Una panoramica della proteolisi

Di Sarah Moore, M.Sc.Reviewed by Michael Greenwood, M.Sc.

La proteolisi descrive la scomposizione delle proteine in unità più piccole, come polipeptidi o aminoacidi.

Image Credit: Juan Gaertner/.com

È un processo vitale nell’uomo e negli animali che serve, di solito, ad attivare una proteina cellulare o a spegnerla compromettendo la sua funzionalità.

Questo aiuta il corpo a mantenere diverse funzioni essenziali relative a qualsiasi cosa, dalla struttura cellulare, la regolazione di vari processi corporei, il trasporto di sostanze attraverso le membrane del corpo, per consentire alle cellule di accedere a fonti di energia e attivare il sistema immunitario.

Oltre a sostenere numerose funzioni corporee vitali e regolare la ripartizione delle proteine, la proteolisi è stata trovata a svolgere un ruolo chiave in alcune malattie. Si è anche dimostrata utile nella chimica della trasformazione degli alimenti, così come nella rimozione delle macchie.

Di seguito, il processo di proteolisi è descritto in dettaglio. In seguito, vengono esplorate le funzioni della proteolisi e, infine, ci si immerge su come un’attività proteolitica anormale possa portare a malattie e disturbi.

Come funziona la proteolisi

La proteolisi è un sistema regolato che avvia cambiamenti irreversibili nella struttura di una proteina, la cui funzione dipende dalla proteina e dal contesto. Il processo si basa sulla scissione della proteina in polipeptidi o aminoacidi.

Senza il processo attivo della proteolisi, l’idrolisi dei legami peptidici può richiedere centinaia di anni. Tuttavia, il corpo ha evoluto un sistema efficiente di decostruzione delle proteine che utilizza principalmente enzimi cellulari chiamati proteasi come catalizzatori.

Ci sono diverse fasi distinte coinvolte nella proteolisi che avvengono in successione. La prima fase vede i gruppi di proteasi specifici di calpaine e catepsine che scompongono le proteine miofibrillari in frammenti proteici e polipeptidi più piccoli.

Durante la fase successiva, questi polipeptidi e frammenti proteici vengono idrolizzati da di- e tri-peptidilpeptidasi, generando peptidi ancora più piccoli. L’ultima fase è quella in cui vengono creati aminoacidi liberi come prodotti dell’azione di aminopeptidasi, dipeptidasi e carbossipeptidasi sui piccoli peptidi.

Funzioni della proteolisi

I cambiamenti che le proteine subiscono durante la proteolisi sono irreversibili e hanno un impatto sulla funzionalità della proteina cambiandone la struttura.

Questi cambiamenti hanno un impatto sulla segnalazione intracellulare ed extracellulare, avendo l’effetto di avviare alcuni processi corporei a seconda della proteina che è stata rotta. La proteolisi è implicata nella digestione, nella regolazione del ciclo cellulare, nell’apoptosi (morte cellulare regolata) e altro ancora.

Studi più recenti hanno implicato il ruolo della proteolisi in processi più complessi, come l’apprendimento e la memoria attraverso il governo della plasticità sinaptica.

La funzione principale e generale della proteolisi è di scomporre le molecole proteiche del cibo che mangiamo in amminoacidi più piccoli che possono essere utilizzati dal corpo. Il processo è anche necessario per la produzione di proteine attive dalle catene polipeptidiche sintetizzate.

La maggior parte del ruolo della proteolisi rientra in una delle tre categorie, la prima è quella di regolare un processo fisiologico, la seconda è quella di supervisionare un processo cellulare, e infine, l’ultimo ruolo della proteolisi è quello di scomporre le proteine accumulate o anormali all’interno di una cellula.

Studiare la proteolisi è utile per accrescere la nostra comprensione di come funzionano questi processi e come una disfunzione in qualsiasi fase può avere un impatto sull’ospite. La proteolisi è diventata importante anche per i chimici dell’industria alimentare e per i chimici che sviluppano prodotti per la rimozione delle macchie.

Questo perché la scomposizione delle proteine è fondamentale per entrambe queste industrie, e la comprensione del processo di scomposizione di proteine specifiche può portare allo sviluppo di nuovi prodotti che soddisfano specifici criteri desiderati.

Infine, la proteolisi si è affermata come uno strumento utile per analizzare e studiare le proteine in laboratorio, contribuendo a far crescere la nostra conoscenza della funzione biologica di proteine specifiche, aprendo le porte a nuove applicazioni in varie industrie.

Malattia e proteolisi

La dis-regolazione della proteolisi è influente nell’inizio di alcune malattie. È anche una tecnica usata da alcuni veleni.

Le malattie neurodegenerative, come il morbo di Alzheimer e il morbo di Parkinson, sono legate all’aggregazione proteica, dove le proteine mal ripiegate si accumulano e si raggruppano sia intra- che extracellulare. Non sorprende che questo processo sia legato a un funzionamento anormale della proteolisi.

Anche le malattie infiammatorie croniche sono legate alla proteolisi anormale. Malattie come l’artrite reumatoide si pensa siano legate al rilascio anormale di enzimi nello spazio extracellulare, con l’impatto di rompere il tessuto che circonda il lisosoma.

La ricerca ha dimostrato che diverse altre malattie sono anche associate ad un’attività proteolitica anormale, come la pancreatite, che è legata al rilascio prematuro di proteasi nel pancreas, e il diabete mellito, che si sospetta sia in parte legato ad una degradazione anormalmente elevata di alcune proteine.

Sommario

La proteolisi è la scomposizione delle proteine in polipeptidi o aminoacidi più piccoli. La ricerca ha dimostrato che questo processo è fondamentale per molte funzioni vitali del corpo umano, il che ha reso lo studio di questo processo incredibilmente significativo.

Inoltre, la proteolisi è stata implicata in varie malattie, rendendo la crescente conoscenza di base che circonda il funzionamento della proteolisi essenziale per gli sviluppi futuri nella diagnosi e nel trattamento.

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Written by

Sarah Moore

Dopo aver studiato Psicologia e poi Neuroscienze, Sarah ha trovato rapidamente il suo piacere per la ricerca e la scrittura di documenti di ricerca; trasformandosi in una passione per collegare le idee con le persone attraverso la scrittura.

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