Molecola del Mese
di David S. Goodsell
trad di Mauro Tonellato

Molecola del Mese
Indice 2010

La "Molecola del Mese" presenta brevi articoli su molecole scelte nel Protein Data Bank (Banca Dati delle Proteine). Ogni pubblicazione comprende un'introduzione alla struttura e alla funzione della molecola, una discussione sull'importanza della molecola per la salute e per il benessere dell'uomo, e suggerimenti su come i visitatori possono vedere da soli le strutture più significative.

La "Molecola del Mese" non è stata concepita per diventare un indice completo delle molecole presenti nel PDB, e nemmeno vuol essere un archivio storico. Le strutture usate per illustrare ogni pubblicazione sono scelte a discrezione dell'autore della "Molecola del Mese" prof. David S. Goodsell..
Qui si possono trovare altre immagini e informazioni sugli articoli pubblicati nella Molecola del Mese.

La traduzione italiana dei testi originali è eseguita dal prof. Mauro Tonellato dell'ITIS Natta di Padova e pubblicata qui per gentile autorizzazione dell'autore prof. David S. Goodsell. Spesso sono state aggiunte immagini o spiegazioni per rendere più chiara la trattazione.

Se volete usare queste immagini, siete tenuti ad includere una citazione informativa con i dati corretti, che potete trovare nell'archivio PDB nella pagina che è associata ad ogni struttura. Dovete anche includere un riconoscimento per il creatore delle immagini David S. Goodsell del The Scripps Research Institute.


Nitrobindina
Dicembre 2010
La maggior parte del lavoro, nella cellula, viene svolto dalle proteine. Alcune proteine, però, per funzionare correttamente, hanno bisogno dell'aiuto di molecole non proteiche.
L'emoglobina, per esempio, utilizza una grossa molecola chiamata eme (mostrata qui a lato) per intrappolare l'ossigeno O
2 la cui piccola molecola sarebbe altrimenti difficile da catturare.
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Quando i ricercatori del CESG hanno scoperto una nuova proteina contenente eme nella pianta Arabidopsis, si sono subito incuriositi e si sono chiesti quale fosse la funzione di questo nuovo eme.

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Inteine
Novembre 2010
Nella maggior parte dei casi i geni codificano per una singola proteina. Esistono dei casi particolari, però, nei quali questa limitazione può essere aggirata.
I virus, per esempio, che hanno un genoma piccolissimo, spesso hanno geni che codificano per lunghe poliproteine che, dopo la sintesi, devono essere tagliate da un enzima specifico per formare un pool di proteine più piccole perfettamente funzionanti.
Le inteine sono un esempio di sintesi di due proteine dallo stesso gene.

