Proteolyse

Post-translasjonell proteolytisk prosesseringrediger

Begrenset proteolyse av et polypeptid under eller etter oversettelse i proteinsyntese forekommer ofte for mange proteiner. Dette kan innebære fjerning Av N-terminal metionin, signalpeptid og / eller konvertering av et inaktivt eller ikke-funksjonelt protein til et aktivt. Forløperen til den endelige funksjonelle formen av protein kalles proprotein, og disse proproteinene kan først syntetiseres som preproprotein. For eksempel syntetiseres albumin først som preproalbumin og inneholder et ikke-lagret signalpeptid. Dette danner proalbuminet etter at signalpeptidet er spaltet, og en videre behandling for å fjerne det n-terminale 6-restpropeptidet gir den modne formen av proteinet.

Fjerning Av N-terminal metioninrediger

det initierende metionin (og i prokaryoter, fMet) kan fjernes under oversettelse av det begynnende proteinet. For E. coli fjernes fMet effektivt hvis den andre resten er liten og uladet, men ikke hvis den andre resten er stor og ladet. I både prokaryoter og eukaryoter kan den eksponerte N-terminale rest bestemme proteinets halveringstid i Henhold Til n-end-regelen.

Fjerning av signalsekvensenrediger

Proteiner som skal målrettes mot en bestemt organell eller for sekresjon, har Et N-terminalt signalpeptid som leder proteinet til dets endelige destinasjon. Dette signalpeptidet fjernes ved proteolyse etter transport gjennom en membran.

Spaltning av polyproteinrediger

noen proteiner og de fleste eukaryotiske polypeptidhormoner syntetiseres som et stort forløperpolypeptid kjent som et polyprotein som krever proteolytisk spaltning i individuelle mindre polypeptidkjeder. Polyprotein pro-opiomelanokortin (POMC) inneholder mange polypeptidhormoner. Spaltningsmønsteret AV POMC kan imidlertid variere mellom forskjellige vev, noe som gir forskjellige sett med polypeptidhormoner fra samme polyprotein.Mange virus produserer også sine proteiner i utgangspunktet som en enkelt polypeptidkjede som ble oversatt fra en polycistronisk mRNA. Dette polypeptidet spaltes deretter i individuelle polypeptidkjeder. Vanlige navn på polyprotein inkluderer gag (gruppespesifikt antigen) i retrovirus og ORF1ab i Nidovirales. Sistnevnte navn refererer til det faktum at en glatt sekvens i mRNA som koder for polypeptidet forårsaker ribosomal rammeskifting, noe som fører til to forskjellige lengder av peptidkjeder (a og ab) ved et omtrentlig fast forhold.

Spaltning av forløperproteinerrediger

mange proteiner og hormoner syntetiseres I form av deres forløpere-zymogener, proenzymer og prehormoner. Disse proteinene spaltes for å danne deres endelige aktive strukturer. Insulin, for eksempel, syntetiseres som preproinsulin, som gir proinsulin etter at signalpeptidet er spaltet. Proinsulin spaltes deretter i to posisjoner for å gi to polypeptidkjeder forbundet med to disulfidbindinger. Fjerning av To C-terminale rester fra b-kjeden gir deretter det modne insulinet. Proteinfolding forekommer i Den enkeltkjede Proinsulinformen som letter dannelsen av de til slutt interpeptiddisulfidbindingene, og den til slutt intra-peptiddisulfidbindingen, funnet i den innfødte strukturen av insulin. Spesielt Proteaser syntetiseres i inaktiv form slik at de kan lagres trygt i celler, og klar for frigjøring i tilstrekkelig mengde når det er nødvendig. Dette er for å sikre at proteasen bare aktiveres på riktig sted eller kontekst, da upassende aktivering av disse proteasene kan være svært ødeleggende for en organisme. Proteolyse av zymogen gir et aktivt protein; for eksempel når trypsinogen spaltes for å danne trypsin, oppstår en liten omlegging av proteinstrukturen som fullfører det aktive stedet for proteasen, og derved aktiverer proteinet.

