Posttranslačná modifikácia
Posttranslačná modifikácia (PTM) je proces úpravy bielkovín pomocou tvorby kovalentných väzieb po ich syntéze.[1] PTM môžu byť sprostredkované enzýmami alebo prebiehať spontánne. Bielkoviny vznikajú na ribozómoch v procese nazývanom translácia, počas ktorého sa na základe sekvencie mRNA tvorí polypeptidový reťazec, ktorý sa potom môže meniť na hotovú bielkovinu. PTM sú dôležitou súčasťou bunkovej signalizácie, napríklad keď sa prohormóny menia na hormóny.
Posttranslačné modifikácie prebiehajú na bočných reťazcoch aminokyselín alebo na N- a C-konci bielkoviny.[2] Umožňujú rozšíriť sadu 22 proteínogénnych aminokyselín pomocou zmeny ich funkčných skupín alebo pridaním novej funkčnej skupiny, napríklad fosfátu. Fosforylácia je dobre účinná pri riadení enzýmovej aktivity a je najbežnejšou úpravou po translácii.[3] Na mnohé eukaryotické a prokaryotické bielkoviny sú taktiež naviazané molekuly sacharidov v procese nazývanom glykozylácia, ktoré sprostredkovávajú skladanie bielkovín a zvyšujú stabilitu a taktiež môžu mať i regulačnú funkciu. Naviazaním lipidových molekúl, tzv. lipidáciou, sa často proteíny upravujú tak, aby sa naviazali na bunkovú membránu.
Medzi ďalšie druhy posttranslačných modifikácií patrí štiepenie peptidových väzieb, napríklad pri spracovaní propeptidu na hotovú bielkovinu, počas ktorého sa odstráni metionín na prvej pozícii peptidu.[1] Tvorba disulfidových väzieb medzi cysteínmi sa taktiež dá označiť za posttranslačnú modifikáciu.[4] Peptidový hormón inzulín sa štiepi dvakrát potom, čo vzniknú peptidové väzby, pričom sa zo stredu reťazca propeptidu sa odštiepi časť reťazca. Vzniknutá bielkovina sa skladá z dvoch peptidových reťazcov spojených disulfidovými väzbami.
Niektoré druhy posttranslačných modifikácií vznikajú ako následky oxidačného stresu. Karbonylácia je jedným z príkladov, ktoré predurčujú bielkoviny na rozklad, a môže viesť k vzniku agregátov (zrazenín).[5][6] Konkrétne modifikácie aminokyselín možno použiť ako biomarkery na zistenie prítomnosti oxidačného stresu.[7]
PTM a ióny kovov hrajú nesmierne dôležitú úlohu v regulácii funkcie bielkovín, nakoľko ovplyvňujú bunkové procesy ako napríklad prenos signálu a génovú expresiu, pričom ich nesprávne interakcie sú implikované u chorôb ako sú rakovina alebo neurodegeneratívne poruchy.[8]
Miesta, na ktorých môže v bielkovinách dochádzať k vzniku posttranslačných modifikácií, sú zvyčajne tie, ktoré môžu fungovať ako nukleofilné činidlá: hydroxylové skupiny serínu (Ser), treonínu (Thr) a tyrozínu (Tyr); skupiny obsahujúce dusík u lyzínu (Lys), arginínu (Arg) a histidínu (His); tiolová skupina cysteínu (Cys); karboxylové skupiny aspartátu (Asp) a glutamátu (Glu); a N-koniec (voľný amín) a C-koniec (voľná karboxylová skupina). Okrem toho môže ako slabý nukleofil vystupovať i amid asparagínu, ktorý často vystupuje ako miesto naviazania glykánov. Medzi vzácnejšie modifikácie patrí oxidácia metionínu a taktiež niektorých metylénových skupín bočných reťazcov.[9]
Posttranslačné úpravy bielkovín možno detegovať experimentálne mnohými metódami, medzi ktoré patria hmotnostná spektrometria, Easternov prenos a Westernov prenos.
Okrem posttranslačných modifikácií, ktoré sa dejú až po nasyntetizovaní bielkoviny, existujú i kotranslačné modifikácie bielkovín, ktoré prebiehajú už počas syntézy.[1]
Referencie
[upraviť | upraviť zdroj]- 1 2 3 DOBROTA, Dušan, a kol. Lekárska biochémia. 2. vyd. Martin : Osveta, 2016. 799 s. ISBN 978-80-8063-444-5. S. 435, 446 – 448.
- ↑ PRATT, Charlotte W.; VOET, Judith G.; VOET, Donald. Fundamentals of Biochemistry: Life at the Molecular Level. 2nd. vyd. Hoboken, NJ : Wiley, 2006. Dostupné online. ISBN 9780471214953. Alt URL
- ↑ Proteome-wide post-translational modification statistics: frequency analysis and curation of the swiss-prot database. Scientific Reports, September 2011. DOI: 10.1038/srep00090. PMID 22034591.
- ↑ Molecular Cell Biology. 4th. vyd. New York : W. H. Freeman, 2000. Dostupné online. ISBN 978-0-7167-3136-8. Kapitola 17.6, Post-Translational Modifications and Quality Control in the Rough ER.
- ↑ Protein carbonylation, cellular dysfunction, and disease progression. Journal of Cellular and Molecular Medicine, 2006, s. 389–406. DOI: 10.1111/j.1582-4934.2006.tb00407.x. PMID 16796807.
- ↑ Oxidative stress and covalent modification of protein with bioactive aldehydes. The Journal of Biological Chemistry, August 2008, s. 21837–41. DOI: 10.1074/jbc.R700019200. PMID 18445586.
- ↑ Detecting oxidative post-translational modifications in proteins. Amino Acids, July 2007, s. 51–6. DOI: 10.1007/s00726-006-0410-2. PMID 17021655.
- ↑ Interplay of Metal Ions and Posttranslational Modifications in Proteins. European Journal of Inorganic Chemistry, 19 August 2024. Dostupné online. DOI: 10.1002/ejic.202400175.
- ↑ WALSH, Christopher T.. Posttranslational modification of proteins : expanding nature's inventory. Englewood : Roberts and Co. Publ., 2006. ISBN 9780974707730. :12–14
Iné projekty
[upraviť | upraviť zdroj]
Commons ponúka multimediálne súbory na tému Posttranslačná modifikácia
Externé odkazy
[upraviť | upraviť zdroj]- Zoznam posttranslačných modifikácií v databáze Uniprot (po anglicky)
- Vyhľadávanie v databáze SCOP podľa posttranslačnej modifikácie – z databázy dcGO (po anglicky)
- Prehľad a opis bežne použivaných techník na detekciu posttranslačných modifikácií (po anglicky)
Zdroj
[upraviť | upraviť zdroj]Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Post-translational modification na anglickej Wikipédii.