翻訳後修飾：それらは何であり、それらはどのように病気に関連していますか

タンパク質は生命の高分子です。 それらは、細胞全体の脱水された原形質の80％に相当し、の乾燥重量の約50％を形成します。 私たちの組織はすべて、組織の成長、生合成、修復は完全にそれらに依存しています。

アミノ酸はタンパク質の基本単位です。なぜなら、これらの分子は、連続したペプチド結合を通じて、生物学の授業でわかっているタンパク質鎖を生み出すからです。 アミノ酸は、炭素（C）、酸素（O）、窒素（N）、水素（H）で構成されており、地球の細胞量の96％を構成する5つの生体要素のうちの4つです。 あなたにアイデアを与えるために、私たちは地球上に550ギガトンの有機炭素を持っており、その80％は私たちを取り巻く植物から来ています。

細胞内でのタンパク質合成のプロセスは、DNA、RNA、酵素、およびアセンブリチェーン間の複雑なダンスです。 この機会に、 翻訳後修飾に特に重点を置いて、細胞レベルでのタンパク質形成の一般的なブラシストロークについて説明します。.

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細胞内のタンパク質合成の基礎

まず第一に、私たちは特定の基礎を築く必要があります。 人間は核内に遺伝情報を持っており（ミトコンドリアDNAは数えません）、これには遺伝子と呼ばれるタンパク質またはRNAのコード配列がいくつかあります。 ヒトゲノムプロジェクトのおかげで、私たちの種には約20,000〜25,000のコーディング遺伝子があり、これは私たちの体の全DNAの1.5％にすぎないことがわかっています。.

DNAは、存在する窒素塩基に応じて、アデニン（A）、グアニン（G）、シトシン（C）、チミン（T）の4種類のヌクレオチドで構成されています。 各アミノ酸は、「コドン」として知られているヌクレオチドのトリプレットによってコードされています。 いくつかのトリプレットの例を示します。

GCU、GCC、GCA、GCG

これらすべてのトリプレットまたはコドンは、交換可能にアミノ酸アラニンをコードします. いずれにせよ、これらは遺伝子に直接由来するのではなく、核DNAの転写から得られるRNAセグメントです。 遺伝学について知っているなら、コドンの1つがRNAのチミン（T）類似体であるウラシル（U）を持っていることに気づいたかもしれません。

そのため、 転写中、メッセンジャーRNAは遺伝子に存在する情報から形成され、核の外を移動して、細胞の細胞質にあるリボソームに到達します。

. ここで、リボソームは異なるコドンを「読み取り」、それらをアミノ酸の鎖に「翻訳」します。アミノ酸の鎖は、トランスファーRNAによって1つずつ運ばれます。 もう1つの例を示します。

GCU-UUU-UCA-CGU

これらの4つのコドンはそれぞれ、アミノ酸のアラニン、フェニルアラニン、セリン、アルギニンをコードしています。 この理論的な例はテトラペプチド（オリゴペプチド）です。これは、一般的なタンパク質であるため、これらのアミノ酸が少なくとも100個含まれている必要があるためです。 いずれにせよ、この説明は、一般的な方法で、細胞内でタンパク質を生じさせる転写および翻訳プロセスをカバーしています。

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翻訳後修飾とは何ですか？

翻訳後修飾（PTM）は、 タンパク質がリボソームで合成された後に受ける化学変化. 転写と翻訳はプロペプチドを生じさせますが、これは最終的にタンパク質剤の真の機能を達成するために修飾する必要があります。 これらの変化は、酵素的または非酵素的メカニズムを介して発生する可能性があります。

