Pokyčiai po vertimo: kokie jie ir kaip jie siejami su liga

Baltymai yra gyvenimo makromolekulės. Jie sudaro 80% dehidratuotos visos ląstelės protoplazmos ir sudaro apie 50% sausos masės visų mūsų audinių, todėl audinių augimas, biosintezė ir atstatymas visiškai priklauso nuo jų.

Amino rūgštis yra pagrindinis baltymo vienetas, nes per nuoseklias peptidų jungtis šios molekulės sukelia baltymų grandines, kurias žinome iš biologijos pamokų. Aminorūgštis sudaro anglis (C), deguonis (O), azotas (N) ir vandenilis (H), 4 iš 5 bioelementų, kurie sudaro 96% Žemės ląstelių masės. Norėdami pateikti jums idėją, planetoje turime 550 gigatonų organinės anglies, iš kurių 80% gaunama iš mus supančios augalinės medžiagos.

Baltymų sintezės procesas ląstelėje yra sudėtingas šokis tarp DNR, RNR, fermentų ir surinkimo grandinių. Naudodamasis šia proga, Mes jums pasakysime keletą bendrų baltymų susidarymo ląstelių lygiu šepetėlių, ypatingą dėmesį skiriant modifikacijoms po transliacijos..

• Susijęs straipsnis: „20 baltymų tipų ir jų funkcijos organizme“

Baltymų sintezės ląstelėje pagrindas

Pirmiausia turime padėti tam tikrus pamatus. Žmogaus genetinė informacija yra branduolyje (neskaitant mitochondrijų DNR), ir tai turi keletą baltymų ar RNR koduojančių sekų, vadinamų genais. Žmogaus genomo projekto dėka mes žinome, kad mūsų rūšyje yra apie 20 000–25 000 koduojančių genų, o tai sudaro tik 1,5% visos mūsų kūno DNR.

DNR susideda iš 4 tipų nukleotidų, atsižvelgiant į juose esančią azoto bazę: adenino (A), guanino (G), citozino (C) ir timino (T). Kiekvieną aminorūgštį koduoja nukleotidų tripletas, žinomas kaip „kodonai“. Pateikiame jums kelių trynukų pavyzdį:

GCU, GCC, GCA, GCG

Visi šie trynukai arba kodonai keičia aminorūgštį alaniną. Bet kokiu atveju, tai nėra tiesiogiai iš genų, jie yra RNR segmentai, gaunami transkribuojant branduolinę DNR. Jei žinote apie genetiką, galbūt pastebėjote, kad vienas iš kodonų turi uracilą (U), RNR timino (T) analogą.

Taigi, Transkripcijos metu iš informacijos, esančios genuose, susidaro pasiuntinė RNR, kuri keliauja už branduolio ribų, į ribosomas, esančias ląstelės citoplazmoje.. Čia ribosomos „perskaito“ skirtingus kodonus ir „paverčia“ juos aminorūgščių grandinėmis, kurias viena po kitos neša perdavimo RNR. Pateikiame dar vieną pavyzdį:

GCU-UUU-UCA-CGU

Kiekvienas iš šių 4 kodonų atitinkamai koduoja alanino, fenilalanino, serino ir arginino aminorūgštis. Šis teorinis pavyzdys būtų tetrapeptidas (oligopeptidas), kadangi jis turi būti bent 100 šių amino rūgščių, kad būtų įprastas baltymas. Bet kokiu atveju, šis paaiškinimas paprastai apima transkripcijos ir transliacijos procesus, dėl kurių ląstelėse atsiranda baltymų.

• Jus gali sudominti: „Svarbiausios ląstelės ir organelių dalys: apžvalga“

Kas yra modifikacijos po vertimo?

