VÝZNAM FUNKCE PROTEINŮ V MEDICÍNĚ

Transkript

1 FUNKCE PROTEINŮ 1

2 VÝZNAM FUNKCE PROTEINŮ V MEDICÍNĚ Příklad: protein: dystrofin onemocnění: Duchenneova svalová dystrofie 2

3 3

4 4

5 FUNKCE PROTEINŮ: 1. Vztah struktury a funkce proteinů 2. Rodiny proteinů 3. Funkční polymery a komplexy proteinů 4. Vazby dalších molekul na proteiny 5. Regulace aktivity proteinu 6. Regulovaná degradace proteinů 7. Funkční typy proteinů 5

6 1. VZTAH STRUKTURY A FUNKCE PROTEINŮ: Struktura proteinu je definovaná na několika úrovních: 1. Primární struktura 2. Sekundární struktura 3. Terciální struktura 4. Kvartérní struktura (oligomer) [FIG.] 6

7 7

8 Tvar molekuly proteinu: Globulární proteiny Fibrilární proteiny Proteinová doména [FIG.] Disulfidové můstky [FIG.] Chaperony Funkce proteinu vyplývá z jeho struktury. 8

9 9

10 Tvar molekuly proteinu: Globulární proteiny Fibrilární proteiny Proteinová doména [FIG.] Disulfidové můstky [FIG.] Chaperony Funkce proteinu vyplývá z jeho struktury. 10

11 11

12 Tvar molekuly proteinu: Globulární proteiny Fibrilární proteiny Proteinová doména [FIG.] Disulfidové můstky [FIG.] Chaperony Funkce proteinu vyplývá z jeho struktury. 12

13 2. RODINY PROTEINŮ: Zahrnují strukturně i funkčně podobné proteiny. [FIG.] 13

14 14

15 3. FUNKČNÍ POLYMERY A KOMPLEXY PROTEINŮ: Schopnost molekul proteinů pro samouspořádávání. [FIG.] Asociace do velkých polymerů a formování různých struktur: Filamenta (aktin, elastin) [FIG.] [FIG.] Tubuly (mikrotubuly) [FIG.] Ploché útvary (membránové proteiny) Schránky (virové kapsidy) [FIG.] Proteinové komplexy (různé proteiny, další typy molekul) [FIG.] 15

16 16

17 3. FUNKČNÍ POLYMERY A KOMPLEXY PROTEINŮ: Schopnost molekul proteinů pro samouspořádávání. [FIG.] Asociace do velkých polymerů a formování různých struktur: Filamenta (aktin, elastin) [FIG.] [FIG.] Tubuly (mikrotubuly) [FIG.] Ploché útvary (membránové proteiny) Schránky (virové kapsidy) [FIG.] Proteinové komplexy (různé proteiny, další typy molekul) [FIG.] 17

18 18

19 19

20 3. FUNKČNÍ POLYMERY A KOMPLEXY PROTEINŮ: Schopnost molekul proteinů pro samouspořádávání. [FIG.] Asociace do velkých polymerů a formování různých struktur: Filamenta (aktin, elastin) [FIG.] [FIG.] Tubuly (mikrotubuly) [FIG.] Ploché útvary (membránové proteiny) Schránky (virové kapsidy) [FIG.] Proteinové komplexy (různé proteiny, další typy molekul) [FIG.] 20

21 21

22 3. FUNKČNÍ POLYMERY A KOMPLEXY PROTEINŮ: Schopnost molekul proteinů pro samouspořádávání. [FIG.] Asociace do velkých polymerů a formování různých struktur: Filamenta (aktin, elastin) [FIG.] [FIG.] Tubuly (mikrotubuly) [FIG.] Ploché útvary (membránové proteiny) Schránky (virové kapsidy) [FIG.] Proteinové komplexy (různé proteiny, další typy molekul) [FIG.] 22

23 23

24 3. FUNKČNÍ POLYMERY A KOMPLEXY PROTEINŮ: Schopnost molekul proteinů pro samouspořádávání. [FIG.] Asociace do velkých polymerů a formování různých struktur: Filamenta (aktin, elastin) [FIG.] [FIG.] Tubuly (mikrotubuly) [FIG.] Ploché útvary (membránové proteiny) Schránky (virové kapsidy) [FIG.] Proteinové komplexy (různé proteiny, další typy molekul) [FIG.] 24

25 25

26 4. VAZBA DALŠÍCH MOLEKUL NA PROTEINY: Ligandy: vazba ligandu je vysoce selektivní a souvisí přímo s funkcí proteinu: [FIG.] Vazba iontu/atomu: Ca 2+ (kalmodulin), Fe 3+ (transferin) Vazba malé molekuly: hem (hemoglobin), retinal (rhodopsin), sacharid (glykoproteiny), fosfát (fosforylované proteiny), GTP (GTP vázající proteiny) Vazba neproteinové makromolekuly: DNA (transkripční faktory) Vazba molekuly proteinu: proteinový substrát (enzym), proteinový antigen (protilátka) 26

