Transzláció utáni módosítások: mik ezek és hogyan kapcsolódnak a betegséghez

A fehérjék az élet makromolekulái. Ezek az egész sejt dehidratált protoplazmájának 80% -át képviselik, és a sejt száraz tömegének körülbelül 50% -át képezik minden szövetünk, így a szövetnövekedés, a bioszintézis és a helyreállítás teljes mértékben tőlük függ.

Az aminosav a fehérje bázikus egysége, mert egymást követő peptidkötések révén ezek a molekulák előidézik azokat a proteinláncokat, amelyeket a biológiai órákból ismerünk. Az aminosavak szénből (C), oxigénből (O), nitrogénből (N) és hidrogénből (H) állnak, az öt bioelem közül 4, amelyek a Föld sejttömegének 96% -át teszik ki. Hogy ötletet adjunk Önnek, 550 gigatonnyi szerves szén van a bolygón, amelynek 80% -a a minket körülvevő növényi anyagból származik.

A sejten belüli fehérjeszintézis folyamata komplex tánc a DNS, az RNS, az enzimek és az összeillesztési láncok között. Ebben a lehetőségben Elmondunk néhány általános ecsetvonást a fehérjék képződéséről sejtszinten, különös hangsúlyt fektetve a poszttranszlációs módosításokra.

• Kapcsolódó cikk: "A 20 fehérjetípus és funkciójuk a testben"

A fehérjeszintézis alapjai a sejtben

Először is meg kell fektetnünk bizonyos alapokat. Az ember genetikai információi a magban vannak (a mitokondriális DNS-t nem számítva), és ez tartalmaz néhány fehérjét vagy RNS-t kódoló szekvenciát, az úgynevezett géneket. A Human Genome projektnek köszönhetően tudjuk, hogy fajunk 20 000-25 000 kódoló génnel rendelkezik, ami csak a testben lévő teljes DNS 1,5% -át képviseli.

A DNS nukleotidokból áll, amelyek a jelenlévő nitrogénbázis szerint 4 típusba tartoznak: adenin (A), guanin (G), citozin (C) és timin (T). Minden aminosavat nukleotidok triplete kódol, amelyeket "kodonoknak" neveznek. Néhány hármasra mutatunk példát:

GCU, GCC, GCA, GCG

Mindezek a hármasok vagy kodonok felcserélhető módon kódolják az alanin aminosavat. Mindenesetre ezek nem közvetlenül génekből származnak, hanem inkább RNS-szegmensek, amelyeket a nukleáris DNS transzkripciójából nyernek. Ha tud a genetikáról, észrevehette, hogy az egyik kodonban van uracil (U), az RNS timin (T) analógja.

Tehát, A transzkripció során egy messenger RNS képződik a génekben található információkból, és a sejtmagon kívülre, a sejt citoplazmájában elhelyezkedő riboszómákba jut.. Itt a riboszómák "beolvassák" a különböző kodonokat, és "lefordítják" őket aminosavak láncolatává, amelyeket egyenként hordoz a transzfer RNS. Adunk még egy példát:

GCU-UUU-UCA-CGU

E négy kodon mindegyike az alanin, a fenilalanin, a szerin és az arginin aminosavakat kódolja. Ez az elméleti példa egy tetrapeptid (oligopeptid) lehet, mivel mivel közös fehérje, legalább 100 ilyen aminosavat kell tartalmaznia. Mindenesetre ez a magyarázat általánosságban lefedi azokat a transzkripciós és transzlációs folyamatokat, amelyek fehérjéket eredményeznek a sejteken belül.

• Érdekelheti: "A sejt és az organellumok legfontosabb részei: áttekintés"

Mik azok a poszttranszlációs módosítások?

A poszttranszlációs módosítások (PTM) a azok a kémiai változások, amelyeken a fehérjék átesnek, miután szintetizálódtak riboszómákban. A transzkripció és a transzláció propeptideket eredményez, amelyeket módosítani kell, hogy végső soron elérjék a fehérje ágens valódi funkcióját. Ezek a változások enzimatikus vagy nem enzimatikus mechanizmusok révén valósulhatnak meg.

Az egyik leggyakoribb poszt-transzlációs módosítás egy funkcionális csoport hozzáadása. Az alábbi felsorolásban adunk néhány példát erre a biokémiai eseményre.

• Acilezés: acilcsoport hozzáadásából áll. Az a vegyület, amely ezt a csoportot adományozza, "acilező csoportként" ismert. Az aszpirin például acilezési eljárásból származik.
• Foszforilezés: foszfátcsoport hozzáadásából áll. A transzláció utáni módosítás kapcsolódik az energia sejtszinten történő transzferjéhez.
• Metilezés: adjunk hozzá metilcsoportot. Ez egy epigenetikus folyamat, mivel a DNS-metilezés megakadályozza bizonyos célgének átírását.
• Hidroxilezés: hidroxilcsoport (OH) hozzáadása. A hidroxilcsoport prolinhoz való hozzáadása például elengedhetetlen lépés a kollagén képződéséhez az élőlényekben.
• Nitrálás: nitrocsoport hozzáadása.

A funkcionális csoportok hozzáadásához sokkal több mechanizmus létezik, mivel nitrozilezést, glikozilezést, glikációt vagy prenilezést is feljegyeztek.. A gyógyszerek kialakulásától kezdve a biológiai szövetek szintéziséig ezek a folyamatok valamilyen módon nélkülözhetetlenek fajunk túléléséhez.

