PROTEINE E DIETA
(PROTEINS AND HEALTH)
Un saluto e un augurio di
curiosità culturale sempre
viva…
Dr. Stefano Gestri
L.S. “Niccolò Copernico”
Prato, 04-10-2014
TABLE OF CONTENTS
Abstrac
Introduction
Proteins structure
Proteins folding and misfolding
Proteic sources
Proteic intake and metabolism
Any question?
Proteins and diet
Proteins and related diseases
Amyloidoses
Fighting against the amyloidoses
Conclusions
Bibliography (and more)
Looking forward…
ABSTRACT (I)
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Proteins are biopolymers obtained by the condensation of 20
different α-aminoacids
In proteic molecules primary, secondary, tertiary and
(sometimes) quaternary structures are present; sometimes
misfolding processes led to tissue deposition of cytotossic
amyloid fibrils, containing several layers of β-strands
Dietary sources of high quality proteins are: egg, milk, meat, fish;
in our body protein are idrolyzed and absorbed as aminoacids;
aminoacidic metabolism include neoglucogenesis and formation
of new tissue
Proteins should produce the 12% of the energy that our body
needs; indeed we introduce too much proteins, and several
kidney diseases can derive from this
ABSTRACT (II)
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Amyloidosis encompasses a large group of diseases characterized
by tissue deposition of proteins generally assembled in
antiparallel β-strands
Over 20 human proteic molecules, intact or fragmented, have
resulted amyloidogenic in vivo, and connected with disorders such
as Alzheimer’s, Parkinson’s and type II diabetes diseases
Polyphenols are nutraceuticals widely diffused in the human diet,
and used in the phytopharmaceutical industry for their
antioxidant properties
Some of them are described as efficient in vitro inhibitors of
amyloid fibril formation
FIRST OF ALL
Se un cibo è buono,
allora fa male alla salute
(corollario della legge di
Murphy, Edward)

INTRODUCTION
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Si conoscono circa 60
patologie da deficit degli
enzimi del metabolismo di
un aminoacido
Negli Stati Uniti, nel periodo
compreso fra il 1999 e il
2004, la malattia renale
cronica ha colpito il 13%
della popolazione
Morbo di Alzheimer: a
livello mondiale entro il
2050 ne sarà affetta 1
persona su 85
PROTEINS STRUCTURE (I)
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Proteine: polimeri derivanti dalla
policondensazione (tramite
legame peptidico) di decine (MM
> 5000) di 20 differenti αaminoacidi
Struttura primaria: sequenza
aminoacidica (Sanger con
dinitrofluorobenzene e insulina,
1953)
Struttura secondaria: α-eliche,
foglietti β, random coil ;
stabilizzati da legami a idrogeno;
cambi in presenza di prolina
Struttura terziaria: stabilizzata da
ponti disolfuro fra cisteine
Struttura quaternaria: stabilizzata
da forze di Van der Waals;
effetto cooperativo
PROTEINS STRUCTURE (II)
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Domini α e β; loop destrutturati
Proteine fibrose e globulari
Proteine semplici e coniugate
Funzioni strutturali, di riserva, di
trasporto, di regolazione,
enzimatiche, contrattili , di
protezione
PROTEINS FOLDING AND MISFOLDING (I)
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Sintesi proteica: nei ribosomi
Folding cotraduzionale o (cellula
eucariota) dal reticolo
endoplasmatico all’apparato di
Golgi
Processo guidato dalle proteine
chaperonine
Misfolding o aggregazione
Aggregazione amiloide delle
proteine: deposizione tissutale di
strutture proteiche
supramolecolari (organizzate in
foglietti β) che si evolve fino alla
formazione di fibrille, il cui asse
risulta perpendicolare ai filamenti
β, paralleli o antiparalleli
PROTEINS FOLDING AND MISFOLDING (II)
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Protofibrille: perline in catene o anelli;
2-5 nm di diametro; costituite da 2-6
monomeri proteici
Protofilamenti: 2-6 superavvolti in ogni
fibrilla; 2-5 nm di diametro; costituiti
dall’impilamento di uno o più strand b
Fibrille: 7-13 nm di diametro; lunghezza
micrometrica
Gli aggregati solubili (“inclusioni
cellulari”, fino alle protofibrille) sono
assai citotossici (forse scompaginano i
3-8 mm di fosfolipidi membranali, con
ingresso di calcio e apoptosi)
Sono citotossiche anche le fibrille
mature (per lo più per strutture
extracellulari)
PROTEIC SOURCES
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Alimento animale più ricco in proteine:
carne bianca
Alimento vegetale più ricco in proteine:
soia
Proteine nobili (con proporzioni
aminoacidiche ottimali): nelle uova, nel
latte, nel pesce, nella carne...
Aminoacidi essenziali: leucina,
isoleucina, valina, metionina,
fenilalanina, treonina, triptofano e lisina;
istidina nell’infante
PROTEIC INTAKE
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A livello gastrico la pepsina
(endopeptidasi attiva a pH 2) idrolizza
le proteine in peptoni
A livello del duodeno agiscono tripsina,
chimotripsina (per aminoacidi
aromatici) ed elastasi (endopeptidasi) e
carbossipeptidasi (esopeptidasi) A e B
(per aminoacidi basici) del succo
pancreatico
Nel succo enterico vi è l’erepsina
(aminopeptidasi)
L’assorbimento degli aminoacidi
avviene per trasporto attivo tramite la γglutammiltranspeptidasi
PROTEIC METABOLISM
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Prevalentemente in fegato e rene
Deaminazione ossidativa tramite la
glutammicodeidrogenasi (GDH)
Transaminazioni, tramite ad esempio
glutammico-ossalacetico transaminasi
(GOT) e glutammico-piruvico
transaminasi (GPT)
Trasformazione dell’ammonio in urea
nel ciclo dell’urea
Aminoacidi glucogenici
(neoglucogenesi) e chetogenici
Sintesi proteica (nei ribosomi)
…TO BE CONTINUED
PROTEINS AND DIET (I)
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1 g di azoto urinario = 6,25 g di
proteine
Apporti energetici: proteine 4
kcal/g; glicidi 3,7; lipidi 9
(vatutati con bomba
calorimetrica di Berthelot;
correzioni per l’azoto ureico)
Per valutare il fabbisogno
energetico si usa la calorimetria
diretta (calorimetro di AtwaterRose-Benedict) o indiretta
(termochimica alimentare o
respiratoria - con sacco di
Douglas e quoziente respiratorio)
Donne: metabolismo basale
(MB) inferiore del 10-20% a
quello dell’uomo
PROTEINS AND DIET (II)
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MB: 1400 kcal/die nel maschio
medio (1,71 m e 65 kg)
MB massimo a 1 anno; fra i 35 e i
55 anni diminuisce del 5% ogni
decade
Fabbisogno energetico
giornaliero: 8 h di sonno (MB
leggermente diminuito) + 8 di
vita di relazione (MB + 30-35%)
+ 8 h di lavoro + 10%, per
l’azione dinamico-specifica
(ADS), dovuta soprattutto al
metabolismo proteico
Fabbisogno energetico: 10-15%
soddisfatto da proteine (di cui
1/3 animali), 20-30% da lipidi
PROTEINS AND RELATED DISEASES
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Nelle diete occidentali le proteine
forniscono anche il 17% delle
fabbisogno energetico
Nel settore del fitness, che fa
ampio uso di aminoacidi
ramificati, e nelle diete
dimagranti lo squilibrio è ancora
maggiore (malnutrizione primaria
per eccesso)
Conseguenze a medio e lungo
termine sono la malattia renale
cronica e l'insufficienza renale,
che ne rappresenta l'evoluzione
Si va verso la dialisi
AGGREGATING PROTEINS AND RELATED
DISEASES
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Amiloidosi umane (oltre 40):
 neurodegenerative
 localizzate non-neuropatiche
 sistemiche non-neuropatiche