27 27

28 4. VAZBA DALŠÍCH MOLEKUL NA PROTEINY: Ligandy: vazba ligandu je vysoce selektivní a souvisí přímo s funkcí proteinu: [FIG.] Vazba iontu/atomu: Ca 2+ (kalmodulin), Fe 3+ (transferin) Vazba malé molekuly: hem (hemoglobin), retinal (rhodopsin), sacharid (glykoproteiny), fosfát (fosforylované proteiny), GTP (GTP vázající proteiny) Vazba neproteinové makromolekuly: DNA (transkripční faktory) Vazba molekuly proteinu: proteinový substrát (enzym), proteinový antigen (protilátka) 28

29 5. REGULACE AKTIVITY PROTEINŮ: Allosterické molekuly Změna konformace změna aktivity Mechanismy regulace aktivity proteinů: Navázání iontu/atomu: IRP (iron regulatory protein) (Fe) Navázání malé molekuly: Glykosylace: glykoprotein Fosforylace: proteinkináza, fosfatáza [FIG.] Navázání GTP: GTP vázající proteiny Navázáni proteinu: cyklin dependentní kináza (cyklin) Proteolytické štěpení: insulin, kaspázy [FIG.] Regulace aktivity enzymů: Negativní regulace (zpětnovazebná inhibice) [FIG.] Pozitivní regulace 29

30 30

31 5. REGULACE AKTIVITY PROTEINŮ: Allosterické molekuly Změna konformace změna aktivity Mechanismy regulace aktivity proteinů: Navázání iontu/atomu: IRP (iron regulatory protein) (Fe) Navázání malé molekuly: Glykosylace: glykoprotein Fosforylace: proteinkináza, fosfatáza [FIG.] Navázání GTP: GTP vázající proteiny Navázáni proteinu: cyklin dependentní kináza (cyklin) Proteolytické štěpení: insulin, kaspázy [FIG.] Regulace aktivity enzymů: Negativní regulace (zpětnovazebná inhibice) [FIG.] Pozitivní regulace 31

32 32

33 5. REGULACE AKTIVITY PROTEINŮ: Allosterické molekuly Změna konformace změna aktivity Mechanismy regulace aktivity proteinů: Navázání iontu/atomu: IRP (iron regulatory protein) (Fe) Navázání malé molekuly: Glykosylace: glykoprotein Fosforylace: proteinkináza, fosfatáza [FIG.] Navázání GTP: GTP vázající proteiny Navázáni proteinu: cyklin dependentní kináza (cyklin) Proteolytické štěpení: insulin, kaspázy [FIG.] Regulace aktivity enzymů: Negativní regulace (zpětnovazebná inhibice) [FIG.] Pozitivní regulace 33

34 34

35 5. REGULACE AKTIVITY PROTEINŮ: Allosterické molekuly Změna konformace změna aktivity Mechanismy regulace aktivity proteinů: Navázání iontu/atomu: IRP (iron regulatory protein) (Fe) Navázání malé molekuly: Glykosylace: glykoprotein Fosforylace: proteinkináza, fosfatáza [FIG.] Navázání GTP: GTP vázající proteiny Navázáni proteinu: cyklin dependentní kináza (cyklin) Proteolytické štěpení: insulin, kaspázy [FIG.] Regulace aktivity enzymů: Negativní regulace (zpětnovazebná inhibice) [FIG.] Pozitivní regulace 35

36 6. REGULOVANÁ DEGRADACE PROTEINŮ: Enzymatická degradace: proteolýza, protéázy Proteazóm Ubiquitin [FIG.] 36

37 37

38 7. FUNKČNÍ TYPY PROTEINŮ: Strukturní proteiny: tubulin, keratin, aktin, kolagen Enzymy: proteinkináza C, DNA polymeráza δ, pepsin Pohybové proteiny (molekulární motory): myosin, kinesin, dynein Transportní proteiny: hemoglobin, transferin, albumin Zásobní proteiny: ferritin, kasein, ovalbumin Signální proteiny: insulin, EGF, erythropoietin Receptorové proteiny: rhodopsin, insulinový receptor, EGF receptor Regulační proteiny: chaperony, transkripční faktory, cykliny Protilátky Ostatní proteiny se zvláštní funkcí: např. GFP (green fluorescent protein) 38

39 LITERATURA: Alberts B. et al.: Základy buněčné biologie. Espero Publishing. Ústí nad Labem, pp & , Alberts B. et al.: Essential Cell Biology. Garland Science. New York and London, pp & ,