Struktura a funkce biomakromolekul KBC/BPOL
2. Posttranslační modifikace a skládání proteinů Ivo Frébort
Biosyntéza proteinů
Kovalentní modifikace proteinů
Modifikace proteinu může nastat předtím než je polypeptidový řetězec kompletně syntetizován (k (kotranslační l č í děj) dě ) nebo b na finálním f ál í preproteinu (posttranslační děj)
Hlavní typy: - Deformylace N-koncového residua (prokaryota) p N-koncového Met - Odštěpení - Tvorba disulfidových vazeb - Štěpení proteasou - Glykosylace, acylace, fosforylace, prenylace
Glykosylace
Fosforylace
Prenylace
Posttranslační modifikace může určovat lokalizaci proteinu
např. prenylace usměrňuje Ras protein na vnitřní stranu buněčné membrány
Acylace
Vazba GPI
Biotinylace
Methylace, karboxylace
Tvorba disulfidových vazeb: důležitý prvek struktury proteinů Protein disulfid reduktasa
1
2
2 Protein disulfid isomerasa
1
3
3 4
4
Protein 1
Protein 2
Skládání proteinů
Energetická bilance při skládání proteinů
Řízené skládání proteinů
Proteinový řetězec vzniklý translací je skládán do aktivního tvaru molekulárními chaperony a chaperoniny
Dva hlavní typy: Hsp60 a Hsp70
Hsp70 rozpoznává obnažené, nesložené regiony řetězce nového proteinu, zejména hydrofobní oblasti váže oblasti, áže se do nich a ochraň ochraňuje je je dokud dok d do doby než dojde k příslušnému složení Hsp60 katalyzuje aktivní skládání proteinů
Postup skládání proteinů
GroES-GroEL komplex Hlavní chaperonin v Escherichia coli GroEL je tvořen dvěma válcovými 60 kDa podjednotkami skládajícími se každá ze sedmi domén; GroES tvoří „víčko“ komplexu Nascentní protein se váže reverzibilně na vnitřní stěny válce, pokaždé za dodání energie hydrolýzou ATP dochází ke změnám jeho struktury, až je nakonec jeho složená struktura uvolněna z komplexu GroES-GroEL Ke kompletnímu vytvoření finální struktury je třeba značné množství energie (> 100 ATP).
Struktura GroES-GroEL komplexu
Translokace proteinů
Důležitý proces pro membránové proteiny a proteiny vylučované (sekretované) mimo buňku
Tyto proteiny jsou syntetizovány s vedoucím peptidem, který obsahuje signální sekvenci
Signální sekvence 16-30 aminokyselin obsahuje bazický N-konec, centrální doménu 7-13 hydrofobních residuí a nehelikální C C-konec konec
Signální sekvence směruje nově syntetizovaný protein do předurčené organely v buňce nebo do mimobuněčného prostoru
Signální sekvence
Translokace proteinů
Proteiny jsou tvořeny jako preproteiny obsahující domény, které se chovají jako třídící signály
Membrány účastnící se translokace proteinů obsahují na cytosolické straně specifické receptory
Translokasy katalyzují průchod proteinů přes membrány za spotřeby energie (ATP, GTP, ýg gradient)) iontový
Preproteiny se váží na chaperony aby nedošlo k jejich skládání před translokací
Transport proteinů v prokaryotech
Všechny necytoplasmické proteiny musí být translokovány
Vedoucí peptid zabraňuje skládání proteinu tak, že molekulární chaperony s ním mohou interagovat
Vedoucí peptid také nese rozpoznávací signál pro translokační t l k č í systém té
Specifická peptidasa odštěpí vedoucí sekvenci poté co je protein správně translokován
Třídění proteinů v eukaryotní buňce
Eukaryotní buňky obsahují mnoho kompartmentů oddělených membránami Většina (ale ne všechny) signální sekvence jsou N-koncové, které jsou odštěpovány Rozložení náboje, polarity a sekundární struktura signální sekvence, spíše než samotná sekvence aminokyselin, řídí translokaci proteinu do příslušné organely nebo membrány S té sekrečních Syntéza k č í h a membránových bá ý h proteinů t i ů probíhá bíhá za současné translokace přes membránu endoplasmického retikula (ER)
Sekreční dráha v eukaryotní buňce
Procesy probíhající na membráně ER
Jakmile je signální sekvence vytvořena ribosomem je zachycena signal recognition ribosomem, particle (SRP) a zavedena na membránu ER
Zde se naváže na SRP receptor
SRP disociuje za spotřeby GTP
Syntéza proteinu pokračuje a protein postupuje do ER nebo na ER membránu, signální sekvence je odštěpena
Transport proteinů do ER
Translokace proteinů u eukaryot
ER
Signální g peptidasa
Cytoplasma
mRNA
Tvorba transmembránových proteinů
ER
Signální g peptidasa
Cytoplasma
mRNA
