a bastoncello
         sono tenute insieme da interazioni a “coiled-coil”.
         Il motivo legante il Ca2+ “elica-loop-elica” è caratterizzato dalla presenza
         di alcuni residui idrofilici in posizioni invariabili nell’ambito del loop.
         In un altro motivo comune, il “ditto di zinco”, tre strutture secondarie –
         una α-elica e due foglietti-β con orientamento antiparallelo – formano
         un fascio a forma di dito tenuto insieme da un ione zinco. Questo
         motivo si trova frequentemente nelle proteine che legano il RNA o il
         DNA.
         La presenza dello stesso motivo in proteine diverse con funzioni simili
         indica chiaramente che durante l’evoluzione queste combinazioni utili di
         strutture seondarie sono state conservate.




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http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?highlight=coiled-coil&rid=mboc4.figgrp.405




La struttura di un “coiled-coil”. (A) Una singola α-elica, con le catene laterali di
aminoacidi successivi marcate in una sequenza di 7, “abcdefg” (dalla base all’apice). Gli
aminoacidi “a” e “d” di tale sequenza rimangono vicini alla superifice cilindrica, formando
una “striscia” (rosso) che si avvolge lentamente attorno all’elica-α. Le proteine che
formano i “coiled-coils” tipicamente hanno aminoacidi non polari nelle posizioni “a” e “d.”
perciò, come illustrato in (B), le due α-eliche si avvolgono una rispetto all’altra in modo tale
che le catene laterali non polari di una α-elica interagiscono con le catene laterali non
polari dell’altra, mentre le catene laterali più idrofiliche degli aminoacidi rimangono esposte
all’ambiente acquoso. (C) Struttura atomica di un coiled-coil determinata mediante
cristallografia a raggi X. le catene laterali in rosso sono apolari.




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http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?highlight=myosin&rid=mboc4.figgrp.3043




Miosina II. (A) Una molecola di miosina II è costituita da due catene pesanti (ciascuna
lunga circa 2000 aminaocidi (verde) e quattro catene leggere (blu). Le catene leggere
sono di due tipi distinti; una copia di ciascun tipo è presente in ogni testa di miosina. La
dimerizzazione ha luogo quando due eliche-α delle catene pesanti si avvolgono una
attorno all’altra per formare un “coiled-coil”, che è guidato dall’associazione di residui
idrofobici disposti regolarmente. La disposizione a “coiled-coil” forma un bastoncello
allungato in soluzione, e questa parte della molecola viene chiamata “coda”. (B) Le due
teste globulari e la coda possono essere visti chiaramente nella fotografie al microscopio
elettronico delle molecole di miosina ricoperte di platino. (B, courtesy of David Shotton.)

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?highlight=zinc%20finger&rid=mboc4.figgrp.1243




Un tipo di proteina a dito di Zinco. Questa proteina appartiene alla famiglia Cys-Cys-
His-His do proteine a dito di Zinco, denominate in base agli aminoacidi che afferrano lo
Zinco. (A) Disegno schematico della sequenza amminoacidica di un dito di Zinco di una
proteina di rana di questa classe. (B) La struttura tridimensionale di questo tipo di dito di
Zinco è costruita da un foglietto β antiparallelo (aminoacidi 1 a 10) seguito da una α- elica
(aminoacidi 12 a 24). I quattro aminoacidi che si legano al Zinco (Cys 3, Cys 6, His 19, e
His 23) collegano una estremità della α-elica fermamente ad una estremità del foglietto-β.
(Adattato da S. Lee et al., Science 245:635–637, 1989.)

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http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?highlight=proteins,motifs,modules&rid=mcb.sect
ion.517#536

I domini strutturali e funzionali sono moduli della struttura terziaria

      La struttura terziaria delle proteine di grandi dimensioni è spesso
   suddivisa in regioni globulari o fibrose dette domini.
      Da un punto di vista strutturale un dominio è una regione ripiegata in
   modo molto compatto di un polipeptide. Queste regioni separate sono ben
   distinguibili o separate fisicamente da altre zone della proteina, ma sono
   collegate da una catena polipeptidica. L’emogluttinina, ad es., contiene un
   dominio globulare e un dominio fibroso:




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      Un dominio stutturale consiste in 100-200 residui in varie combinazioni
   di -eliche,                                                     un dominio
   è caratterizzato da un aspetto strutturale interessante, ad esempio
   un’abbondanza insolita di un dato aminoacido (un dominio ricco in prolina,
   un dominio acidico, un dominio ricco in glicina), sequenze comuni a
   (conservate) molte proteine (SH3, o “Src homology region 3”) o un motivo
   particolare di struttura secondaria (motivo a dito di zinco o dominio
   “kringle”).




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Domini Kringle (http://www.online-medical-dictionary.org/?q=Kringle+Domains)
Domini proteici a triplo-loop collegati da ponti disolfuro. Questi comuni domini
strutturali, così designati a causa della loro somiglianza con i biscotti Dannesi noti
come kringlers, sono coinvolti nel legame alle membrane, proteine, e fosfolipidi,
nonché alla regolazione della proteolisi. I kringles sono inoltre presenti in proteine
coinvolte nella coagolazione e fibrinolisi e in altre proteinasi plasmatiche.