Pokalbio modifikacijos (PTM) nurodo cheminiai pokyčiai, kuriuos patiria baltymai, juos sintetinus ribosomose. Transkripcijos ir transliacijos metu atsiranda propeptidai, kurie turi būti modifikuoti, kad galiausiai būtų pasiektas tikras baltymų agento funkcionalumas. Šie pokyčiai gali vykti fermentiniais ar nefermentiniais mechanizmais.

Viena dažniausių modifikacijų po vertimo yra funkcinės grupės pridėjimas. Toliau pateiktame sąraše pateikiame keletą šio biocheminio įvykio pavyzdžių.

• Acilinimas: susideda iš acilo grupės pridėjimo. Junginys, dovanojantis šią grupę, yra žinomas kaip „acilinimo grupė“. Pavyzdžiui, aspirinas gaunamas iš acilinimo proceso.
• Fosforilinimas: susideda iš fosfatų grupės pridėjimo. Būtent modifikacija po transliacijos yra susijusi su energijos perdavimu ląstelių lygiu.
• Metilinimas: pridėkite metilo grupę. Tai yra epigenetinis procesas, nes DNR metilinimas apsaugo nuo tam tikrų tikslinių genų transkripcijos.
• Hidroksilinimas: pridedama hidroksilo grupė (OH). Pavyzdžiui, hidroksilo grupės pridėjimas prie prolino yra esminis žingsnis kolageno susidarymui gyvose būtybėse.
• Nitrinimas: nitrogrupės pridėjimas.

Funkcinių grupių pridėjimo mechanizmų yra daug daugiau, nes taip pat užregistruota nitrozilinimas, glikozilinimas, glikavimas ar prenilinimas.. Nuo vaistų susidarymo iki biologinių audinių sintezės visi šie procesai yra vienaip ar kitaip būtini mūsų rūšių išlikimui.

Kaip jau minėjome anksčiau, žmogaus genome yra 25 000 genų, tačiau žmogaus proteome yra mūsų rūšis (bendras baltymų kiekis, išreikštas ląstelėje) yra maždaug vienas milijonas baltymų vienetų. Be to, kad išsiunčiamos RNR, modifikacijos po transliacijos yra baltymų įvairovės pagrindas žmonėms, nes jie gali pridėti mažų molekulių per kovalentinius ryšius, kurie visiškai pakeičia polipeptido funkcionalumą.

Be specifinių grupių pridėjimo, yra ir modifikacijų, jungiančių baltymus. To pavyzdys yra sumoilinimas, kuris prideda miniatiūrinį baltymą (mažą su ubikvitinu susijusį modifikatorių, SUMO), kad nukreiptų baltymus. Baltymų skaidymas ir branduolio lokalizacija yra keletas šio proceso padarinių.

Kitas svarbus priedas po transliacijos yra ubikvitinacija, kuri, kaip rodo jo pavadinimas, prideda ubikvitino į tikslinį baltymą. Viena iš daugelio šio proceso funkcijų yra nukreipti baltymų perdirbimą, nes ubikvitinas jungiasi su polipeptidais, kurie turi būti sunaikinti.

Šiandien buvo aptikta apie 200 skirtingų modifikacijų po vertimo, kurie turi įtakos daugeliui ląstelių funkcionalumo aspektų, tarp jų yra tokie mechanizmai kaip metabolizmas, signalo perdavimas ir pats baltymų stabilumas. Daugiau nei 60% baltymų sekcijų, atsirandančių dėl modifikacijų po transliacijos, yra susijusios su baltymo plotas, kuris sąveikauja tiesiogiai su kitomis molekulėmis, arba kas yra tas pats, jo centras aktyvus.

• Jus gali sudominti: "DNR vertimas: kas tai yra ir kokie jos etapai"

Po vertimo atliktos modifikacijos ir patologiniai vaizdai

Šių mechanizmų žinojimas pats savaime yra visuomenės lobis, tačiau visko dar daugiau įdomu, kai atradome, kad modifikacijos po vertimo taip pat yra naudingos šioje srityje gydytojas.

