Postradutional modifikacije

Kaj so post -translacijske spremembe?

Post -translacijske spremembe so reverzibilne ali nepopravljive spremembe ali kemične spremembe.

Prevod je rezultat "branja in razlage" informacij, ki jih vsebuje gene, ki jih najdemo v evkariontskem jedru (pojavlja se tudi v prokariotih).

Genski niz celice -genom- Tam so navodila za izdelavo vseh strukturnih beljakovin in encimov, ki jih najdemo v celični notranjosti, od katerih so odvisni procesi in vitalne funkcije vsake celice.

Geni tvorijo DNK (deoksiribonukleinska kislina), ki je makromolekula, ki jo tvorita dve komplementarni verigi polimera, sestavljenega iz 4 vrste različnih molekul, imenovanih baze dušika, Namreč: Adenina, Timina, Guanina in citozin.

DNK je torej neke vrste abeceda Z informacijami, ki se berejo in prevedejo.

Pred prevodom so informacije v DNK najprej prepisano Znotraj jedra do druge zelo podobne molekule, RNA (ribonukleinska kislina), v obliki imenovanih molekul Messenger RNA, ki se kasneje prepeljejo v citosol.

RNA je zelo podobna DNK, vendar jo tvori ena sama veriga, sestavljena iz baz adenina, uracila, gvanina in citozina.

Messenger RNA, ki izhajajo iz genetskih kodirnih beljakovinskih sekvenc, so pozneje "branje" in njihovo zaporedje je prevedeno v peptidnih zaporedjih celičnih beljakovin s pomočjo ribosomov in drugih molekul RNA, znanih kot Prenos RNA to, kot pove že ime, Prenašajo aminokisline, primerne za sintetizirane beljakovine.

Vrstni red, v katerem se te aminokisline dodajo v nastajajoče beljakovine, narekuje zaporedje genov, ki jih kodira.

DNK baze, prepisane kot RNA, "berejo" ribosomi v Trios ali trojčki, imenovani kodoni, Vsak od teh kodira za eno od 20 aminokislin, s katerimi se tvorijo beljakovine; Tukaj je to genetska koda se razlaga tako, da v pravem vrstnem redu hkrati uvede aminokislino.

Post -translacijske spremembe

Večina fizikalno -kemijskih in funkcionalnih značilnosti vsakega proteina je odvisna predvsem od informacij, kodiranih v DNK.

Vendar pa celice uspejo znatno povečati raznolikost svojih beljakovin s pomočjo post -translacijskih sprememb, ki niso nič drugega kot kemične modifikacije, ki jih posredujejo encimi -, ki trpijo nekaj beljakovin po njihovem prevodu.

Lahko vam služi: glukoza oksidaze: značilnosti, struktura, funkcije

Zato značilnosti nekaterih beljakovin ni mogoče sklepati samo iz zaporedja aminokislin, ki izhaja iz genetskih informacij.

Te spremembe se običajno pojavljajo na odpadkih aminokislin, ki izdelujejo.

Opisanih je bilo več kot 500 po translacijskih spremembah, vendar so med njimi najbolj znana in preučena fosforilacija, tvorba disulfidnih mostov, metilacija, acetilacija, hidroksilacija, glikozilacija, prenalacija, vseprisotnost, vseprisotnost in karboksilacija.

Postopek postrancije spreminjanja

Kot smo komentirali, so spremembe post -translacijskih sprememb kemijske spremembe, ki trpijo evkariontske celične beljakovine po njihovi sintezi, to je njihov prevod.

Na splošno morajo opraviti z dodajanjem kemičnih skupin in/ali spreminjanjem aminokislinskih odpadkov, ki sestavljajo beljakovine, vendar nekatere pomembne spremembe so povezane tudi z vzpostavitvijo vezi med aminokislinami istega beljakovin ali tudi z odpravo aminokislin o znakih peptidov z rezi oz Clivajes Proteolitična.

