procesare proteolitică Post-translaționalăedit
proteoliza limitată a unei polipeptide în timpul sau după traducere în sinteza proteinelor apare adesea pentru multe proteine. Aceasta poate implica îndepărtarea metioninei n-terminale, peptida semnal și / sau conversia unei proteine inactive sau nefuncționale într-una activă. Precursorul formei funcționale finale a proteinei este denumit proproteină, iar aceste proproteine pot fi sintetizate mai întâi ca preproproteină. De exemplu, albumina este sintetizată mai întâi ca preproalbumină și conține o peptidă semnal necurată. Aceasta formează proalbumina după ce peptida semnal este scindată și o prelucrare ulterioară pentru a îndepărta propeptida cu 6 reziduuri n-terminale produce forma matură a proteinei.
îndepărtarea metioninei n-terminale
metionina inițiatoare (și, în procariote, fMet) poate fi îndepărtată în timpul translației proteinei în curs de formare. Pentru E. coli, fMet este eliminat eficient dacă al doilea reziduu este mic și neîncărcat, dar nu dacă al doilea reziduu este voluminos și încărcat. Atât la procariote, cât și la eucariote, reziduul n-terminal expus poate determina timpul de înjumătățire al proteinei conform regulii n-end.
eliminarea secvenței semnalului
proteinele care urmează să fie direcționate către o anumită organelle sau pentru secreție au o peptidă semnal N-terminală care direcționează proteina către destinația finală. Această peptidă semnal este îndepărtată prin proteoliză după transportul lor printr-o membrană.
scindarea poliproteinelor
unele proteine și majoritatea hormonilor polipeptidici eucarioti sunt sintetizați ca o polipeptidă precursoare mare cunoscută sub numele de poliproteină care necesită clivaj proteolitic în lanțuri polipeptidice individuale mai mici. Poliproteina pro-opiomelanocortina (POMC) conține mulți hormoni polipeptidici. Cu toate acestea, modelul de clivaj al POMC poate varia între diferite țesuturi, producând seturi diferite de hormoni polipeptidici din aceeași poliproteină.
mulți viruși își produc, de asemenea, proteinele inițial ca un singur lanț polipeptidic care au fost traduse dintr-un ARNm policistronic. Această polipeptidă este ulterior scindată în lanțuri polipeptidice individuale. Denumirile comune pentru poliproteină includ gag (antigen specific grupului) în retrovirusuri și ORF1ab în Nidovirale. Ultimul nume se referă la faptul că o secvență alunecoasă în ARNm care codifică polipeptida provoacă schimbarea cadrelor ribozomale, ducând la două lungimi diferite de lanțuri peptidice (a și ab) la un raport aproximativ fix.
scindarea proteinelor precursoareedit
multe proteine și hormoni sunt sintetizați sub forma precursorilor lor – chimogeni, proenzime și prehormoni. Aceste proteine sunt scindate pentru a forma structurile lor active finale. Insulina, de exemplu, este sintetizată ca preproinsulină, care produce proinsulină după ce peptida semnal a fost scindată. Proinsulina este apoi scindată în două poziții pentru a produce două lanțuri polipeptidice legate de două legături disulfidice. Îndepărtarea a două reziduuri C-terminale din lanțul B produce apoi insulina matură. Plierea proteinelor are loc în forma proinsulinei cu un singur lanț, care facilitează formarea legăturilor disulfidice inter-peptidice în cele din urmă și a legăturii disulfidice intra-peptidice în cele din urmă, Găsită în structura nativă a insulinei.
proteazele în special sunt sintetizate în formă inactivă, astfel încât să poată fi depozitate în siguranță în celule și gata de eliberare în cantitate suficientă atunci când este necesar. Acest lucru este pentru a se asigura că proteaza este activată numai în locația sau contextul corect, deoarece activarea necorespunzătoare a acestor proteaze poate fi foarte distructivă pentru un organism. Proteoliza zimogenului produce o proteină activă; de exemplu, atunci când tripsinogenul este scindat pentru a forma tripsină, apare o ușoară rearanjare a structurii proteice care completează locul activ al proteazei, activând astfel proteina.
