Çeviri sonrası değişiklikler: ne oldukları ve hastalıkla nasıl ilişkilendirildikleri

Proteinler hayatın makromolekülleridir. Tüm hücrenin susuz protoplazmasının %80'ini temsil ederler ve hücrenin kuru ağırlığının yaklaşık %50'sini oluştururlar. tüm dokularımız, dolayısıyla doku büyümesi, biyosentezi ve onarımı tamamen onlara bağlıdır.

Amino asit, proteinin temel birimidir, çünkü ardışık peptit bağları aracılığıyla bu moleküller, biyoloji derslerinden bildiğimiz protein zincirlerini meydana getirir. Amino asitler, Dünya'nın hücre kütlesinin %96'sını oluşturan 5 biyoelementten 4'ü olan karbon (C), oksijen (O), nitrojen (N) ve Hidrojen (H)'den oluşur. Size bir fikir vermek gerekirse, gezegende %80'i bizi çevreleyen bitki maddesinden gelen 550 gigaton organik karbona sahibiz.

Hücre içindeki protein sentezi süreci, DNA, RNA, enzimler ve montaj zincirleri arasındaki karmaşık bir danstır. Bu fırsatta, Translasyon sonrası modifikasyonlara özel vurgu yaparak, hücresel düzeyde protein oluşumunun bazı genel fırça darbelerini size anlatacağız..

• İlgili makale: "20 çeşit protein ve vücuttaki işlevleri"

Hücredeki Protein Sentezinin Temeli

Her şeyden önce, belirli temelleri atmalıyız. İnsanın genetik bilgisi çekirdeğin içindedir (mitokondriyal DNA'yı saymaz) ve bunun proteinler veya RNA için gen adı verilen bazı kodlama dizileri vardır. İnsan Genomu projesi sayesinde türümüzün, vücudumuzdaki toplam DNA'nın yalnızca %1,5'ini temsil eden 20.000-25.000 kodlayıcı gene sahip olduğunu biliyoruz..

DNA, içerdikleri nitrojen bazına göre adenin (A), guanin (G), sitozin (C) ve timin (T) olmak üzere 4 tip nükleotitten oluşur. Her amino asit, "kodonlar" olarak bilinen üçlü bir nükleotid tarafından kodlanır. Size birkaç üçüz örneğini veriyoruz:

GCU, GCC, GCA, GCG

Tüm bu üçlüler veya kodonlar, amino asit alanini birbirinin yerine geçebilecek şekilde kodlar.. Her durumda, bunlar doğrudan genlerden gelmezler, daha ziyade nükleer DNA'nın transkripsiyonundan elde edilen RNA segmentleridir. Genetik hakkında bilginiz varsa, kodonlardan birinin RNA'nın timin (T) analoğu olan urasil (U) olduğunu fark etmişsinizdir.

Böylece, Transkripsiyon sırasında, genlerde bulunan bilgilerden bir haberci RNA oluşturulur ve çekirdeğin dışına, hücrenin sitoplazmasında bulunan ribozomlara gider.. Burada ribozomlar, farklı kodonları "okur" ve bunları, transfer RNA tarafından birer birer taşınan amino asit zincirlerine "çevirir". Size bir örnek daha veriyoruz:

GCU-UUU-UCA-CGU

Bu 4 kodonun her biri sırasıyla alanin, fenilalanin, serin ve arginin amino asitlerini kodlar. Bu teorik örnek bir tetrapeptid (oligopeptid) olacaktır, çünkü yaygın bir protein olması için bu amino asitlerden en az 100'ünü içermesi gerekir. Her halükarda, bu açıklama, genel olarak, hücreler içinde proteinlere yol açan transkripsiyon ve translasyon süreçlerini kapsar.

• İlginizi çekebilir: "Hücre ve organellerin en önemli kısımları: genel bir bakış"

Çeviri sonrası değişiklikler nelerdir?

