ripiegamento globinico
ripiegamento globinico
Modello della struttura tridimensionale specifica della famiglia delle globine, altamente conservato – in termini di struttura terziaria e di topologia della posizione dei residui – nonostante la diversità delle sequenze amminoacidiche (che vanno da una o pochissime sostituzioni fino a un’identità di residui ben inferiore al 20%), della struttura quaternaria (il modello si riferisce infatti al solo monomero anche se le globine si trovano come dimeri, tetrameri e aggregati più grandi ) e della funzione biologica (che opera nel trasporto e immagazzinamento dell’ossigeno molecolare e/o dell’ossido nitrico, nella protezione contro lo stress ossidativo e/o nitrosattivo, e così via). Man mano che la sequenza diverge, anche la struttura tridimensionale che assume la globina si allontana dal modello statistico di riferimento: per coppie di globine in cui più del 40% dei residui sono conservati, la loro intera struttura presenta quasi la medesima topologia, tanto che le distorsioni rientrano nell’ambito di 0,1 nm; quando invece il paragone si estende a globine con meno del 15÷20% di residui omologhi, la porzione di struttura tridimensionale che conserva la stessa topologia spesso si limita a un nucleo centrale che rappresenta meno della metà di tutta la configurazione proteica, mentre il rimanente della catena polipeptidica adotta una diversa struttura. È opportuno, però, precisare che si osservano strutture terziarie molto simili tra loro e complete, anche se la somiglianza a livello di sequenza non è statisticamente significativa, come avviene, per es., tra la catena α dell’emoglobina umana e la globina che si trova nelle radici della pianta di lupino, per le quali si ha solamente il 15,6% di identità. Il modello del ripiegamento globinico è costituito da un insieme di elementi strutturali (7-8 segmenti elicoidali, indicati per convenzione con le prime lettere dell’alfabeto nella loro forma maiuscola, e connessi da tratti più o meno brevi e privi di una precisa disposizione spaziale) che formano una sorta di tasca immersa nella matrice proteica, in cui, all’interno, è collocato l’eme. La lunghezza dei tratti elicoidali varia considerevolmente, andando dai 7 residui del segmento più corto e col diametro più stretto (che contiene solo 3 residui per spira mentre tutti gli altri ne accolgono 3,6, ed è indicato con la lettera C) ai 28 residui del tratto più lungo della globina di mioglobina, specificato con la lettera H: questi singoli elementi di strutture elicoidali avviluppano l’eme in modo apparentemente disordinato, essendo per lo più disposti lungo direzioni differenti (vale a dire, non in modo parallelo tra loro). Ogni lato della tasca dell’eme è costituito da tre segmenti di struttura secondaria per cui, nel gergo biochimico, questa configurazione è detta: tre-su-tre e precisamente dai tratti elicoidali A, B ed E da una parte, e F, H e G, dall’altra. Le caratteristiche particolari delle strutture terziarie delle diverse globine (cioè, del loro peculiare ripiegamento tridimensionale quale si osserva all’esame diretto dei cristalli) indicano che uno degli effetti principali delle variazioni della sequenza è riflesso nelle zone di contatto fra quei segmenti elicoidali che vengono fissati in una precisa configurazione su ciascun lato della tasca dell’eme: nelle varie globine di tipo tre-su-tre, non troppo distanti nella scala evolutiva, questi contatti possono essere spostati fino a 0,7 nm lungo l’asse centrale del segmento e possono variare il loro orientamento relativo fino a 30°, lasciando tuttavia inalterata la topologia generale del ripiegamento globinico. Il nucleo centrale del modello della globina, che è conservato anche per le cosiddette emoglobine troncate (in quanto sono più corte – essendo costituite da 110÷130 residui invece che da 141÷146 residui-delle emoglobine di vertebrato), possiede solo quattro tratti elicoidali a formare la tasca proteica che deve ospitare l’eme e che è perciò detto due-su-due (si tratta in particolare solo dei segmenti B ed E, da un lato, e G e H, dall’altro, in quanto il segmento A è molto più breve di quello presente nelle globine di lunghezza normale, e la gran parte del tratto F che non è inglobato in una configurazione elicoidale).