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http://www.nature.com/nrm/journal/v4/n12/fig_tab/nrm1261_F1.html

Carmen Birchmeier, Walter Birchmeier, Ermanno Gherardi and George F. Vande Woude: Met,
metastasis, motility and more. Nature Reviews Molecular Cell Biology 4, 915-925 (December
2003)




La struttura a domini del “Hepatocyte growth factor/scatter factor” (HGF/SF. N,
dominio amino-terminal; K1–K4 si riferiscono ai domini kringle 1–4; SPH, “serine
proteinase homology domain”. e si riferiscono alle subunità del ligando che sono
presenti dopo scissione proteolitica.. b | Struttura cristallina di NK1 (un frammento che
contiene l’amino-terminale e i domini K1) e un modello del dominio SPH.




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I domini spesso sono definiti in termini funzionali basati su osservazioni che
l’attività della proteina é localizzata in una piccola regione lungo la sua
estensione. Ad esempio, una particolare regione o regioni di una proteina
possono essere responsabili dalla sua azione catalitica (ad es. un dominio
chinasico) o capacità di legame (ad es. un dominio di legame al DNA, un
dominio di legame alla membrana, un dominio che si lega a determinate
sequenze glicidiche – dominio lectinico).

      I domini funzionali spesso sono identificati sperimentalmente mediante
   frazionamento della proteina fino ad ottenere il suo frammento attivo più
   piccolo con l’aiuto di proteasi, enzimi che scindono i legami peptidici. In
   alternativa, il DNA che codifica per la proteina può essere sottoposto a
   mutagenesi, in modo tale che isegmenti dell’impalcatura proteica sono
   rimossi o alterati. L’attività della proteina troncata o alterata sintetizzata dal
   gene mutato viene monitorata.
      La definizione funzionale di un dominio è meno rigorosa della
   definizione strutturale. Tuttavia, se la struttura tridimensionale della
   proteina non è stata individuata, l’identificazione di domini funzionali può
   fornitre informazioni utili sulla proteina. Dato che l’attività della proteina di
   solito dipende da una struttura 3-D adeguata, un dominio funzionale
   consite al meno di un e spesso di vari domini strutturali.
       L’organizzazione della struttura terziaria in domini illustra ulteriormente
   il principio che le molecole complesse sono costruite a partire di
   componenti più semplici. Come avviene con i motivi della struttura
   secondaria , i domini della struttura terziaria sono incorporati sotto forma di
   moduli in proteine diverse, così modificando le loro attività funzionali.
   L’approccio modulare all’archittetura proteica é particolarmente facile da
   riconoscere nelle proteine di grandi dimensioni, che tendono ad essere un
   mosaico di domini diversi e perciò possono svolgere diverse funzioni
   simultaneamente.




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     Il dominio “epidermal growth factor; EGF” è un esempio di un modulo
   che é presente in diverse proteine:




    Diagramma schematico di varie proteine, illustrando la loro natura
    modulare. Il fattore di crescita epidermico (“Epidermal growth factor ; EGF”) é
    generato mediante scissione proteolitica della proteina precursore che contiene
    diversi domini EGF (arancione). Il dominio EGF é presente inoltre nella proteina
    Neu e nell’attivatore tissutale del plasminogeno (TPA). Altri domini o moduli in
    queste proteine includono un dominio di chimotripsina (porpora), un dominio
    immunoglobulinico (verde), un dominio fibronectina (giallo), un dominio di
    attraversamento della membrana (rosa) e un dominio kringle (blu). [Adattato da
    I. D. Campbell and P. Bork, 1993, Curr. Opin. Struc. Biol. 3:385.]

      L’EGF é una piccolo ormone peptidico solubile che si lega alle cellule
   della pelle e del tessuto connettivo, provocando la loro divisione.
      Viene generato mediante scissione proteolitica fra i domini ripetuti di
   EGF nella proteina precursora dell’EGF, che é ancorata alla membrana
   plasmatica mediante un dominio di attraversamento della membrana.
      Sei residui conservati di cisteina formano tre coppie di legami disulfuro
   che mantengono l’EGF nella sua conformazione nativa. Il dominio EGF si
   trova anche in altre proteine, incluso l’attivaote tissutale del plasminogeno
   (TPA), una proteasi che viene usata per scioglere i coagoli di sangue negli
   infarti di miocardio. La proteina Neu, che è coinvolta nel differenziamento
   embrionale e la proteina Notch, una molecola di adesione che incolla le
   cellule una all’altra. Oltre al dominio EGF, queste proteine contengono
   domini aggiuntivi che si trovano anche in altre proteine. Ad esempio, il
   TPA possiede un dominio chimotripsina, una caratteristica comune alle
   proteine che catalizzano la proteolisi.

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