Çeviri sonrası modifikasyonlar (PTM), Proteinlerin ribozomlarda sentezlendikten sonra geçirdiği kimyasal değişiklikler. Transkripsiyon ve translasyon, nihai olarak protein ajanının gerçek işlevselliğini elde etmek için modifiye edilmesi gereken propeptidlere yol açar. Bu değişiklikler enzimatik veya enzimatik olmayan mekanizmalar yoluyla gerçekleşebilir.

En yaygın çeviri sonrası değişikliklerden biri, işlevsel bir grubun eklenmesidir. Aşağıdaki listede size bu biyokimyasal olayın bazı örneklerini veriyoruz.

• Asilasyon: bir asil grubunun eklenmesinden oluşur. Bu grubu veren bileşik, "açilleme grubu" olarak bilinir. Aspirin, örneğin, bir asilasyon sürecinden gelir.
• Fosforilasyon: Bir fosfat grubunun eklenmesinden oluşur. Hücresel düzeyde enerji transferi ile ilişkili olan post-translasyonel modifikasyondur.
• Metilasyon: bir metil grubu ekleyin. DNA metilasyonu belirli hedef genlerin transkripsiyonunu engellediği için bu epigenetik bir süreçtir.
• Hidroksilasyon: bir hidroksil grubunun (OH) eklenmesi. Örneğin proline hidroksil grubunun eklenmesi, canlılarda kollajen oluşumu için önemli bir adımdır.
• Nitrasyon: bir nitro grubunun eklenmesi.

Nitrosilasyon, glikosilasyon, glikasyon veya prenilasyon da kaydedilmiş olduğundan, fonksiyonel grupların eklenmesi için daha birçok mekanizma vardır.. İlaçların oluşumundan biyolojik dokuların sentezine kadar tüm bu süreçler bir şekilde türümüzün hayatta kalması için gereklidir.

Daha önce de söylediğimiz gibi, insan genomu 25.000 gen içerir, ancak insan proteomu şunları içerir: türümüz (bir hücrede ifade edilen proteinlerin toplamı) yaklaşık bir milyon protein birimidir. Haberci RNA'nın eklenmesine ek olarak, translasyon sonrası modifikasyonlar, insanlarda protein çeşitliliğinin temelidir.polipeptidin işlevselliğini tamamen değiştiren kovalent bağlar yoluyla küçük moleküller ekleyebildikleri için.

Spesifik grupların eklenmesine ek olarak, proteinleri birbirine bağlayan modifikasyonlar da vardır. Bunun bir örneği, hedef proteinlere minyatür bir protein (küçük ubikuitin ile ilgili değiştirici, SUMO) ekleyen toplama işlemidir. Protein bozulması ve nükleer lokalizasyon bu sürecin etkilerinden bazılarıdır.

Bir diğer önemli katkı maddesi çeviri sonrası mekanizma, adından da anlaşılacağı gibi, hedef proteine ​​ubiquitin ekleyen ubiquitination'dır. Bu işlemin birçok işlevinden biri, ubikuitin yok edilmesi gereken polipeptitlere bağlandığından, protein geri dönüşümünü yönlendirmektir.

Bugün, 200 kadar farklı çeviri sonrası değişiklik tespit edildiMetabolizma, sinyal iletimi ve protein stabilitesinin kendisi gibi mekanizmalar da dahil olmak üzere hücre işlevselliğinin birçok yönünü etkileyen. Translasyon sonrası modifikasyonlardan kaynaklanan protein bölümlerinin %60'ından fazlası, proteinin diğer moleküllerle doğrudan etkileşime giren alanı veya aynısı, merkezi aktif.

• İlginizi çekebilir: "DNA çevirisi: nedir ve aşamaları nelerdir"

Çeviri sonrası değişiklikler ve patolojik resimler

Bu mekanizmaların bilgisi toplum için başlı başına bir hazinedir, ancak işler daha da artar. çeviri sonrası değişikliklerin de bu alanda yararlı olduğunu keşfettiğimizde ilginç doktor.