Proteolyse kan derfor være en metode for å regulere biologiske prosesser ved å snu inaktive proteiner til aktive. Et godt eksempel er blodkoagulasjonskaskaden hvorved en innledende hendelse utløser en kaskade av sekvensiell proteolytisk aktivering av mange spesifikke proteaser, noe som resulterer i blodkoagulasjon. Komplementsystemet til immunresponsen innebærer også en kompleks sekvensiell proteolytisk aktivering og interaksjon som resulterer i et angrep på invaderende patogener.

proteinnedbrytningrediger

proteinnedbrytning kan skje intracellulært eller ekstracellulært. Ved fordøyelse av mat kan fordøyelsesenzymer slippes ut i miljøet for ekstracellulær fordøyelse, hvorved proteolytisk spaltning bryter proteiner i mindre peptider og aminosyrer slik at de kan absorberes og brukes. Hos dyr kan maten behandles ekstracellulært i spesialiserte organer eller tarm, men i mange bakterier kan maten internaliseres via fagocytose. Mikrobiell nedbrytning av protein i miljøet kan reguleres av næringstilgjengelighet. For eksempel, begrensning for store elementer i proteiner (karbon, nitrogen og svovel) induserer proteolytisk aktivitet i sopp Neurospora crassa samt i jord organisme samfunn.

Proteiner i celler er brutt inn i aminosyrer. Denne intracellulære nedbrytningen av protein tjener flere funksjoner: Det fjerner skadet og unormalt protein og forhindrer akkumulering. Det tjener også til å regulere cellulære prosesser ved å fjerne enzymer og regulatoriske proteiner som ikke lenger er nødvendige. Aminosyrene kan deretter gjenbrukes for proteinsyntese.

Lysosom og proteasomedit

intracellulær nedbrytning av protein kan oppnås på to måter-proteolyse i lysosom, eller en ubiquitinavhengig prosess som retter uønskede proteiner mot proteasom. Autofagi-lysosomalveien er normalt en ikke-selektiv prosess, men den kan bli selektiv ved sult, hvor proteiner med peptidsekvens KFERQ eller lignende selektivt brytes ned. Lysosomet inneholder et stort antall proteaser som katepsiner.

den ubiquitin-medierte prosessen er selektiv. Proteiner merket for nedbrytning er kovalent knyttet til ubiquitin. Mange molekyler av ubiquitin kan være koblet i tandem til et protein bestemt for nedbrytning. Det polyubiquinerte proteinet er rettet mot ET ATP-avhengig proteasekompleks, proteasomet. Ubiquitin frigjøres og gjenbrukes, mens det målrettede proteinet degraderes.

nedbrytning av intracellulært proteinredigering

ulike proteiner brytes ned med ulik hastighet. Unormale proteiner blir raskt degradert, mens graden av nedbrytning av normale proteiner kan variere mye avhengig av deres funksjoner. Enzymer på viktige metabolske kontrollpunkter kan nedbrytes mye raskere enn de enzymer hvis aktivitet i stor grad er konstant under alle fysiologiske forhold. Et av de raskest nedbrytede proteinene er ornitindekarboksylase, som har en halveringstid på 11 minutter. I motsetning til dette har andre proteiner som aktin og myosin en halveringstid på en måned eller mer, mens hemoglobin i hovedsak varer hele levetiden til en erytrocyt.N-end-regelen kan delvis bestemme halveringstiden til et protein, og proteiner med segmenter rik på prolin, glutaminsyre, serin og treonin (de såkalte SKADEDYRSPROTEINENE) har kort halveringstid. Andre faktorer som mistenkes for å påvirke degraderingshastigheten inkluderer deaminering av glutamin og asparagin og oksidasjon av cystein, histidin og metionin, fravær av stabiliserende ligander, tilstedeværelse av vedlagte karbohydrat-eller fosfatgrupper, tilstedeværelse av fri α-aminogruppe, negativ ladning av protein og proteinets fleksibilitet og stabilitet. Proteiner med større grad av iboende lidelse har også en tendens til å ha kort cellulær halveringstid, med uordnede segmenter som har blitt foreslått for å lette effektiv initiering av nedbrytning av proteasomet.

graden av proteolyse kan også avhenge av organismens fysiologiske tilstand, slik som dens hormonelle tilstand samt næringsstatus. I sultens tid øker frekvensen av proteinforringelse.