I polifenoli sembrano inibire in vitro
la formazione di fibrille amiloidi o
destabilizzare le stesse
Principali fonti alimentari: frutta e
succhi di frutta, ortaggi, tè,
cioccolata, vino rosso
I polifenoli sono usati da tempo
come antiossidanti per preparati
farmaceutici e alimentari
Sono dei promettenti “nutraceutici”
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POLYPHENOLS: CLASSIFICATION
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Acidi fenolici
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Oltre 8000 in natura; metaboliti secondari di piante,
spesso con funzione difensiva
Classificazione chimica di J. B. Harborne
Oltre 4000 flavonoidi (pigmenti dei fiori), talora
glicosilati
Oltre 200 antocianine (flavonoidi rosso-violetti)
SOME REFERENCES…
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
Ricciotti G - Fondamenti di biochimica - Italo Bovolenta
Biffoli R - Nozioni di chimica degli alimenti - Uncini Pierucci
Cappelli P, Vannucchi V - Complementi di scienza dell’alimentazione - Zanichelli
Liguri G - Argomenti di dietetica e prodotti dietetici - Edizioni scuola universitaria
Firenze
Goodman Gilman A, Goodman L S, Gilman A - Le basi farmacologiche della
terapia - Editoriale Grasso
Chiti F and Dobson CM, 2006. "Protein misfolding, functional amyloid, and
human disease". Annu. Rev. Biochem. 75(75): 333-66
Rivière C, Richard T, Vitrac X, Mérillon JM, Valls J and Monti JP, 2008. "New
polyphenols active on beta-amyloid aggregation". Bioorg. Med. Chem. Lett. 18(2):
828-31
Stefani M and Dobson CM, 2003. "Protein aggregation and aggregate toxicity:
new insights into protein folding, misfolding diseases and biological evolution". J.
Mol. Med. 81(11): 678-99
FROM THE NETWORK

www.pubmed.org

www.expasy.org

www.lescienze.it
MISCELLANEA


Richler Mordecai – La
versione di Barney –
Adelphy
A spasso con Daisy - di
Bruce Beresford
YOUR FUTURE, OUR
RESOURCE..
…e ad maiora!