Te spremembe so možne zahvaljujoč prisotnosti nekaterih specializiranih celičnih encimov in poleg tega majhne veliko energijske podlage - niso spontane reakcije - kot na primer:

• ATP (adenozin 5-fosfat)
• Acetil koencim A (acetil Co-A)
• NAD+ (5'-nicinamid 5'-difosfat adenozin)
• S-Adenosil Metionina (SAM)
• 5'-difosfatni uracil N-Acetil glukozamin (UDP-GRCNAC)
• Uracil 5'-glukozni difosfat (UDP-glukoza)
• Med ostalimi

Nekatere najpomembnejše post -translacijske modifikacije delujejo kot stikala (Suiches) Molekularna, ki aktivirajo ali deaktivirajo encimske funkcije nekaterih beljakovin, uravnavajo njihovo funkcijo celice ali celo njeno znotrajcelično lokacijo.

Na primer, veliko beljakovin, ki pripadajo znotrajceličnim organelom, se sintetizirajo v citosolu z N-O-terminalnimi konci, ki ustrezajo Signalne sekvence, ki jih prepoznajo drugi proteini, ki so odgovorni za njihovo usmerjanje v ustrezen predal, in na poti se ti signali običajno odstranijo iz beljakovinske strukture.

Drug zelo presenetljiv primer post -translacijskih sprememb, ki je povezan s proteolitičnim klivaji, je nekatere hormone in encime z proteazno aktivnostjo, ki se sintetizirajo kot neaktivne beljakovine, ki potrebujejo proteolitično odstranitev nekaterih njihovih aminokislin, da postanejo njihove aktivne oblike, da postanejo njihove aktivne oblike.

Konjugirani proteini

Čeprav niso vedno prepoznani kot taki, so druge zelo pomembne post -translacijske modifikacije tiste, ki vključujejo tvorbo beljakovin, katerih struktura je sestavljena iz ene ali več peptidnih verig, povezanih z ne -proteinsko spojino, bodisi s kovalentnimi vezmi ali šibkejšimi interakcijami in šibkejšimi interakcijami in prehodni.

Na splošno so ti proteini razvrščeni glede na identiteto frakcije, ki ni proteina in zahtevajo takšne dele za opravljanje svojih funkcij.

Lahko vam služi: krvni agar

Te frakcije ali deli so znani kot Protetične skupine In dober primer teh beljakovin je hemoglobin, ki je skupaj s hemo skupino.

Endoplazemski retikulum v akciji

Številne post -translacijske modifikacije se začnejo znotraj grobega endoplazemskega retikuluma, kjer povezani ribosomi prevajajo beljakovine, ko so vstavljeni v membrano te organele.

V endoplazmatskem retikulumu številni proteini pridobijo svojo končno strukturno konformacijo: njihova signalna sekvenca se odstranijo, zložijo v pravilni obliki, tvorijo disulfumne mostove, dodajajo sladke skupine itd.

Vrste post -translacijskih sprememb

V evkariontskih celicah je bilo opisanih več kot 500 vrst različnih post -translacijskih modifikacij; Naslednji seznam združuje nekaj najbolj preučenih:

1. Fosforilacija

Prenos ene ali več fosfatnih skupin iz visoko energijskih molekul, kot je ATP, proti aminokislinski hidroksilni skupini, kot so serin, treonin in tirozin; Srečajo ga encimi skupine Moški beljakovine (Ti fosfati odstranijo encimi fosfataze).

Med drugim je pomembno pri številnih celičnih dogodkih, kot so delitev, transdukcija signala, presnova ogljikovih hidratov, rast celic in napredek celičnega cikla.

2. Sulfonacija

To je dodatek skupine -SO3H (sulfoničnega) izključno v odpadkih tirozinske aminokisline in je značilen za transmembraal beljakovine ali beljakovine, ki se izločajo. Katalizirajo ga encimi tirozil-sulfotransferaze.

To je pomemben postopek za delovanje številnih membranalnih receptorjev, za nekatere vrste medceličnih znakov itd.

3. Nastajanje disulfurnega mostu med cisteini

Ta postopek se pojavlja med ostanki cisteina in je ena najpomembnejših sprememb po translanslacijskih spremembah s strukturnega vidika. Mostovi disulfida so vzpostavljeni v organelih, kot sta Golgi kompleks in endoplazemski retikulum, ki imajo oksidacijsko okolje.

Ta post -translacijska sprememba je povezana z vzpostavitvijo določene strukturne konfiguracije, ki je običajno zelo pomembna za aktivnost številnih encimov.

4. Metilacija

Sestavljen je iz dodajanja metilnih skupin v aminokislinah, kot so lizin, arginin, histidin, glutamin in asparagin (N-metilacija), kot sta aspartat in glutamat (O-metilacija) ali kot cistein (s-metilacija).

