Proteasoma

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Struttura tridimensionale del proteasoma

Il proteasoma è un complesso multiproteico che ha il compito di degradare polipeptidi all'interno della cellula. Sebbene la sua funzione sia simile a quella del lisosoma, differisce da esso per alcuni motivi, tra cui la natura citologica e il tipo di composti che produce.

[modifica] Struttura

A differenza del lisosoma, che è un compartimento cellulare fornito di lemma, il proteasoma non è fornito di una membrana. É un polipeptide, formato da 3 diverse subunità che danno vita a zone funzionali diverse: la bocca (subunità α), dove entrano le proteine, il tubo digerente (subunità β), con tipica struttura "a botte", dove le proteine vengono digerite e il tappo, che divide l'ambiente citosolico dall'interno del proteasoma e da dove fuoriescono i prodotti della catalisi. Le subunità α presentano diverse proprietà enzimatiche: sono dotate infatti di attività ATPasica e funzionano come recettori per l'ubiquitina; favoriscono inoltre il dispiegamento della catena proteica all'interno del proteasoma.

[modifica] Ubiquitina

Molecole di ubiquitina (rosso e arancio) legate ad una proteina da degradare (in blu)

Enzimi attivatori dell'ubiquitina

L'ubiquitina è un peptide di 76 amminoacidi, altamente conservato tanto nei procarioti quanto negli eucarioti. Nelle cellule funge da marcatore di proteine da degradare nella via proteasomiale, secondo i meccanismi descritti più avanti. La sua attivazione avviene grazie al suo legame con l'enzima E1 (enzima attivatore dell'ubiquitina). Successivamente viene trasferita all'enzima E2 (enzima coniugatore dell'ubiquitina), dal quale può passare alla proteina bersaglio o, nella maggior parte dei casi, ad un ulteriore enzima, detto E3 (ubiquitina ligasi), che catalizza l'attacco al polipeptide da degradare.

[modifica] Proteolisi

La via proteolitica proteasomiale inizia nel citosol, dove le proteine da degradare vengono riconosciute dall'enzima ubiquitinante. L'attacco del peptide avviene a livello del gruppo amminico di un residuo laterale di lisina. A questo ne seguono molti altri, in modo da avere una proteina bersaglio che presenti numerosissime ramificazioni, rappresentate da residui di ubiquitina.
Il polipeptide viene così riconosciuto dalle subunità α del proteasoma, che tramite l'idrolisi di ATP permette l'ingresso della proteina ed un suo corretto dispiegamento all'interno della struttura. Contemporanemte le molecole di ubiquitina vengono rimosse e liberate nel citosol, per essere riutilizzate.
Il prodotto finale della degradazione è una serie di peptidi di 6-10 amminoacidi di lunghezza, corrispondenti alla distanza dei siti proteolitici all'interno del proteasoma. Questa dunque è la seconda differenza fondamentale rispetto al lisosoma, che lide i polipeptidi in amminoacidi singoli.