Riassunto analitico
Le proteine sono grandi biomolecole formate da catene lunghe amminoacidiche foldate in maniera da garantire il corretto funzionamento di esse. Le proteine sono coinvolte in tutte le reazioni biologiche e svolgono diverse funzione. Oltre al ruolo puramente strutturale esse sono:
- Catalizzatori biologici
- Trasportatrici di diverse sostanze (metalli, zuccheri, ossigeno…)
- Generatrici del movimento meccanico
- Sensori per l’acquisizione e l’elaborazione d’informazione
- Regolatrici dell’espressione genica
Le proteine possono esse coinvolte o generare processi biologici dannosi per l’organismo. Proteine non correttamente foldate possono essere convolte nella formazione di fibrille o placche tossiche (amiloidosi). Proteine mutate possono portare l’organismo incontro a particolari malattie dovute a percorsi metabolici sbagliati. Proteine sono coinvolte in alcuni passaggi dell’apoptosi cellulare.
In questo lavoro di tesi sono state studiate tre eme-proteine: il citocromo c M80A, il citocromo c M80AY67A e la neuroglobina.
I mutanti del citocromo c sono stati utilizzati per studiare in vitro il processo di unfolding dovuto ad egenti esogeni (urea) e valutare il ruolo svolto dall’immobilizzazione su una superficie idrofila o idrofoba sulla stabilità conformazionale della proteina. Inoltre sono state indagate le proprietà elettrocatalitiche dei mutanti e dei loro addotti con cardiolipina, in un’ottica di progettazione di futuri biosensori.
La Neuroglobina è una globina che possiede un eme esa-coordinato ed è presente principalmente nella retina e nei neuroni. Tramite tecniche elettrochimiche si sono indagate le proprietà redox per avere informazioni sul possibile ruolo fisiologico e le sue proprietà elettrocatalitiche.
La terza proteina studiate è la cofilina, che fa parte delle “actin depolymerizing factor (ADF / cofilin) family”. Recenti studi hanno evidenziato la presenza di placche di cofilina/actina nel cuore di alcuni pazienti affetti da cardiomiopatie. Sono state studiate le proprietà redox, il processo di aggregazione della proteina dovuto a ossidazione e l’interazione degli aggregati proteici con ioni metallici.
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Abstract
Proteins are large biomolecules formed by one (or more) amino acid chain(s) properly folded to ensure a specific function to the molecule. Proteins are involved in most of the biological reactions and perform different functions. Besides the purely structural role they are:
- Biological catalysts
- Carrier of different specific molecules or ions (metals, sugars, oxygen ...)
- Generators of the mechanical movement
- Sensors for acquisition and processing of information
- Regulators of gene expression
Proteins can be involved or give rise to pathological processes (proteinopathies). Misfolding of proteins generates, in several cases, formation of fibrils or toxic plaques (amyloidosis), while mutations can result in diseases due to wrong metabolic pathways. Proteins are also involved in some steps of cell apoptosis.
In my thesis, three heme-proteins were studied: cytochrome c M80A, cytochrome c M80AY67A and neuroglobin.
The cytochrome c mutants were used to study in vitro the unfolding process due to exogenous agents (urea) and the role played by immobilization onto hydrophilic and hydrophobic surfaces on the conformational stability of the protein. Furthermore, the electrocatalytic properties of the mutants and their adducts with cardiolipin were investigated to evaluate the possible application of this properties in the field of biosensors.
Neuroglobin is a globin with one hexa-coordinated heme, it is mainly present in the retina and neurons. Using electrochemical techniques, its electron transfer properties and electrocatalytic activity were investigated.
The third studied protein is cofilin-2, which is part of the "actin depolymerizing factor (ADF / cofilin) family". Recent studies have shown the presence of cofilin/actin plaques in the heart of patients with cardiomyopathies. The redox properties of the protein, the process of aggregation induced by oxidation and the interaction of the protein aggregates with metal ions were studied.
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