processingEdit proteolítico pós-translacional
proteólise limitada de um polipéptido durante ou após a tradução na síntese proteica ocorre frequentemente em muitas proteínas. Isto pode envolver a remoção da metionina N-terminal, péptido-sinal e/ou a conversão de uma proteína inactiva ou não funcional para uma proteína activa. O precursor da forma funcional final da proteína é denominado proproteína, e estas proproteinas podem ser sintetizadas pela primeira vez como preproproteína. Por exemplo, a albumina é sintetizada pela primeira vez como preproalbumina e contém um peptídeo de sinal não folheado. Isto forma a proalbumina após a clivagem do peptídeo sinal, e um novo processamento para remover o propeptídeo de 6 resíduos n-terminal produz a forma madura da proteína.
remoção da metionineedit N-terminal
a metionina iniciadora (e, em procariontes, fMet) pode ser removida durante a tradução da proteína nascente. Para E. coli, fMet é eficazmente removido se o segundo resíduo é pequeno e não cobrado, mas não se o segundo resíduo é volumoso e carregado. Em ambos os procariontes e eucariontes, o resíduo N-terminal exposto pode determinar a semi-vida da proteína de acordo com a regra N-end.as proteínas que devem ser direccionadas para uma determinada organela ou para secreção têm um peptídeo de sinal N-terminal que direcciona a proteína para o seu destino final. Este péptido-sinal é removido por proteólise após o seu transporte através de uma membrana.
clivagem de poliproteinsedit
algumas proteínas e a maioria das hormonas polipeptídicas eucarióticas são sintetizadas como um grande polipeptídeo precursor conhecido como uma poliproteína que requer clivagem proteolítica em cadeias polipeptídicas individuais menores. A poliproteína pro-opiomelanocortina (POMC) contém muitas hormonas polipeptídicas. O padrão de clivagem da POMC, no entanto, pode variar entre diferentes tecidos, produzindo diferentes conjuntos de hormônios polipeptídicos da mesma poliproteína.
muitos vírus também produzem as suas proteínas inicialmente como uma única cadeia polipeptídica que foram traduzidas de um ARNm policistrónico. Este polipeptido é subsequentemente clivado em cadeias polipeptídicas individuais. Os nomes comuns para a poliproteína incluem gag (antigénio específico do grupo) em retrovírus e ORF1ab em Nidovirales. Este último nome refere-se ao facto de que uma sequência escorregadia no ARNm que codifica o polipeptídeo provoca a moldagem ribossómica, levando a dois comprimentos diferentes de cadeias peptídicas (A E ab) numa relação aproximadamente fixa.muitas proteínas e hormônios são sintetizados na forma de seus precursores-zimógenos, proenzimas e pre -ormonas. Estas proteínas são clivadas para formar as suas estruturas activas finais. A insulina, por exemplo, é sintetizada como preproinsulina, que produz proinsulina após a clivagem do peptídeo sinal. A proinsulina é então clivada em duas posições para produzir duas cadeias polipeptídicas ligadas por duas ligações de dissulfeto. A remoção de dois resíduos c-terminais da cadeia B produz então a insulina madura. A dobragem de proteínas ocorre na forma de proinsulina de cadeia única, o que facilita a formação das ligações de dissulfureto inter-péptido, e a ligação de dissulfureto intra-péptido, encontrada na estrutura nativa da insulina. as Proteases
em particular são sintetizadas na forma inactiva de modo a poderem ser armazenadas em segurança nas células e prontas para serem libertadas em quantidade suficiente, quando necessário. Isto é para garantir que a protease é ativada apenas no local correto ou contexto, uma vez que a ativação inadequada destas proteases pode ser muito destrutiva para um organismo. A proteólise do zimogénio produz uma proteína activa; por exemplo, quando o tripsinogénio é clivado para formar tripsina, ocorre um ligeiro rearranjo da estrutura proteica que completa o local activo da protease, activando assim a proteína.a proteólise pode, portanto, ser um método de regulação dos processos biológicos, transformando proteínas inativas em proteínas ativas. Um bom exemplo é a cascata de coagulação sanguínea em que um evento inicial desencadeia uma cascata de ativação proteolítica sequencial de muitas proteases específicas, resultando em coagulação sanguínea. O sistema complementar da resposta imunitária também envolve uma complexa ativação e interação proteolítica sequencial que resulta em um ataque contra patógenos invasores.a degradação proteica pode ocorrer intracelularmente ou extracelularmente. Na digestão dos alimentos, as enzimas digestivas podem ser libertadas no ambiente para a digestão extracelular, através da qual a clivagem proteolítica quebra as proteínas em peptídeos e aminoácidos menores, de modo que possam ser absorvidas e utilizadas. Em animais o alimento pode ser processado extracelularmente em órgãos especializados ou tripas, mas em muitas bactérias o alimento pode ser internalizado via fagocitose. A degradação microbiana das proteínas no ambiente pode ser regulada pela disponibilidade de nutrientes. Por exemplo, a limitação de elementos principais em proteínas (carbono, nitrogênio e enxofre) induz a atividade proteolítica no fungo Neurospora crassa, bem como nas comunidades de organismos do solo.as proteínas das células são divididas em aminoácidos. Esta degradação intracelular das proteínas tem múltiplas funções.: Remove proteínas danificadas e anormais e impede a sua acumulação. Também serve para regular os processos celulares através da remoção de enzimas e proteínas regulatórias que já não são necessárias. Os aminoácidos podem então ser reutilizados para síntese de proteínas.