最も一般的な翻訳後修飾の1つは、官能基の追加です。 次のリストでは、この生化学的イベントのいくつかの例を示します。

• アシル化：アシル基の付加からなる。 このグループを提供する化合物は「アシル化グループ」として知られています。 たとえば、アスピリンはアシル化プロセスに由来します。
• リン酸化：リン酸基の付加で構成されます。 細胞レベルでのエネルギーの伝達に関連するのは、翻訳後修飾です。
• メチル化：メチル基を追加します。 DNAメチル化は特定の標的遺伝子の転写を妨げるため、これはエピジェネティックなプロセスです。
• ヒドロキシル化：ヒドロキシル基（OH）の付加。 たとえば、プロリンへのヒドロキシル基の付加は、生物のコラーゲン形成に不可欠なステップです。
• ニトロ化：ニトロ基の付加。

ニトロシル化、グリコシル化、糖化、またはプレニル化も記録されているため、官能基を追加するためのメカニズムは他にもたくさんあります。. 薬物の形成から生体組織の合成まで、これらのプロセスはすべて、何らかの形で私たちの種の生存に不可欠です。

前にも言ったように、ヒトゲノムには25,000の遺伝子が含まれていますが、ヒトプロテオームには 私たちの種（細胞内で発現するタンパク質の合計）は約100万タンパク質単位です。 メッセンジャーRNAのスプライシングに加えて、翻訳後修飾はヒトのタンパク質多様性の基礎です、ポリペプチドの機能を完全に変える共有結合を介して小分子を追加することができるため。

特定のグループの追加に加えて、タンパク質を一緒にリンクする変更もあります。 この例は、標的タンパク質にミニチュアタンパク質（小さなユビキチン関連修飾因子、SUMO）を追加するSUMO化です。 タンパク質分解と核局在化は、このプロセスの影響の一部です。

別の重要な付加的な翻訳後メカニズムはユビキチン化であり、その名前が示すように、標的タンパク質にユビキチンを追加します。 ユビキチンは破壊されなければならないポリペプチドに結合するため、このプロセスの多くの機能の1つはタンパク質のリサイクルを指示することです。

今日、 約200の異なる翻訳後修飾が検出されました、細胞機能の多くの側面に影響を及ぼします。その中には、代謝、シグナル伝達、タンパク質の安定性自体などのメカニズムがあります。 翻訳後修飾に起因するタンパク質セクションの60％以上が 他の分子と直接相互作用するタンパク質の領域、または同じもの、その中心 アクティブ。

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翻訳後修飾と病理学的画像

これらのメカニズムの知識はそれ自体が社会の宝物ですが、物事はさらに多くなります 翻訳後修飾も現場で有用であることがわかったときは興味深い 医師。

それらの中に配列CAAX、システイン（C）-脂肪族残基（A）-脂肪族残基（A）-任意の アミノ酸（X）は、核ラミナを持つ多くの分子の一部であり、さまざまな調節プロセスに不可欠であり、さらに、 それらは細胞質膜の表面にも存在します（細胞の内部を区切る障壁 外観）。 CAAX配列は、それを提示するタンパク質の翻訳後修飾を支配するため、歴史的に疾患の発症に関連しています。.

欧州委員会の記事「ヒトの疾患におけるCAAXタンパク質プロセシング：癌から早老症へ」で示されているように、今日 癌や早老症の治療標的として、タンパク質を配列で処理する酵素を使用しようとしています CAAX。 結果は分子レベルでは複雑すぎてこの空間で説明できませんが、 疾患の研究対象としての翻訳後修飾の使用は、その明確さを示しています 重要性。

履歴書

これらの行に示されているすべてのデータの中で、特に重要なものの1つを強調したいと思います。 人間のゲノムには約25,000の異なる遺伝子がありますが、細胞のプロテオームは100万のタンパク質に相当します。. この図は、高分子に特異性を与えるために、官能基を追加し、それらの間にタンパク質をリンクする翻訳後修飾のおかげで可能です。

中心的な考えを維持してほしい場合、これは次のとおりです。DNAはメッセンジャーRNAに転写され、メッセンジャーRNAは核から細胞質に移動します。 ここでは、転移RNAとリボソームの助けを借りて、タンパク質（そこからコドンの形でその指示を格納する）に翻訳されます。 この複雑なプロセスの後、プロトペプチドにその決定的な機能を与えるために、翻訳後修飾が行われます。

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