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Riboswitch
Ottobre 2010

Perché usare più molecole quando ne potrebbe bastare una sola? Nelle nostre cellule la sintesi proteica è controllata da migliaia di proteine regolatrici che collaborano per decidere quando una determinata proteina deve essere sintetizzata. I batteri, invece, che sono maestri di economia, hanno trovato il modo, in alcuni casi, di indurre l'RNA messaggero a controllarsi da solo senza l'aiuto di proteine.
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Isocitrato Deidrogenasi
Settembre 2010
Lo zucchero ha un buon sapore ed è ovvio perché il glucosio è la principale fonte di energia per tutti gli organismi aerobi. Lo zucchero viene demolito nella via catabolica principale chiamata respirazione cellulare che comprende la glicolisi, la decarbossilazione ossidativa e il ciclo di Krebs e alla fine porta alla sintesi di ATP. Gli enzimi di questo percorso biochimico spezzano la catena di carboni del glucosio producendo CO2 e catturano l'energia liberata in ogni passaggio. L'enzima isocitrato deidrogenasi realizza la terza reazione del ciclo di Krebs (o ciclo dell'acido citrico) nella quale rilascia una molecola di CO2 in seguito all'ossidazione e alla decarbossilazione dell'acido isocitrico. Nella reazione vengono rimossi due idrogeni, il primo è uno ione idruro H- che, durante l'ossidazione, viene trasferito al NAD+ e che servirà poi per azionare la rotazione dell'enzima ATP sintasi. L'altro idrogeno viene rimosso come H+ durante la decarbossilazione.
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Interferone
Agosto 2010
Le nostre cellule hanno sviluppato molte difese contro i virus. Quando vengono infettate, sintetizzano enzimi che rallentano la crescita proteica e che rallentano quindi anche la crescita dei virus, inoltre sintetizzano enzimi che tagliano l'RNA a doppia elica, una molecola che viene prodotta soprattutto dai virus. Le cellule infette, inoltre, allertano il sistema immunitario esponendo frammenti di proteine virali sulla loro superficie. Infine, nel peggiore dei casi, le cellule infette fanno l'estremo sacrificio e si autoditruggono con l'apoptosi. E' ovvio che le nostre cellule, normalmente, non fanno tutte queste cose e possono mettere in atto misure così drastiche solo quando sono attaccate dai virus. L'interferone è il mezzo con cui le cellule segnalano che è il momento di entrare in modalità di combattimento contro i virus.
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Cristalline
Luglio 2010
Mentre leggiamo queste righe, la luce proveniente dallo schermo viene messa a fuoco nei nostri occhi da una lente, il cristallino, che è costituito da una soluzione concentrata di proteine cristalline. Il cristallino è fatto di cellule allungate che, nelle fasi iniziali del loro sviluppo, si sono riempite di proteine cristalline e poi si sono lasciate morire espellendo il nucleo e i mitocondri e lasciando solo una soluzione liscia e trasparente di proteine. Da questo momento e per tutta la nostra vita utilizziamo queste proteine per vedere.
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EGF, Fattore di Crescita Epiteliale
Giugno 2010
Le nostre cellule comunicano costantemente tra loro per negoziare il trasporto e l'uso delle risorse e per decidere quando crescere, quando fermarsi, quando morire. Spesso questi messaggi sono portati da piccole proteine come il fattore di crescita epiteliale EGF mostrato in rosso qui a destra dal file PDB 1egf. Il fattore EGF è un messaggero che dice alle cellule di crescere. E' rilasciato dalle cellule che si trovano in un'area di crescita attiva e viene catturato dalla stessa cellula che l'ha prodotto o dalle sue vicine e ne stimola la mitosi, cioè la divisione cellulare. Il fattore EGF è catturato da un recettore EGF sulla superficie cellulare che in seguito rilascia un messaggio di segnalazione all'interno della cellula, stimolando alla fine i processi che portano alla divisione cellulare per mitosi e quindi alla crescita.
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Concanavalina A: Permutazione Circolare
Aprile 2010
L'evoluzione è una grande manipolatrice: quando trova un progetto di successo, lo usa ancora e ancora introducendo, se possibile, variazioni e miglioramenti. Gli esempi di questo tipo sono moltissimi.
La maggior parte dei mammiferi ha quattro zampe che hanno assunto le forme più diverse e che si sono evolute in braccia e gambe e persino in pinne e ali. La maggior parte delle piante sono coperte di foglie, che hanno assunto forme molto diverse, da quella ad ago delle conifere a quella a lamina espansa delle latifoglie.
Anche nella struttura e nella sequenza delle proteine troviamo grandi diversità generate da variazioni. Le proteine, in generale, si evolvono attraverso una lenta mutazione di singoli amminoacidi, ma si possono anche evolvere attraverso cambiamenti più grandi che coinvolgono interi tratti proteici quando i geni delle proteine vengono tagliati e riassemblati in un nuovo ordine.
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Glicoproteina P
Marzo 2010
L'ambiente è pieno di sostanze tossiche che possono attaccare le nostre cellule. Queste si difendono in molti modi. In alcuni casi usano enzimi per trasformare le molecole dannose in modo da renderle innocue. In altri casi sequestrano i composti pericolosi togliendoli di mezzo. Infine le cellule possono costruire delle pompe specializzate ad individuare le molecole velenose ed espellerle all'esterno della membrana cellulare.
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Ribosoma 70S
Gennaio 2010
I ribosomi sono una delle meraviglie del mondo cellulare che potete esplorare visitando gli archivi PDB. Nell'anno 2000, i biologi strutturali V. Ramakrishnan, T. Steitz e A. Yonath hanno reso disponinili nel PDB le prime strutture di subunità ribosomiali. Nel 2009 hanno vinto il premio Nobel per questo lavoro. Oggi sono disponibili le strutture di molte altre molecole coinvolte nella sintesi proteica, compresi gli RNA-transfer e i fattori di allungamento. A partire da queste strutture sono state ricostruite centinaia di strutture di ribosomi interi che rivelano i dettagli atomici di molti dei passaggi della sintesi proteica.
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