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3.8:

Proteine coniugate

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Molecular Biology
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JoVE Core Molecular Biology
Conjugated Proteins

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Le proteine formano complessi con altre molecole piccole e grandi, compresi gli acidi nucleici, carboidrati e lipidi. Queste sono definite proteine coniugate, ciò significa che i loro complessi sono costituiti sia da amminoacidi che da componenti non proteici. Le nucleoproteine sono costituite sia dalle proteine che dagli acidi nucleici.Le deossiribonucleo-proteine, o DNP, contengono DNA e sono comunemente trovate nel nucleo. Nelle cellule eucariotiche, il DNA è strettamente avvolto intorno alle proteine istoniche, formando nucleosomi, una parte cruciale della struttura cromosomica. Le ribonucleoproteine, o RNP, contengono RNA e possono essere localizzate nel nucleo, così come nel citoplasma.Lo spliceosoma è un grande complesso di cinque piccoli RNP nucleari, o snRNPs, contenenti RNA e proteine, insieme a cofattori accessori. Lo spliceosoma rimuove i nucleotidi indesiderati da un gene precursore trascritto. Le glicoproteine e i proteoglicani sono complessi proteici che contengono carboidrati di varie dimensioni.Gli anticorpi sono glicoproteine con catene di carboidrati corte, critici per la normale funzione immunitaria. Al contrario, i proteoglicani si formano a partire da lunghe unità di zucchero che si ripetono;spesso questi sono zuccheri modificati che contengono altri gruppi funzionali invece di un gruppo idrossile. I proteoglicani sono una componente principale della matrice extracellulare nella cartilagine delle ossa lunghe, garantendo un movimento senza attrito delle articolazioni.I lipidi si combinano anche con le proteine per eseguire una varietà di funzioni. Le lipoproteine sono complessi idrosolubili aventi un nucleo lipidico idrofobo e una superficie idrofila. Il colesterolo, insolubile, non può viaggiare liberamente attraverso il sangue, così si lega al nucleo della lipoproteina, che lo aiuta nel suo trasporto.Al contrario, i proteolipidi sono complessi insolubili in acqua, con residui amminoacidici idrofobi attaccati a molecole lipidiche. I lipidi sono abbondanti nei tessuti cerebrali, dove possono formare un rivestimento isolante che mantiene le normali funzioni motorie;inoltre, le proteine formano complessi con molti altri tipi di molecole. I globuli rossi derivano il loro colore dall’eme, un componente non proteico dell’emoglobina.L’eme ha un atomo di ferro centrale che si lega e trasporta l’ossigeno attraverso il flusso sanguigno.

3.8:

Proteine coniugate

Simple proteins and protein complexes contain only amino acids. In contrast, many other proteins, called conjugated proteins, covalently bond with non-protein moieties.

Nucleoproteins are protein complexes that contain nucleic acids, categorized as deoxyribonucleoproteins (DNPs) or ribonucleoproteins (RNPs) respectively. The nucleosome is a typical example of a DNP where nuclear DNA is associated with histone proteins. The major antigen for the Covid-19 virus SARS-CoV is an RNP that is critical for virus genome replication.

Glycoproteins are conjugated proteins typically located on the surface of cells. Their short carbohydrate chain consists of sugar residues that project outwards from the cell. The carbohydrate domain is essential for cell-cell adhesion, cellular recognition, and signal transduction.

Lipoproteins are protein conjugates with a protein shell over a lipid core that contains cholesterol, triglycerides, or both. Mammalian lipoproteins facilitate the mass transfer of insoluble lipids between their synthesis sites in the liver to other cells. There are several types of lipoproteins categorized by their densities. When the amount of one or more lipoproteins becomes too high, a fraction of the complex becomes insoluble. The insoluble lipoproteins can deposit and block the coronary artery, leading to stroke or heart attack.

Some other conjugated protein types include phosphoproteins, hemoproteins, flavoproteins, metalloproteins, phytochromes, cytochromes, and opsins. Hemoglobin, responsible for oxygen transport in blood vessels, is a conjugate protein that contains iron in its heme prosthetic group.

Suggested Reading

  1. Rappuoli, Rino, Ennio De Gregorio, and Paolo Costantino. "On the mechanisms of conjugate vaccines." Proceedings of the National Academy of Sciences 116, no. 1 (2019): 14-16.
  2. Davis, Benjamin G. "Synthesis of glycoproteins." Chemical reviews 102, no. 2 (2002): 579-602.
  3. Hoofnagle, Andrew N., and Jay W. Heinecke. "Lipoproteomics: using mass spectrometry-based proteomics to explore the assembly, structure, and function of lipoproteins." Journal of lipid research 50, no. 10 (2009): 1967-1975.
  4. Zeng, Weihong, Guangfeng Liu, Huan Ma, Dan Zhao, Yunru Yang, Muziying Liu, Ahmed Mohammed et al. "Biochemical characterization of SARS-CoV-2 nucleocapsid protein." Biochemical and biophysical research communications (2020).