Mint már korábban mondtuk, az emberi genom 25 000 gént tartalmaz, de az emberi proteom tartalmaz fajunk (a sejtekben expresszált összes fehérje) egymillió fehérjeegység körül van. A messenger RNS splicingje mellett a poszttranszlációs módosítások képezik az emberek fehérje sokféleségének alapját, mivel kovalens kötések révén képesek kis molekulák hozzáadására, amelyek teljesen megváltoztatják a polipeptid funkcionalitását.

A specifikus csoportok hozzáadása mellett vannak olyan módosítások is, amelyek összekapcsolják a fehérjéket. Erre példa a szumoilezés, amely egy miniatűr fehérjét (kis ubiquitin-rokon módosítót, SUMO) ad a célfehérjékhez. A fehérjebontás és a nukleáris lokalizáció ennek a folyamatnak néhány hatása.

Egy másik fontos adalékanyag a poszttranszlációs mechanizmus az ubiquitination, amely, amint a neve is mutatja, ubiquitint ad a célfehérjéhez. Ennek a folyamatnak a sok funkciója az, hogy irányítsa a fehérje újrafeldolgozását, mivel az ubiquitin kötődik a megsemmisítendő polipeptidekhez.

Ma, mintegy 200 különböző poszttranszlációs módosítást észleltek, amelyek befolyásolják a sejtek funkcionalitását, többek között olyan mechanizmusokat, mint az anyagcsere, a jelátvitel és maga a fehérje-stabilitás. A transzláció utáni módosítások eredményeként létrejövő fehérjeszekciók több mint 60% -a társul a fehérje azon területe, amely közvetlenül kölcsönhatásba lép más molekulákkal, vagy ami azonos, annak középpontja aktív.

• Érdekelheti: "DNS-fordítás: mi ez és milyen fázisai vannak"

Transzláció utáni módosítások és kóros képek

E mechanizmusok ismerete önmagában kincs a társadalom számára, de a dolgok még többet kapnak érdekes, amikor felfedeztük, hogy a poszttranszlációs módosítások ezen a területen is hasznosak orvos.

Fehérjék, amelyek tartalmazzák a CAAX szekvenciát, cisztein (C) - alifás csoport (A) - alifás csoport (A) - bármilyen aminosav (X), sok magréteggel rendelkező molekula része, elengedhetetlenek a különböző szabályozási folyamatokban, és emellett A citoplazmatikus membránok felületén is jelen vannak (az a gát, amely körülhatárolja a sejt sejtjeinek belső Külső). A CAAX szekvencia történelmileg összefüggésben van a betegségek kialakulásával, mivel szabályozza az azt bemutató fehérjék poszttranszlációs módosításait..

Amint azt az Európai Bizottság a CAAX Protein Processing in Human DIsease: From Cancer to Progeria című cikkében jelezte ma a rák és a progeria terápiás célpontjaként próbálja használni azokat az enzimeket, amelyek a szekvenciával rendelkező fehérjéket feldolgozzák CAAX. Az eredmények molekuláris szinten túl összetettek ahhoz, hogy leírják ezen a téren, de az a tény, hogy vannak A poszttranszlációs módosítások felhasználása a betegségek vizsgálati objektumaként egyértelműen megmutatja fontosságát.

Önéletrajz

Az e sorokban bemutatott összes adat közül kiemelni kívánjuk az egyiket: Az emberi lénynek körülbelül 25 000 különböző génje van genomunkban, de a sejtes proteom millió fehérjét jelent. Ez az ábra a poszttranszlációs módosításoknak köszönhető, amelyek funkcionális csoportokat adnak hozzá, és összekapcsolják a fehérjéket közöttük annak érdekében, hogy a makromolekulának specifitást adjanak.

Ha azt akarjuk, hogy tartsa meg központi gondolatát, ez a következő: A DNS-t átírják messenger RNS-be, amely a sejtmagból a sejt citoplazmába jut. Itt ez a fehérjévé (amelyből kodonok formájában ad le utasításokat) transzfer RNS és riboszómák segítségével alakul át. E bonyolult folyamat után poszttranszlációs módosítások történnek annak érdekében, hogy a protopeptidnek végleges funkcionalitása legyen.

Bibliográfiai hivatkozások:

• Jensen, O. N. (2004). Modifikáció-specifikus proteomika: poszttranszlációs módosítások jellemzése tömegspektrometriával. Jelenlegi vélemény a kémiai biológiában, 8. cikk (1), 33–41.
• Krishna, R. G., & Wold, F. (1993). A fehérjék poszttranszlációs módosításai. Módszerek a fehérjeszekvencia elemzésében, 167-172.
• Mann, M. és Jensen, O. N. (2003). A transzláció utáni módosítások proteomikai elemzése. Természetbiotechnológia, 21 (3), 255-261.
• Scott, I., Yamauchi, M., és Sricholpech, M. (2012). A kollagén lizin utáni transzlációs módosításai. Esszék a biokémiában, 52, 113-133.
• Seet, B. T., Dikic, I., Zhou, M. M. és Pawson, T. (2006). Fehérje-módosítások leolvasása interakciós doménekkel. Természetismertetések Molekuláris sejtbiológia, 7 (7), 473-483.
• Seo, J. W., & Lee, K. J. (2004). A transzláció utáni módosítások és biológiai funkcióik: proteomikai elemzés és szisztematikus megközelítések. BMB Jelentések, 37 (1), 35-44.
• Snider, N. T., & Omary, M. B. (2014). A köztes szálfehérjék poszttranszlációs módosításai: mechanizmusok és funkciók. Természetismertetések Molekuláris sejtbiológia, 15 (3), 163-177.
• Westermann, S., & Weber, K. (2003). A transzláció utáni módosítások szabályozzák a mikrotubulus működését. A természet áttekintése Molekuláris sejtbiológia, 4 (12), 938-948.