proteoliza poate fi, prin urmare, o metodă de reglare a proceselor biologice prin transformarea proteinelor inactive în cele active. Un bun exemplu este cascada de coagulare a sângelui prin care un eveniment inițial declanșează o cascadă de activare proteolitică secvențială a multor proteaze specifice, rezultând coagularea sângelui. Sistemul complementar al răspunsului imun implică, de asemenea, o activare proteolitică secvențială complexă și o interacțiune care are ca rezultat un atac asupra agenților patogeni invadatori.
degradarea proteinelor
degradarea proteinelor poate avea loc intracelular sau extracelular. În digestia alimentelor, enzimele digestive pot fi eliberate în mediu pentru digestia extracelulară, prin care scindarea proteolitică rupe proteinele în peptide și aminoacizi mai mici, astfel încât acestea să poată fi absorbite și utilizate. La animale, alimentele pot fi procesate extracelular în organe specializate sau intestine, dar în multe bacterii, alimentele pot fi internalizate prin fagocitoză. Degradarea microbiană a proteinelor în mediu poate fi reglementată de disponibilitatea nutrienților. De exemplu, limitarea elementelor majore din proteine (carbon, azot și sulf) induce activitatea proteolitică în ciuperca Neurospora crassa, precum și în comunitățile organismului solului.
proteinele din celule sunt împărțite în aminoacizi. Această degradare intracelulară a proteinei servește funcții multiple: Îndepărtează proteinele deteriorate și anormale și previne acumularea lor. De asemenea, servește la reglarea proceselor celulare prin eliminarea enzimelor și a proteinelor reglatoare care nu mai sunt necesare. Aminoacizii pot fi apoi reutilizați pentru sinteza proteinelor.
Lizozom și proteazomeedit
degradarea intracelulară a proteinei poate fi realizată în două moduri – proteoliza în lizozom sau un proces dependent de ubiquitină care vizează proteinele nedorite către proteazom. Calea autofagie-lizozomală este în mod normal un proces neselectiv, dar poate deveni selectiv la înfometare, prin care proteinele cu secvență peptidică KFERQ sau similar sunt defalcate selectiv. Lizozomul conține un număr mare de proteaze, cum ar fi catepsinele.
procesul mediat de ubiquitină este selectiv. Proteinele marcate pentru degradare sunt legate covalent de ubiquitină. Multe molecule de ubiquitină pot fi legate în tandem cu o proteină destinată degradării. Proteina poliubiquinată este orientată către un complex de protează dependent de ATP, proteazomul. Ubiquitina este eliberată și reutilizată, în timp ce proteina vizată este degradată.
rata degradării proteinelor intracelulare
diferite proteine sunt degradate la rate diferite. Proteinele anormale sunt degradate rapid, în timp ce rata de degradare a proteinelor normale poate varia foarte mult în funcție de funcțiile lor. Enzimele din punctele importante de control metabolic pot fi degradate mult mai repede decât acele enzime a căror activitate este în mare măsură constantă în toate condițiile fiziologice. Una dintre cele mai rapid degradate proteine este Ornitina decarboxilaza, care are un timp de înjumătățire de 11 minute. În schimb, alte proteine precum actina și miozina au un timp de înjumătățire de o lună sau mai mult, în timp ce, în esență, hemoglobina durează întreaga durată de viață a unui eritrocit.
regula n-end poate determina parțial timpul de înjumătățire al unei proteine, iar proteinele cu segmente bogate în prolină, acid glutamic, serină și treonină (așa-numitele proteine dăunătoare) au un timp de înjumătățire scurt. Alți factori suspectați de a afecta rata de degradare includ deaminarea ratei glutaminei și asparaginei și oxidarea cisteinei, histidinei și metioninei, absența liganzilor stabilizatori, prezența grupărilor carbohidrați sau fosfați atașate, prezența grupării libere-amino-amino, sarcina negativă a proteinei și flexibilitatea și stabilitatea proteinei. Proteinele cu grade mai mari de tulburare intrinsecă tind, de asemenea, să aibă un timp de înjumătățire celular scurt, fiind propuse segmente dezordonate pentru a facilita inițierea eficientă a degradării de către proteazom.
rata proteolizei poate depinde, de asemenea, de starea fiziologică a organismului, cum ar fi starea sa hormonală, precum și starea nutrițională. În timpul foametei, rata de degradare a proteinelor crește.
