Degradazione intracellulare delle proteine: Volume 27

Titolo originale:

Intracellular Protein Degradation: Volume 27

Contenuto del libro:

Questo volume raccoglie una serie di rassegne che forniscono una sintesi delle nostre attuali conoscenze sul macchinario proteolitico e sulle vie di degradazione delle proteine nelle cellule procariotiche ed eucariotiche. La degradazione proteica intracellulare è molto più di un semplice meccanismo di rimozione di proteine ripiegate in modo errato o danneggiate. Poiché molte proteine a vita breve hanno importanti funzioni regolatorie, la proteolisi contribuisce in modo significativo a molti processi cellulari, tra cui la regolazione del ciclo cellulare e il controllo della trascizione. Inoltre, una scissione proteolitica limitata può fornire un meccanismo rapido ed efficiente di attivazione o inattivazione degli enzimi nelle cellule eucariotiche. Nel primo capitolo, Maurizi fornisce un'introduzione alla degradazione intracellulare delle proteine, descrive la struttura e le funzioni delle proteasi batteriche ATP-dipendenti ed esplora la relazione tra le funzioni dei chaperoni e la degradazione delle proteine. Molti dei principi si applicano anche alle cellule eucariotiche, anche se le proteasi coinvolte spesso non sono le stesse. È interessante notare che omologhi di una delle proteasi batteriche, la proteasi ionica, sono stati trovati nei mitocondri del lievito e dei mammiferi, e omologhi dei proteasomi, che si trovano in tutte le cellule eucariotiche (vedi sotto), sono stati scoperti in alcuni eubatteri.

Gli studi sulla proteolisi nel lievito hanno contribuito notevolmente all'elucidazione delle vie proteolitiche lisosomiali (vacuolari) e non lisosomiali nelle cellule eucariotiche. Thumm e Wolf (capitolo 2) descrivono gli studi che hanno chiarito le funzioni dei proteasomi nella proteolisi non lisosomiale e il contributo delle proteasi lisosomiali alla degradazione delle proteine intracellulari. Le proteine possono essere selezionate per la degradazione da una varietà di meccanismi diversi. Il sistema dell'ubiquitina è un meccanismo complesso e altamente regolato attraverso il quale le proteine eucariotiche sono destinate alla degradazione da parte dei proteosomi. Nel capitolo 3, Wilkinson passa in rassegna i componenti e le funzioni del sistema dell'ubiquitina e considera alcuni dei substrati noti di questa via, tra cui i regolatori del ciclo cellulare e della trascrizione. La struttura e le funzioni dei proteosomi e dei loro componenti regolatori sono descritte nei due capitoli successivi di Tanaka e Tanahashi e di Dubiel e Rechsteiner. I proteasomi sono stati il primo esempio conosciuto di proteasi treonina. Si tratta di complessi a più unità che, oltre a essere responsabili del turnover della maggior parte delle proteine nucleari e citoplasmatiche a vita breve, sono anche coinvolti nell'elaborazione dell'antigene per la presentazione attraverso la via dell'MHC di classe I. Recenti studi rivisti da McCracken e colleghi (capitolo 6) portano all'entusiasmante conclusione che alcune proteine associate all'ER sono degradate dai proteasomi citosolici.

I lisosomi sono responsabili della degradazione delle proteine a lunga vita e della maggiore degradazione proteica osservata in condizioni di inedia. Nel capitolo 7 Knecht e colleghi passano in rassegna le proteasi lisosomiali e descrivono gli studi sul ruolo dei lisosomi e sui meccanismi di assorbimento delle proteine nei lisosomi. I metodi per misurare il contributo relativo dei diversi sistemi proteolitici (ad esempio, la via ubiquitina-proteasoma, le proteasi calcio-dipendenti, i lisosomi) alla degradazione delle proteine muscolari e le conclusioni di tali studi sono esaminati da Attai e Taillinder nel capitolo successivo. Infine, le proteasi svolgono un ruolo importante nella segnalazione dell'apoptosi catalizzando la scissione limitata degli enzimi. Mason e Beyette esaminano il ruolo dei principali attori, le caspasi, che sono attivate e catalizzano la proteolisi limitata, e considerano anche il coinvolgimento di altri enzimi protoselitici in questa via che porta alla morte cellulare.