Biosyntéza a degradace proteinů

Bruno Sopko

Obsah

• • • Proteosyntéza Post-translační modifikace proteinů Degradace proteinů

Proteosyntéza

Tvorba Aminoacyl-tRNA

1. Amino kyselina + ATP ↔ Aminoacyl-AMP + Pp i 2. Aminoacyl-AMP + tRNA ↔ Aminoacyl-tRNA + AMP

Souhrně:

Amino kyselina + ATP + tRNA ↔ Aminoacyl-tRNA + AMP + PP i

Krystalografická struktura binárního komplexu cysteinyl-trna synthetázy s trnacys:

Inicializace proteosyntézy:

Elongace:

Ukončení syntézy proteinu:

Obrázek elektronového mikroskopu

Post-translační modifikace proteinů

Protein folding a role chaperonů

• • • • • Sekundární struktura Supersekundární motivy Hydrofobní domény Disulfidické vazby (protein disulphide isomerase – PDI) Prolin (peptidyle proline isomerase – PPI) Moleculární chaperony jsou proteiny, které pomáhají ne-kovalentnímu foldingu nebo unfoldingu, tvorbě nebo rozpadu dalších makromolekulárních struktur

Půdorysný pohled na GroES / GroEL , komplexní model bakteriálního chaperonu

Proteolytické modifikace

Kotranslační translokace

https://iwasa.hms.harvard.edu/project_pages/translocation/downloads/cotranslational_ translocation.mov

Tvorba aktivního insulinu

Glykosylace

http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/cho/eranimation.gif

http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/cho/golgianimation.gif

Další modifikace proteinů

• • • • • • Hydroxylace (hydroxyprolin, hydroxylysin) Methylace (mono- , di- and even trimethyllysin)

FOSFORYLACE

Karboxylace (γ-karboxyglutamát) Acetylace ……..

Degradace proteinů

Proteázy

• • • • Serinové proteázy (trypsin, chymotrypsin, elastáza ….) Aspartátové proteázy (pepsin, některé proteázy v lysosomech, renin, HIV-proteáza …) Metaloproteázy (karboxypeptidázy, různé metaloproteázy v matrixu…) Cysteinové proteázy (papain, katepsiny, kaspázy, kalpainy …)

Systémy pro štěpení proteinů

•

Vakuolární (lysosomy, endosomy, ER, …)

•

Ubiquitinový systém (proteasom)

Ubiquitonový systém I.

Ubiquitonový systém II.

http://www.hhmi.org/biointeractive/media/proteasome-lg.wmv

Aktivace proteáz

• • • • Většina proteáz je syntetizována jako větší pre- proteiny. 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.

Inhibitory proteáz

• • • • • IAP jsou proteiny které blokují apoptózu vazbou a následnou inhibicí kaspáz. Apoptózu-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 lysozomů.

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