Definizione di proteolisi
La proteolisi è l’idrolisi dei legami peptidici che tengono insieme le proteine, con conseguente scomposizione delle proteine nei loro componenti chiave, peptidi e aminoacidi. La proteolisi può avvenire come metodo di regolazione dei processi cellulari riducendo la concentrazione di una proteina, trasformando una proteina in una forma attiva, o fornendo aminoacidi necessari per sintetizzare una proteina diversa. La proteolisi è spesso eseguita dalle proteasi, enzimi che catalizzano la scomposizione delle proteine. Può anche verificarsi come risultato di condizioni cellulari avverse, come temperature estreme, acidità o salinità, che interrompe le molecole nei legami peptidici e provoca la rottura dei legami.
Questa figura mostra la scomposizione di un legame peptidico negli amminoacidi costituenti attraverso l’idrolisi del legame ammidico.
Questa figura mostra l’idrolisi di un legame peptidico attraverso l’aggiunta di acqua.
Struttura della proteolisi
La proteolisi avviene quando i legami peptidici che tengono insieme una proteina vengono idrolizzati. Questo avviene spesso attraverso la catalisi delle proteasi, enzimi che sono coinvolti nella scomposizione delle proteine. Gli enzimi interagiscono con le proteine con una specificità di substrato basata sulla conformazione delle proteine e sul residuo di aminoacido a cui si attaccano. Le proteasi funzionano in due modi: possono rompere il legame ammidico tra due amminoacidi al terminale amminico o carbossilico (esopeptidasi), o possono scindere la proteina all’interno del substrato (endopeptidasi). Le proteasi possono essere categorizzate in sei tipi, in base al modo in cui idrolizzano le proteine e il residuo coinvolto: proteasi dell’aspartato, cisteina, glutammato, metallo, serina e treonina. Le diverse categorie idrolizzano il legame ammidico o attraverso una reazione di addizione/eliminazione che produce un intermediario, o per idrolisi diretta del legame da parte di una molecola d’acqua polarizzata. Le proteasi, e quindi la proteolisi, possono essere inibite dal legame di inibitori ai siti attivi delle proteasi, o attraverso il confinamento spaziale che le separa dai loro substrati. Questa inibizione gioca un ruolo importante nella regolazione dei processi cellulari.
Funzione della proteolisi
La proteolisi gioca una serie di ruoli importanti ma diversi nel corpo. Può controllare la funzione delle proteine producendo o rimuovendo le proteine. La proteolisi può regolare la concentrazione di una proteina rimuovendo qualsiasi proteina in eccesso in modo che la sua funzione sia diminuita o compromessa. La proteolisi è spesso responsabile della completa inattivazione delle proteine, che può portare alla rottura delle interazioni proteina-proteina e delle cascate di segnalazione, compresa l’apoptosi. In alternativa, le proteasi possono produrre proteine attive effettuando modifiche su piccola scala a una proteina non funzionante o a una proto-proteina, o alterandone lo stato fisico o la posizione. Esempi di questo includono la regolazione della coagulazione del sangue attraverso la rimozione dei coaguli da parte della plasmina e della fibrinolisi, e l’attivazione della proteasi tripsina attraverso la modifica della pre-proteasi zimogena.
La proteolisi agisce anche come processo di pulizia cellulare rimuovendo le proteine danneggiate o non necessarie. Le proteine danneggiate includono quelle che sono state fratturate da un altro meccanismo lasciando solo un frammento proteico e proteine mal ripiegate che sono funzionalmente compromesse. Le proteasi riciclano gli aminoacidi per creare proteine nuove o più appropriate, o per trasferire le proteine in una nuova regione. Le proteine intatte e ripiegate correttamente non saranno scisse, agendo essenzialmente come una funzione di controllo della qualità cellulare.
La proteolisi è una componente chiave della digestione dei nutrienti, scindendo le proteine ingerite in modo che i nutrienti siano disponibili per essere assunti dall’organismo. In questo processo le proteine vengono completamente scomposte nei loro amminoacidi. La proteolisi è anche una componente della produzione alimentare, con le proteasi che scompongono le proteine del latte nella produzione del formaggio, e un basso pH che guida la proteolisi dell’actina nella fermentazione della salsiccia secca.
Quiz
1. Come fa la proteolisi a rompere una proteina?
A. idrolisi
B. disidratazione
C. combustione
D. acido-base
2. Qual è un’importante funzione della proteolisi?
A. organogenesi
B. formazione delle cellule del sangue
C. rimozione delle tossine
D. regolazione delle proteine
3. Cosa causa la proteolisi?
A. enzimi
B. alte temperature
C. estrema acidità
D. tutto quanto sopra