Interruttori Molecolari
Gli interruttori molecolari sono proteine intracellulari che funzionano come microcircuiti di controllo nelle vie di trasduzione del segnale. Essi possono oscillare reversibilmente tra uno stato attivo (configurazione “ON”, che propaga il segnale) e uno stato inattivo (configurazione “OFF”, che blocca il segnale).
Nelle vie di segnalazione cellulare sono descritti due sistemi principali di interruttori molecolari:
1. Sistema a Fosforilazione e Defosforilazione
È il meccanismo di commutazione più diffuso nelle cellule eucariotiche. Si basa sull’aggiunta o rimozione covalente di un gruppo fosfato:
- Fase ON (Attivazione): Promossa da una classe di enzimi detti proteinchinasi, che trasferiscono un gruppo fosfato ad alta energia da una molecola donatrice (ATP) a uno specifico residuo amminoacidico della proteina bersaglio.
- Amminoacidi accettori: Solo gli amminoacidi con un gruppo ossidrile (-OH) nella catena laterale possono essere fosforilati: serina, treonina e tirosina.
- Famiglie di chinasi: Si dividono in due grandi gruppi:
- Tirosinchinasi: Fosforilano residui di tirosina.
- Serina/Treonina chinasi: Fosforilano residui di serina e treonina.
- Fase OFF (Inattivazione): Promossa da enzimi detti protein-fosfatasi, che rimuovono il gruppo fosfato tramite idrolisi, riportando la proteina allo stato originario defosforilato (“OFF”).
2. Sistema a Proteine Leganti GTP (Proteine G)
Questo sistema si basa sullo stato del nucleotide guanilico legato alla proteina G (che agisce essa stessa come interruttore):
- Fase OFF (Inattivazione): A riposo, la proteina G lega una molecola di guanosina difosfato (GDP) nel proprio sito attivo.
- Fase ON (Attivazione): A seguito dell’arrivo del segnale, si promuove lo scambio di nucleotidi (non la fosforilazione del GDP esistente): il GDP esce dal sito attivo e viene sostituito da una molecola di guanosina trifosfato (GTP), inducendo un cambiamento conformazionale che attiva l’interruttore.
- Meccanismo di autospegnimento: La proteina G possiede un’attività enzimatica intrinseca di tipo GTPasico. Essa idrolizza autonomamente il proprio GTP in GDP e fosfato inorganico (). L’idrolisi spegne il segnale, riportando la proteina allo stato inattivo legato a GDP.
🔗 Collegamenti
- Trasduzione del Segnale — ⬆️ causa
- Recettori Accoppiati a Proteine G — 📋 fa parte di
- Recettori ad Attività Tirosinchinasica — 📋 fa parte di
- Via di Segnalazione di Ras e delle MAP Chinasi — 🔗 stesso meccanismo