Pojavi se zaradi katalitičnega delovanja encimov, znanih kot N-, O- ali S-metiltransferaze. Metilacija beljakovin je ključnega pomena za regulacijo genetske transkripcije na ravni beljakovin histona, vendar ima tudi manjšo vlogo pri transdukciji signala.

5. Acetilacija

Pomeni dodajanje acetilnih skupin k ostankom lizina nekaterih beljakovin. Katalizirajo ga encimi acetiltransferaze in ima tudi zelo pomembne funkcije z vidika regulacije genetske ekspresije (na ravni histonskih beljakovin, ki se vežejo na DNK).

6. Hidroksilacija

Običajno se pojavlja v odpadkih prolina, lizina in asparagina in ga katalizirajo z železovimi hidroksilaznimi encimi, ki so odvisni od železa. Nastale aminokisline, hidroksiprol in hidroksilizin so zelo pomembni za zorenje nekaterih beljakovin (vključno s kolagenom) ter za nekatere antibiotične in protiglivične spojine (hidroksiaparagin).

7. Glikozilacija

Ta sprememba je zelo pomemben postopek za evkariontske celice. Pojavlja se predvsem na serinskih in asparaginskih odpadkih, vendar se lahko pojavi tudi na hidroksiprolinih ali hidroksilizinih.

Lahko vam služi: evolucionizem: izvor, Darwin, družbeni, linearni in kulturni evolucionizem

Sestavljen je iz dodajanja molekul ogljikovih hidratov v beljakovinsko strukturo in ga katalizirajo encimi glikoziltransferaze in se pojavljajo zlasti pri izločanih beljakovinah in pri tistih, ki jih najdemo na celični površini.

8. Prenila

Sestavljen je iz prenosa skupin Isaprenilos (lipidov) na nekatere beljakovine. Odgovorni encimi so specifične transraze za vsako skupino.

Ta postopek je pomemben za zasidranje nekaterih beljakovin na celične membrane, vendar se pojavi tudi med transdukcijo signala itd.

9. Vseprisotnost

To je kovalentni dodatek enega ali več izvodov peptida, znanega kot Ubiquitin. Ta dodatek znamka Do beljakovin za razgradnjo v beljakovinskem kompleksu, znanem kot 26S proteozom.

Predstavlja zelo učinkovit sistem medcelične regulacije in je odgovoren za uničenje beljakovin po ATP-odvisni poti in s sodelovanjem treh različnih encimov klicev E1, E2 in E3.

Primeri

Fosforilacija in glisilacija sta dve izjemno pomembni modifikaciji po translacijskem življenju za življenje celic. Ne samo zato, ker nadzorujejo številne procese, povezane s komunikacijo in celičnim ciklom, ampak tudi zato, ker so med evkarioti zelo pogosti.

P53 protein je na primer protein, znan kot "zaviralec tumorja", ki se uporablja med nekaterimi zdravljenji z rakom. Njegova aktivacija je odvisna od delovanja različnih kinaznih beljakovin, ki so odgovorni za fosforilacijo njegovega N-terminalnega konca.

Po drugi strani površina evkariontske celice vsebuje veliko število glikoproteinov (po post -translacijsko modificiranih beljakovinah z dodajanjem ogljikovih hidratov).

Mnogi od teh beljakovin imajo med drugim pomembne funkcije pri imunskem prepoznavanju, pri migraciji celic, v priznanju in združevanju receptorjev.

Reference

1. Alberts, b., Bray, d., Hopkin, k., Johnson, a. D., Lewis, J., Raff, m.,… & Walter, P. (2015). Bistvena celična biologija. Garland Science.
2. Cox, m. M., & Nelson, D. L. (2008). Lehningerjeva načela biokemije. WH Freeman.
3. Garrett, r. H., & Grisham, c. M. (1999). Biokemija.
4. Zelena, k. D., & Garniau-tesodikova, s. (2010). Postranslacijska sprememba beljakovin.
5. Walsh, c. T., Garniau - -sodikova, s., & Gatto Jr, g. J. (2005). Post -translacijske spremembe beljakovin: Kemija raznolikosti proteomov. Angewandte Chemie International Edition, 44 (45), 7342-7372.