lisossoma e proteasomedit
a degradação intracelular das proteínas pode ser alcançada de duas formas – proteólise no lisossoma, ou um processo dependente da ubiquitina que visa proteínas indesejadas para o proteosoma. A via autofagia-lisossómica é normalmente um processo não selectivo, mas pode tornar-se selectiva após a fome, em que as proteínas com sequência peptídica KFERQ ou similar são selectivamente decompostas. O lisossomo contém um grande número de proteases, tais como catepsinas.o processo mediado pela ubiquitina é selectivo. As proteínas marcadas para degradação estão covalentemente ligadas à ubiquitina. Muitas moléculas de ubiquitina podem estar ligadas em conjunto a uma proteína destinada à degradação. A proteína poliubiquinada destina-se a um complexo protease dependente do ATP, o proteosoma. A ubiquitina é libertada e reutilizada, enquanto a proteína alvo é degradada.
taxa de degradação de proteínas intracelulares
diferentes proteínas são degradadas a taxas diferentes. As proteínas anormais são rapidamente degradadas, enquanto que a taxa de degradação das proteínas normais pode variar muito dependendo das suas funções. As enzimas em pontos de controlo metabólico importantes podem degradar-se muito mais rapidamente do que as enzimas cuja actividade é em grande parte constante em todas as condições fisiológicas. Uma das proteínas mais rapidamente degradadas é a ornitina descarboxilase, que tem uma semi-vida de 11 minutos. Em contraste, outras proteínas, como a actina e a miosina, têm uma semi-vida de um mês ou mais, enquanto que, em essência, a hemoglobina dura todo o tempo de vida de um eritrocito.
A regra n-end pode determinar parcialmente a semi-vida de uma proteína, e as proteínas com segmentos ricos em prolina, ácido glutâmico, serina e treonina (as chamadas proteínas PEST) têm uma semi-vida curta. Outros fatores suspeito de afectar a taxa de degradação incluem a taxa de desaminação de glutamina e a asparagina e a oxidação de cystein, histidina e metionina, a ausência de estabilização de ligantes, a presença de hidratos de carbono ligado ou grupos de fosfato, a presença de livre α-amino grupo, a carga negativa de proteína, e a flexibilidade e estabilidade da proteína. Proteínas com maiores graus de desordem intrínseca também tendem a ter uma semi-vida celular curta, com segmentos desordenados sendo propostos para facilitar o início eficiente da degradação pelo proteosoma.
a taxa de proteólise também pode depender do estado fisiológico do organismo, como o seu estado hormonal, bem como estado nutricional. Em tempo de fome, a taxa de degradação das proteínas aumenta.
DigestionEdit
Em humanos, a digestão, as proteínas dos alimentos são divididos em pequenas cadeias peptídicas pelas enzimas digestivas, como pepsina, tripsina, quimotripsina e elastase, e em aminoácidos por várias enzimas, tais como carboxypeptidase, aminopeptidase, e dipeptidase. É necessário decompor proteínas em pequenos péptidos (tripeptídeos e dipeptídeos) e aminoácidos para que possam ser absorvidos pelos intestinos, e os tripeptídeos e dipeptídeos absorvidos também são ainda mais quebrados em aminoácidos intracelularmente antes de entrarem na corrente sanguínea. Diferentes enzimas têm uma especificidade diferente para o seu substrato; a tripsina, por exemplo, cliva a ligação peptídica após um resíduo positivamente carregado (arginina e lisina); a quimotripsina cliva a ligação após um resíduo aromático (fenilalanina, tirosina e triptofano); a elastase cliva a ligação após um pequeno resíduo não polar, como a alanina ou a glicina.
a fim de evitar a activação inadequada ou prematura das enzimas digestivas (podem, por exemplo, desencadear a auto-digestão pancreática que provoca pancreatite), estas enzimas são secretadas como zimogénio inactivo. O precursor da pepsina, pepsinogênio, é secretado pelo estômago, e é ativado apenas no ambiente ácido encontrado no estômago. O pâncreas segrega os precursores de uma série de proteases, tais como tripsina e quimotripsina. O zimogénio do tripsin é o tripsinogénio, que é activado por uma protease muito específica, a enterocinase, secretada pela mucosa do duodeno. A tripsina, uma vez ativada, também pode clivar outros tripsinógenos, bem como os precursores de outras proteases, como a timotripsina e a carboxipeptidase para ativá-los.em bactérias, é utilizada uma estratégia semelhante de utilização de um zimogénio inactivo ou de um prezimogénio. A subtilisina, que é produzida por Bacillus subtilis, é produzida como preprosubtilisina e só é libertada se o peptídeo sinal for clivado e se tiver ocorrido activação proteolítica autocatalítica.a proteólise também está envolvida na regulação de muitos processos celulares activando ou desativando enzimas, fatores de transcrição e receptores, por exemplo na biossíntese do colesterol, ou na mediação da sinalização da trombina através de receptores ativados pela protease.algumas enzimas em importantes pontos de controlo metabólico, como a ornitina descarboxilase, são reguladas inteiramente pela sua taxa de síntese e pela sua taxa de degradação. Outras proteínas rapidamente degradadas incluem os produtos proteicos de proto-oncogenes, que desempenham um papel central na regulação do crescimento celular.
regulationEdit
Cyclins are a group of proteins that activate kinases involved in cell division. A degradação das ciclinas é a etapa chave que governa a saída da mitose e o progresso para o próximo ciclo celular. As ciclinas acumulam-se ao longo do ciclo celular, desaparecendo abruptamente pouco antes da anáfase da mitose. As ciclinas são removidas através de uma via proteolítica mediada pela ubiquitina.as Caspases são um grupo importante de proteases envolvidas na apoptose ou morte celular programada. Os precursores da caspase, procaspase, podem ser activados por proteólise através da sua associação com um complexo proteico que forma apoptossoma, ou pela granzima B, ou através das vias receptoras da morte.