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INIZIO_TESTO_DA_INDICIZZARE

PROGRAMMA DI RICERCA 2006

italiano - english
Unità di Ricerca
Programmi di ricerca simili:
Classificazione scientifico-disciplinare
Classificazione brevettuale
  • CHEMISTRY; METALLURGY
    • BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
      • MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES OR MICRO-ORGANISMS (immunoassay G01N33/53); COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
      • MICRO-ORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF (biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, containing micro-organisms, viruses, microbial fungi, enzymes, fermentates or substances produced by or extracted from micro-organisms or animal material A01N63/00; food compositions A21, A23; medicinal preparations A61K; chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings, absorbent pads or surgical articles A61L; fertilisers C05); PROPAGATING, PRESERVING OR MAINTAINING MICRO-ORGANISMS (preservation of living parts of humans or animals A01N1/02); MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA (micro-biological testing media C12Q)
Classificazione geografica
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Parole Chiave
MIOGLOBINA, MUSCOLO, IPOSSIA, OSSIDO NITRICO, RADICALI LIBERI, EFFICIENZA DELLA LOCOMOZIONE, SPETTROSCOPIA DI RISONANZA MAGNETICA, LEGAME CON LO XENO, ATTIVITÀ PEROSSIDASICA

Il ruolo della mioglobina nel muscolo umano: rapporto tra struttura molecolare e funzione delle diverse isoforme

Università degli Studi di Milano
Abstract
Com’è noto, la mioglobina (Mb) è una metalloproteina citoplasmatica contenuta in concentrazione relativamente elevata nel miocardio e nel muscolo scheletrico dell’uomo, il cui centro funzionale è costituito da un anello porfirinico contenente un atomo di ferro (Fe), l’eme. Fe costituisce il sito di combinazione con l’O 2 ed altri ligandi di interesse funzionale quali NO e radicali liberi dell’O 2. Il ruolo di Mb è tradizionalmente quello di riserva a breve termine di O 2 nonché di molecola che facilita la diffusione dell’O 2 dalla periferia della cellula al sito attivo di utilizzazione, il mitocondrio. A differenza degli altri animali, Mb viene espressa nell’uomo in cinque isoforme: Mb I (75-80% del totale; punto isoelettrico,pI,= 8.57); Mb II (15-20% del totale; pI= 7.29); Mb III, Mb IV e Mb V (in totale 5%; pI= 6.83) di cui non è nota la specificità funzionale. Un ligando privilegiato di Mb è l’ossido nitrico (NO) che, com’è noto, inibisce reversibilmente la citocromo c ossidasi (COX) il principale enzima regolatore della respirazione. Ciò ha indotto Brunori (2001) a proporre che a livello del muscolo scheletrico e cardiaco, Mb svolga, oltre al tradizionale ruolo di riserva dell’ O 2, l’importante funzione di scavenger dell’NO intracellulare, evitando o riducendo l’inibizione della COX indotta dall'NO, così da proteggere il dispositivo produttore di energia, cioè la fosforilazione ossidativa.
Il >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Paolo Cerretelli Università degli Studi di MILANO
Obiettivo del Programma di Ricerca
L'obiettivo del presente progetto è verificare l'ipotesi, già prospettata da alcuni dei richiedenti in uno studio preliminare oggetto di finanziamento COFIN 2004, che la mioglobina muscolare, per le sue riconosciute caratteristiche di "scavenger" del monossido di azoto (NO) e di radicali liberi, può modulare, mediante un aumento di concentrazione, l'efficienza della fosforilazione ossidativa nell'uomo e quindi il rendimento dell'esercizio aerobico. Si tratta di uno studio che sarà condotto sia a livello integrativo (organismo umano), che molecolare e comporterà una stretta interazione tra fisici, chimici, biologi molecolari e fisiologi umani richiedendo la collaborazione di quattro laboratori universitari specializzati (Università di Milano e Cagliari), nonché di alcuni laboratori associati (CNR Milano).
La mioglobina (Mb) com'è noto, è una emoproteina contenuta nel muscolo umano in concentrazione elevata (0.5 mmol/kg di tessuto) e, data la grande massa muscolare dell'organismo, in relativamente grande quantità (10 mmol, pari a circa 200 grammi). Si tratta di una molecola di dimensioni relativamente piccole (PM ~17000) consistente in una singola catena polipeptidica di 153 aminoacidi contenente un gruppo ferro-porfirina (eme) identico a quello dell'emoglobina. Esistono 5 isoforme di mioglobina umana: Mb I (75-80% del totale, punto isoelettrico = 8.57); Mb II (15-20% del totale, pI=7.29); Mb III, IV e V (5%, pI=6.83). A >>>

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
Come precedentemente indicato, la mioglobina è una proteina globulare specializzata nel legare l’ossigeno nei sistemi viventi. Il suo centro attivo è un complesso formato da un anello porfirinico con un atomo di ferro centrale, che costituisce il gruppo eme. Quest’ultimo è il sito di legame per l’O 2 così come per altri potenziali ligandi fisiologici, come CO, NO e radicali liberi.
Intorno al gruppo eme, si trovano cinque cavità: la cavità dell’eme e quattro cavità denominate da Xe1 a Xe 4 (Tilton et al. 1984). In particolare, l’istidina 64 distale riveste un ruolo importante nello stabilizzare il complesso Fe-O 2. Inoltre, è noto che la presenza di un certo numero di residui aminoacidici, rimasti immutati nel corso dell’evoluzione, quali Leu 29, Val 168 e Ile 107, grazie al loro effetto idrofobico nelle cavità intorno all’eme, modulano l’interazione del Fe dell’eme con i diversi ligandi, in base a diversi possibili meccanismi, quali l’"histidine-gate" (Perutz and Metthews, 1966) e, più recentemente, un processo "multipath" (Elber et al. 1990) e la possibilità di uscita del ligando dal sito prossimale (Scott et al. 2001). Vengono di seguito esposte le funzioni delle mioglobina:

1) Riserva di O 2 e ruolo facilitante la diffusione dell’O 2
La Mb in qualità di riserva di ossigeno gioca un ruolo fisiologicamente importante per la disponibilità dell’ O 2 all’interno della >>>