FUNKCE PROTEINŮ
1
VÝZNAM FUNKCE PROTEINŮ V MEDICÍNĚ Příklad: • protein: dystrofin • onemocnění: Duchenneova svalová dystrofie
2
3
4
FUNKCE PROTEINŮ: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Vztah struktury a funkce proteinů Rodiny proteinů Funkční polymery a komplexy proteinů Vazby dalších molekul na proteiny Regulace aktivity proteinu Regulovaná degradace proteinů Funkční typy proteinů
5
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
Tvar molekuly proteinu:
• Globulární proteiny • Fibrilární proteiny • Proteinová doména
[FIG.]
• Disulfidové můstky
[FIG.]
• Chaperony Funkce proteinu vyplývá z jeho struktury.
8
9
Tvar molekuly proteinu:
• Globulární proteiny • Fibrilární proteiny • Proteinová doména
[FIG.]
• Disulfidové můstky
[FIG.]
• Chaperony Funkce proteinu vyplývá z jeho struktury.
10
11
Tvar molekuly proteinu:
• Globulární proteiny • Fibrilární proteiny • Proteinová doména
[FIG.]
• Disulfidové můstky
[FIG.]
• Chaperony Funkce proteinu vyplývá z jeho struktury.
12
2. RODINY PROTEINŮ: Zahrnují strukturně i funkčně podobné proteiny.
[FIG.]
13
14
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
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
19
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
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
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
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
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
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
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
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
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
6. REGULOVANÁ DEGRADACE PROTEINŮ: Enzymatická degradace: proteolýza, protéázy Proteazóm Ubiquitin
[FIG.]
36
37
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
LITERATURA: • Alberts B. et al.: Základy buněčné biologie. Espero Publishing. Ústí nad Labem, pp. 132-182 & 233-234, 1998. • Alberts B. et al.: Essential Cell Biology. Garland Science. New York and London, pp. 119157 & 258259, 2010.
39