İçlerinde CAAX, sistein (C) - alifatik kalıntı (A) - alifatik kalıntı (A) - herhangi bir diziye sahip proteinler amino asit (X), nükleer laminalı birçok molekülün bir parçasıdır, çeşitli düzenleyici işlemlerde gereklidir ve ayrıca, Ayrıca sitoplazmik zarların (hücrenin içini sınırlayan bariyer) yüzeyinde de bulunurlar. Dış). CAAX dizisi, kendisini sunan proteinlerin translasyon sonrası modifikasyonlarını yönettiğinden, tarihsel olarak hastalıkların gelişimi ile ilişkilendirilmiştir..

Avrupa Komisyonu tarafından İnsan Hastalıklarında CAAX Protein İşleme: Kanserden Progeria'ya makalesinde belirtildiği gibi, bugün dizilimi ile proteinleri işleyen enzimleri kanser ve progeria için terapötik hedefler olarak kullanmaya çalışıyor. CAAX. Sonuçlar moleküler düzeyde bu uzayda tanımlanamayacak kadar karmaşıktır, ancak Translasyon sonrası modifikasyonların hastalıklarda bir araştırma nesnesi olarak kullanılması, onun açıklığını göstermektedir. önem.

Devam et

Bu satırlarda sunulan tüm verilerden özel önem taşıyan bir tanesini vurgulamak istiyoruz: İnsanların genomunda yaklaşık 25.000 farklı gen vardır, ancak hücresel proteom bir milyon proteine ​​eşittir.. Bu rakam, makromoleküle özgüllük kazandırmak için fonksiyonel gruplar ekleyen ve proteinleri aralarında bağlayan translasyon sonrası modifikasyonlar sayesinde mümkündür.

Ana fikri korumanızı istiyorsak, bu şudur: DNA, çekirdekten hücre sitoplazmasına giden haberci RNA'ya kopyalanır. Burada, transfer RNA ve ribozomların yardımıyla proteine ​​(kodonlar biçimindeki talimatlarını barındırdığı) çevrilir. Bu karmaşık süreçten sonra, protopeptite kesin işlevselliğini vermek için translasyon sonrası modifikasyonlar gerçekleşir.

Bibliyografik referanslar:

• Jensen, O. N. (2004). Modifikasyona özgü proteomik: kütle spektrometrisi ile translasyon sonrası modifikasyonların karakterizasyonu. Kimyasal biyolojide güncel görüş, 8 (1), 33-41.
• Krishna, R. G., & Wold, F. (1993). Proteinlerin translasyon sonrası modifikasyonları. Protein dizi analizinde yöntemler, 167-172.
• Mann, M. ve Jensen, O. N. (2003). Çeviri sonrası değişikliklerin proteomik analizi. Doğa biyoteknolojisi, 21 (3), 255-261.
• Scott, I., Yamauchi, M. ve Sricholpech, M. (2012). Kollajenin lizin translasyon sonrası modifikasyonları. Biyokimyada Denemeler, 52, 113-133.
• Seyit, B. T., Dikiç, İ., Zhou, M. M. ve Pawson, T. (2006). Etkileşim alanları ile protein modifikasyonlarını okuma. Doğa incelemeleri Moleküler hücre biyolojisi, 7 (7), 473-483.
• Seo, J. W. ve Lee, K. J. (2004). Çeviri sonrası modifikasyonlar ve biyolojik işlevleri: proteomik analiz ve sistematik yaklaşımlar. BMB Raporları, 37 (1), 35-44.
• Keskin, N. T. ve Ömer, M. B. (2014). Ara filament proteinlerinin translasyon sonrası modifikasyonları: mekanizmalar ve fonksiyonlar. Doğa incelemeleri Moleküler hücre biyolojisi, 15 (3), 163-177.
• Westermann, S. ve Weber, K. (2003). Translasyon sonrası modifikasyonlar mikrotübül fonksiyonunu düzenler. Doğa incelemeleri Moleküler hücre biyolojisi, 4 (12), 938-948.