Biosyntéza a degradace proteinů. Bruno Sopko

Transkript

1 Biosyntéza a degradace proteinů Bruno Sopko

2 Obsah Proteosyntéza Post-translační modifikace Degradace proteinů

3 Proteosyntéza Tvorba aminoacyl-trna Iniciace Elongace Terminace

4 Tvorba aminoacyl-trna Aminokyselina + ATP Aminoacyl-AMP + PP i Aminoacyl-AMP + trna Aminoacyl-tRNA + AMP Každá aminokyselina má svou trna a aminoacyltrna syntázu (ARS) Reakce probíhají v cytosolu Případné chyby jsou opravovány specifickými korekčnímy enzymy ARS vykazují i další enzymové aktivity (další signální molekula?)

5 Další funkce ARS

6 Iniciace proteosyntézy

7 Elongace

8 Terminace

9 Post-translační a kotranslační modifikace Sekundární struktura a role chaperonů Proteolytické modifikace Glykosylace Další modifikace (hydroxylace, fosforylace, acetylace, metylace, karboxylace, myristylace, palmitoylace..)

10 Přenos proteinů po translaci

11 Kontranslační translokace

12 Kontranslační translokace transmembránové proteiny

13 Transmembránové proteiny - příklady Typ I glykoforin, LDL receptor, chřipkový HA protein, inzulinový receptor, receptor růstového hormonu Typ II transferrinový receptor, chřipkový HN protein, Golgi sialyltransferáza, Golgi galaktosyltranferáza Typ III cytochrom P450 Typ IV G-protein, glukózové

14 Sekundární struktura

15 Sekundární struktura cyklus HSP70 chaperonu

16 Sekundární struktura GroEL/GroES systém

17 Sekundární struktura přehled

18 Protein disulfid isomeráza (PDI) a peptidyl prolyl cisizomeráza PPI:

19 Proteolytické modifikace - insulin

20 N-Glykosylace

21 Další posttranslační modifikace O-glykosylace Hydroxylace (hydroxyprolin, hydroxylysin) Methylace (mono-, di- and even trimethyllysin) FOSFORYLACE Karboxylace (γ-karboxyglutamát, vitamin K, fibrinogen) Acetylace myristylace, palmitoylace..

22 Degradace proteinů Proteázy Systémy pro štěpení proteinů Ubiquitin a proteazom Aktivace proteáz Inhibice proteáz

23 Proteázy Serinové proteázy (trypsin, chymotrypsin, elastáza.) Aspartátové proteázy (pepsin, některé proteázy v lysosomech, renin, HIV-proteáza ) Metalloproteázy (karboxypeptidázy, různé metalloproteázy v matrixu ) Cysteinové proteázy (papain, katepsiny, kaspázy, kalpainy )

24 Systémy pro štěpení proteinů Vakuolární (lysozomy, endozomy, ER, ) Ubiquitinový systém (proteazom)

25 Ubiquitin a proteazom

26 Aktivace proteáz Většina proteáz je syntetizována jako větší preproteiny. Během aktivace je od pre-proteinů odštěpena inhibiční část. V některých případech aktivace vyžaduje disociaci inhibičního proteinu K aktivaci může dojít poté, co je protein dopraven do příslušného kompartmentu v buňce nebo do mezibuněčného prostoru. Kaspásy učinné v iniciaci apoptózy jsou aktivovány interakcí s velkým komplexem cytoskeletárních a activačních proteinů, nazývaným apoptosom.

27 Inhibice proteáz IAP jsou proteiny které blokují apoptosu vazbou a následnou inhibicí kaspáz. Apoptosu-stimulující protein Smac má antagonistický efekt k IAP na kaspázy. TIMP, inhibitory metaloproteáz, jsou produkovány v buňkách. Jejich inhibiční domény interagují přímo s katalytickým Zn 2+. Cystatiny jsou inhibitory of lysosomálních katepsinů. Některé z nich (také nazývané stefiny) se nacházejí v cytosolu jiné v mezibuněčném prostor. Cystatiny chrání buňky proti katepsinům které by mohly uniknout z lysosomů. Serpiny jsou velmi rozšířené proteiny, které používají specifický sebevražedný mechanismus k inhibici serinových nebo cysteinových proteáz. Zásadní změna konformace serpinů je způsobena odštěpením substrátové smyčky. Toto vede k zmatení aktivního centra proteázy a brání dokončení reakce. Serpin zůstává kovalentně vázán na proteázu a tvoří acyl-enzymový meziprodukt. Nespecifický: α 2 -makroglobulin

28 Osud proteinu

29 Literatura Marks Basic Medical Biochemistry, A Clinical Approach, third edition, 2009 (M. Lieberman, A.D. Marks) B. Wilkinson, H.F. Gilbert / Biochimica et Biophysica Acta 1699 (2004) F. Ulrich Hartl, Andreas Bracher & Manajit Hayer-Hartl, Molecular chaperones in protein folding and proteostasis, Nature 475 (2011)