CONTROLLO DEL METABOLISMO Completamente ossidato Muscolo scheletrico Periodi di bassa richiesta di E Periodi di alta richiesta di Energia (dal glicogeno) ≠ Muscolo cardiaco Continua necessità di E per una contrazione regolare: glucosio completamente ossidato G1P + UTP UDPGlucosio (UDPG) + 2 NAD+ sintesi del glicogeno UDP-Glucuronato UDP-Glucuronato + R-OH R-O-Glucuronato + UDP Composti apolari coniugati con accettori non polari per formare composti più polari - composti endogeni: bilirubina, ormoni steroidei, T3 - composti esogeni: farmaci LIVELLI DI CONTROLLO DEL METABOLISMO IMMEDIATO non richiede energia - flusso del substrato (controllato da Km) - regolazione allosterica prodotto (inibizione a feed back) metaboliti H+ ; Ca+2 A BREVE TERMINE (MINUTI) - RICHIEDE ENERGIA modificazione covalente (fosforilazione - defosforilazione di proteine) A LUNGO TERMINE (ORE) - RICHIEDE ENERGIA Modificazione dei livelli proteici tramite - biosintesi proteica - degradazione proteica Controllo della glicolisi A BREVE TERMINE - controllo allosterico - ciclo dei substrati A LUNGO TERMINE - modificazione covalente - modificazione dei livelli enzimatici 2 ADP + miochinasi ATP + AMP Controllo allosterico Fosfofruttochinasi ATP AMP Ca2+ CITRATO H+ F2,6bisP (insulina) F1,6bisP fosfatasi AMP Glicogeno fosforilasi ATP G6P Glicogeno sintasi ATP G6P F2,6BP AMP Ca2+ Controllo allosterico e Ciclo dei substrati ATP 5 mM AMP 0,1 mM 10% 600% Muscolo ATP/AMP 50 ATP/ADP 10 4,5 mM 0,6 mM L’aumento dell’AMP comporta un aumento di 10 volte dell’attività della PFK contemporaneamente calo di 10 volte della attività della fosfatasi RISULTATO: aumento 100 volte del flusso glicolitico Meccanismo d’azione degli ormoni SEGNALI CHIMICI EXTRACELLULARI hanno un meccanismo generale comune CONTROLLO ORMONALE NEUROTRASMISSIONE OLFATTO GUSTO VISTA CRESCITA DIFFERENZIAMENTO NATURA CHIMICA degli ORMONI POLIPEPTIDICA insulina, glucagone, ormoni ipofisari paratormone AMMINOACIDICA (dalla tirosina) adrenalina, ormoni tiroidei (in blu) composti lipofili, - richiedono trasportatori ematici - si legano a recettori intracellulari STEROIDEA ormoni sessuali corticosurrenalici 1,25-diidrossi colecalciferolo o 1,25 (OH)2 D3 I recettori per gli ormoni steroideI formano eterodimeri con RXR recettore per l’acido retinoico (derivato Vit A) Extrac. citoplasma nucleo RXR Complesso Trascrizione coattivatore basale DNA MECCANISMI DI TRASDUZIONE DEL SEGNALE DI ADRENALINA E DI ORMONI POLIPEPTIDICI (Glucagone) I. SEGNALE: ORMONE RECETTORE (membrana) legame 1:1 R-ormone II. TRASDUZIONE (membrana) amplificazione del segnale tramite enzimi proteine G, adenilato ciclasi, fosfolipasi C III. SECONDI MESSAGGERI (citoplasma, membrana) AMPc, Ca2+ , inositolo 1,4,5,trifosfato, diacilglicerolo IV. PROTEIN CHINASI; FOSFOPROTEIN FOSFATASI V. RISPOSTA CELLULARE attivazione enzimi, fattori di trascrizione, canali di membrana Recettore -adrenergico (R) R + ormone R..ormone conseguente cambio conformazionale del recettore DISATTIVAZIONE (se permane il legame R..ormone) 1. la “chinasi del recettore -adrenergico” riconosce la forma attiva 2. il recettore viene fosforilato (R-P) 3. la proteina -arrestina lega il R-P 4. si interrompe l’interazione con le proteine G Subunità : lenta attività GTPasica (sec) L’idrolisi del GTP funge da orologio incorporato che spontanemante riporta allo stato inattivo adenilato ciclasi inattiva adenilato ciclasi attiva La tossina colerica blocca nella forma attiva La tossina della pertosse inattiva il sistema - PROTEIN CHINASI Ser/Thr, Tyr Premio Nobel 1992 Dal genoma si calcola 1.000 differenti protein chinasi - PROTEIN FOSFATASI Protein chinasi A PKA (C2R2 ) fosforila residui di Ser Glucagone Adrenalina Paratormone ACTH, LH, FSH R + 4 cAMP 2 adenilato ciclasi attiva -cAMP R -cAMP cAMP membrana cellulare R C ATP Fosfodiesterasi AMP C inibita da caffeina teofillina +2 C + ATP proteina fosfoproteina fosfatasi EFFETTI FISIOLOGICI Tossina colerica A B A1 + A2 5 subunita B B si lega alla membrana della mucosa intestinale A entra all’interno della cellula e blocca proteine G nella forma attiva catalizza la ADP ribosilazione delle proteine G Subunità -Arg-Ribosio -P-P Ribosio - Adenina (ADPribosio) AMPc 100 volte più elevato PKA apertura canali per il Cl- ed eccessiva perdita di NaCl e H2O Diarrea con perdita di 1 litro/h acqua ricca di sali REIDRATAZIONE CON SALI E GLUCOSIO acetilcolina, vasopressina, ossitocina, neurotrasmettitori membrana Fosfatidil inositolo 4,5 bisfosfato (PIP2) FOSFOLIPASI C secondi messaggeri sinergici diacilglicerolo (DAG) (apolare) regolatore di PKCCa2+ fosforila Ser/Thr inositolo 1,4,5,trisfosfato (IP3) (polare idrosolubile) Rilascio di Ca2+ dal R.E. Protein chinasi C (PKC) forma solubile PKC- Ca2+ trasloca sulla membrana Recettore dell’insulina famiglia delle tirosinchinasi Tetramero 22 alfa extracellulare: sito di legame dell’insulina beta intracellulare: attività chinasica I. Legame dell’insulina attiva autofosforilazione di residui di Tyr II. La forma fosforilata ha attività chinasica verso altre proteine intrac insulina P p membrana IRS-1 (substrato 1 del recettore dell’ insulina) la sua fosforilazione induce effetti mitogeni, espressione genica GLUT-4 trasporto glucosio muscolo, tessuto adiposo biosintesi proteine biosintesi glicogeno biosintesi acidi grassi Insulina stimola la fosfodiesterasi con calo livelli di AMPciclico stimola fosfoprotein fosfatasi IPOGLICEMIA GLUCAGONE Glicogenolisi attivata fosforilasi, inibita glicogeno sintasi Gluconeogenesi attivata fruttosio 1,6 bisfosfatasi inibita fosfofruttochinasi IPERGLICEMIA INSULINA Importo glucosio (GLUT 4) Glicogenolisi inibita fosforilasi, attivata glicogeno sintasi Glicolisi GLUCAGONE, ADRENALINA adenilato ciclasi cAMP protein chinasi A (PKA) fosforilasi chinasi ()4 subunità catalitica siti di fosforilazione calmodulina (lega Ca2+) FOSFORILASI b inattiva FOSFORILASI a attiva GLICOGENO SINTASI-P (inattiva) PROTEIN FOSFATASI -P (inattiva) 2 ATP Forma T poco attiva 2 ADP Fosforilasi chinasi P- -P Fosfoprotein fosfatasi ATP G6P AMP Forma R attiva P-P Fosforilasi b controllo allosterico immediato dipende da carica energetica Fosforilasi a controllo covalente ormonale non soggetto a regolazione allosterica ATP/AMP regolazione allosterica scavalcata da quella ormonale se è richiesta risposta prolungata Insulina induce defosforilazione attiva - PROTEIN FOSFATASI - GLICOGENO SINTASI forma defosforilata attiva denominata: Forma I indipendente da regolazione allosterica Viceversa Glicogeno sintasi poco attiva nella forma fosforilata denominata: Forma D dipendente da regolazione allosterica Controllo ormonale: Gluconeogenesi epatica - Fosfofruttochinasi-2 (PFK-2) - Fruttosio 2,6bisfosfatasi-2 (FBPasi-2) Domini diversi dello stesso enzima bifunzionale enzima defosforilato. dall’ insulina ATP + F6P F2,6 bisP + H2O fosfoenzima dal glucagone Attiva fosfofruttochinasi Inibisce fruttosio 1,6 bis fosfatasi in presenza di insulina F6P + ATP + enzima defosforilato attivo F2,6 bisP + H2O attiva fosfofruttochinasi inattiva fruttosio 1,6 bis fosfatasi AUMENTA GLICOLISI e DIMINUISCE GLUCONEOGENESI In presenza di glucagone F6P + ATP fosfoenzima inattivo + F2,6 bisP + H2O inattiva fosfofruttochinasi attiva fruttosio 1,6 bis fosfatasi DIMINUISCE GLICOLISI e AUMENTA GLUCONEOGENESI AUMENTA GLICEMIA Regolazione tramite l’aumento o la diminuizione dell’ espressione di geni che codificano per enzimi chiave. INSULINA Aumenta sintesi dell’enzima piruvato chinasi ed aumenta il flusso glicolitico (per dare precurosi per la sintesi degli acidi grassi). GLUCOCORTICOIDI Aumenta sintesi dell’enzima fosfoenolpiruvato carbossichinasi ed aumenta la gluconeogenesi.
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