DigestionEdit

i human fordøyelse brytes proteiner i mat ned i mindre peptidkjeder av fordøyelsesenzymer som pepsin, trypsin, chymotrypsin og elastase, og til aminosyrer av forskjellige enzymer som karboksypeptidase, aminopeptidase og dipeptidase. Det er nødvendig å bryte ned proteiner i små peptider (tripeptider og dipeptider) og aminosyrer slik at de kan absorberes av tarmene, og de absorberte tripeptidene og dipeptidene brytes også videre inn i aminosyrer intracellulært før de kommer inn i blodet. Ulike enzymer har forskjellig spesifisitet for deres substrat; trypsin, for eksempel, spalter peptidbindingen etter en positivt ladet rest (arginin og lysin); chymotrypsin spalter bindingen etter en aromatisk rest (fenylalanin, tyrosin og tryptofan); elastase spalter bindingen etter en liten ikke-polar rest som alanin eller glycin.

for å forhindre upassende eller for tidlig aktivering av fordøyelsesenzymer (de kan for eksempel utløse bukspyttkjertel selvfordøyelse som forårsaker pankreatitt), blir disse enzymene utskilt som inaktivt zymogen. Forløperen til pepsin, pepsinogen, utskilles av magen, og aktiveres bare i det sure miljøet som finnes i magen. Bukspyttkjertelen utskiller forløperne til en rekke proteaser som trypsin og chymotrypsin. Zymogen av trypsin er trypsinogen, som aktiveres av en meget spesifikk protease, enterokinase, utskilt av slimhinnen i tolvfingertarmen. Trypsinen, når den er aktivert, kan også spalte andre trypsinogener, så vel som forløperne til andre proteaser som chymotrypsin og karboksypeptidase for å aktivere dem.

i bakterier brukes en lignende strategi for å ansette en inaktiv zymogen eller prezymogen. Subtilisin, som produseres Av Bacillus subtilis, produseres som preprosubtilisin, og frigjøres bare hvis signalpeptidet spaltes og autokatalytisk proteolytisk aktivering har skjedd.Proteolyse er også involvert i reguleringen av mange cellulære prosesser ved å aktivere eller deaktivere enzymer, transkripsjonsfaktorer og reseptorer, for eksempel i biosyntese av kolesterol, eller mekling av trombinsignalering gjennom proteaseaktiverte reseptorer.noen enzymer på viktige metabolske kontrollpunkter som ornitindekarboksylase reguleres helt av syntesehastigheten og nedbrytningsgraden. Andre raskt nedbrytede proteiner inkluderer proteinprodukter av proto-onkogener, som spiller sentrale roller i reguleringen av cellevekst.

cellesyklusreguleringrediger

Sykliner er en gruppe proteiner som aktiverer kinaser involvert i celledeling. Nedbrytningen av sykliner er nøkkeltrinnet som styrer utgangen fra mitose og fremgang i neste cellesyklus. Cyclins akkumuleres i løpet av cellesyklusen, så forsvinner plutselig like før anafasen av mitose. Syklinene fjernes via en ubiquitin-mediert proteolytisk vei.

ApoptosisEdit

Caspaser er en viktig gruppe proteaser involvert i apoptose eller programmert celledød. Forløperne til caspase, procaspase, kan aktiveres ved proteolyse gjennom sin tilknytning til et proteinkompleks som danner apoptosom, eller ved granzyme B, eller via dødsreceptorveiene.