Baltymai, turintys seką CAAX, cisteinas (C) - alifatinė liekana (A) - alifatinė liekana (A) - bet kuri aminorūgštis (X) yra daugelio molekulių su branduolinėmis plokštelėmis dalis, yra būtina įvairiuose reguliavimo procesuose ir, be to, Jie taip pat yra ant citoplazminių membranų paviršiaus (barjeras, kuris riboja ląstelės vidų Išorė). CAAX seka istoriškai buvo siejama su ligų vystymusi, nes ji reguliuoja ją pateikiančių baltymų modifikacijas po transliacijos.

Kaip šiandien nurodė Europos Komisija straipsnyje CAAX Protein Processing in Human DIsease: From Cancer to Progeria, today bando naudoti kaip terapinius vėžio ir progerijos tikslus fermentus, kurie seka baltymus CAAX. Rezultatai yra pernelyg sudėtingi molekuliniu lygiu, kad būtų galima aprašyti šioje erdvėje, tačiau faktas, kad jie yra Po transliacijos modifikacijų, kaip ligų tyrimo objekto, naudojimas rodo, kad tai akivaizdu svarba.

Tęsti

Iš visų šiose eilutėse pateiktų duomenų norime pabrėžti vieną ypač svarbų: Žmonių genome yra apie 25 000 skirtingų genų, tačiau ląstelių proteomas sudaro milijoną baltymų. Šis skaičius yra įmanomas dėl posttransliacinių modifikacijų, kurios prideda funkcines grupes ir sujungia baltymus tarp jų, kad makromolekulei būtų specifiškumo.

Jei norime, kad laikytumėtės pagrindinės idėjos, tai yra tokia: DNR perrašoma į pasiuntinį RNR, kuri keliauja iš branduolio į ląstelės citoplazmą. Čia jis yra perkeltas į baltymą (iš kurio kodonai yra instrukcijos), pernešančios RNR ir ribosomų pagalba. Po šio sudėtingo proceso vyksta po transliacijos atliekamos modifikacijos, siekiant suteikti protopeptidui galutinį funkcionalumą.

Bibliografinės nuorodos:

• Jensenas, O. N. (2004). Modifikacijai būdinga proteomika: posttransliacinių modifikacijų apibūdinimas masių spektrometrija. Dabartinė cheminės biologijos nuomonė, 8 straipsnio 1 dalis, 33–41.
• Krišna, R. G., & Woldas, F. (1993). Baltymų modifikacijos po transliacijos. Baltymų sekos analizės metodai, 167-172.
• Mannas, M. ir Jensenas, O. N. (2003). Po vertimo atliktų modifikacijų baltymų analizė Gamtos biotechnologija, 21 (3), 255–261.
• Scottas, I., Yamauchi, M. ir Sricholpechas, M. (2012). Lizinas po transliacijos kolageno modifikacijas. Biochemijos esė, 52, 113-133.
• Seetas, B. T., Dikic, I., Zhou, M. M., & Pawson, T. (2006). Baltymų modifikacijų su sąveikos sritimis skaitymas. Gamtos apžvalga Molekulinių ląstelių biologija, 7 (7), 473-483.
• SEO, Dž. W. ir Lee, K. Dž. (2004). Posttransliacinės modifikacijos ir jų biologinės funkcijos: proteominė analizė ir sisteminis požiūris. BMB ataskaitos, 37 (1), 35–44.
• Snideris, N. T., & Omary, M. B. (2014). Tarpinių gijinių baltymų modifikacijos po transliacijos: mechanizmai ir funkcijos. Gamtos apžvalga Molekulinių ląstelių biologija, 15 (3), 163-177.
• Westermannas, S. ir Weberis, K. (2003). Posttransliacinės modifikacijos reguliuoja mikrovamzdelių funkciją. Gamtos apžvalga Molekulinių ląstelių biologija, 4 (12), 938-948.