DigestionEdit
în digestia umană, proteinele din alimente sunt defalcate în lanțuri peptidice mai mici de enzime digestive, cum ar fi pepsina, tripsina, chimotripsina și elastaza, și în aminoacizi de diferite enzime, cum ar fi carboxipeptidaza, aminopeptidaza și dipeptidaza. Este necesar să se descompună proteinele în peptide mici (tripeptide și dipeptide) și aminoacizi, astfel încât acestea să poată fi absorbite de intestine, iar tripeptidele și dipeptidele absorbite sunt, de asemenea, rupte în continuare în aminoacizi intracelular înainte de a intra în sânge. Diferitele enzime au specificitate diferită pentru substratul lor; tripsina, de exemplu, scindează legătura peptidică după un reziduu încărcat pozitiv (arginină și lizină); chimotripsina scindează legătura după un reziduu aromatic (fenilalanină, tirozină și triptofan); elastaza scindează legătura după un mic reziduu nepolar, cum ar fi alanina sau glicina.
pentru a preveni activarea inadecvată sau prematură a enzimelor digestive (acestea pot, de exemplu, să declanșeze auto-digestia pancreatică provocând pancreatită), aceste enzime sunt secretate ca zymogen inactiv. Precursorul pepsinei, pepsinogenul, este secretat de stomac și este activat numai în mediul acid găsit în stomac. Pancreasul secretă precursorii unui număr de proteaze, cum ar fi tripsina și chimotripsina. Zymogenul tripsinei este tripsinogenul, care este activat de o protează foarte specifică, enterokinaza, secretată de mucoasa duodenului. Tripsina, odată activată, poate scinda și alți tripsinogeni, precum și precursorii altor proteaze, cum ar fi chimotripsina și carboxipeptidaza, pentru a le activa.
în bacterii, se utilizează o strategie similară de utilizare a unui zymogen inactiv sau prezymogen. Subtilisina, care este produsă de Bacillus subtilis, este produsă ca preprosubtilisină și este eliberată numai dacă peptida semnal este scindată și a avut loc activarea proteolitică autocatalitică.
reglarea Celularăedit
proteoliza este, de asemenea, implicată în reglarea multor procese celulare prin activarea sau dezactivarea enzimelor, a factorilor de transcripție și a receptorilor, de exemplu în biosinteza colesterolului sau medierea semnalizării trombinei prin receptorii activați de protează.
unele enzime din punctele importante de control metabolic, cum ar fi ornitina decarboxilaza, sunt reglate în întregime de rata de sinteză și de rata de degradare. Alte proteine degradate rapid includ produsele proteice ale proto-oncogene, care joacă roluri centrale în reglarea creșterii celulare.
reglarea ciclului Celularedit
Ciclinele sunt un grup de proteine care activează kinazele implicate în diviziunea celulară. Degradarea ciclinelor este pasul cheie care guvernează ieșirea din mitoză și progresul în următorul ciclu celular. Ciclinele se acumulează în cursul ciclului celular, apoi dispar brusc chiar înainte de anafaza mitozei. Ciclinele sunt îndepărtate printr-o cale proteolitică mediată de ubiquitină.
Apoptozisedit
caspazele sunt un grup important de proteaze implicate în apoptoză sau moartea celulară programată. Precursorii caspazei, procaspaza, pot fi activați prin proteoliză prin asocierea sa cu un complex proteic care formează apoptozom, sau prin granzyme B, sau prin căile receptorului morții.