Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1.Evoluce proteinů Úloha domén Alice Skoumalová. Definice domény  Nezávislá strukturální, funkční a evoluční jednotka proteinů 1.Strukturální (kompaktní.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1.Evoluce proteinů Úloha domén Alice Skoumalová. Definice domény  Nezávislá strukturální, funkční a evoluční jednotka proteinů 1.Strukturální (kompaktní."— Transkript prezentace:

1 1.Evoluce proteinů Úloha domén Alice Skoumalová

2 Definice domény  Nezávislá strukturální, funkční a evoluční jednotka proteinů 1.Strukturální (kompaktní úsek terciální struktury) Sama zaujímá terciární strukturu a stabilizuje se Kombinace motivů α-helix a β-skládaného listu Většina proteinů má 2 a více domén 2. Funkční (různé funkce) Př. vázání ligandů, průchod membránou, obsahují katalytické místo, vázaní DNA, vazba na jiný protein Může být funkčně nezávislá nebo se zapojit do fungování dalších domén 3. Evoluční (příbuznost) Přítomnost stejných domén v proteinech ukazuje na jejich příbuznost (vznik „nadrodin“) - rodokmen Existuje „klasifikace proteinů na podkladě struktury“ (1200 nadrodin)

3 Tvorba nových proteinů Duplikace, divergence a kombinování stávajících domén, jejichž funkce je již prověřena  98% domén u lidí je duplikováno  duplikace - nová funkce (v důsledku změny struktury či spolupráce se sousedícími doménami) Tento mechanismus umožňuje vytvořit nový protein z domén pocházejících z různých proteinů

4 Kombinování domén Domény v různých proteinech mohou mít: Stejnou funkci, ale v jiném kontextu Syntaktický posun Novou funkci v důsledku divergence Sémantický posun

5 Transkripční faktor FadR WHD (Winged helix domain) Oligomerizační/CoA-vázající doména Restrikční endonukleasa Fokl WHD Katalytická doména Lidská methionin aminopeptidasa WHD Kreatinasova/aminopeptidasova doména

6 Příklad výstavby nových proteinů pomocí kombinování domén Proteiny účastnící se hemostasy  nadrodina příbuzných proteinů  společný ancestrální protein s trypsinem (doména homologická trypsinu)  vytvoření rodokmenu za použití 7 modulů

7 P PK Ancestrální protein Trypsinu-podobná serinová proteinasa přídání kringlu Modul kódující strukturu označovanou jako kringle Předchůdce všech dalších proteinů

8 KP P K K K K KK PE P P P P E E EE E F2F2 F2F2 F2F2 F2F2 F1F1 F1F1 přidání domény EGF Urokinasa přidání fibronektinové domény 2 přidání fibronektinové domény 1 duplikace domény EGF duplikace kringlu t-PA Faktor XII

9 KP P P P P P K K KK K K K K KK Pr PE P P P P E E EE E F2F2 F2F2 F2F2 F2F2 F1F1 F1F1 C C CEE CP přidání propeptidu přidání domény vázající vápník duplikace kringlu delece kringlu přidání 2 domén EGF Prothrombin Faktory VII, IX, X Protein C Urokinasa t-PA Faktor XII

10 KP P P P P P K K KKKK KKKKK KKKKK KK K K K K KK Pr PE P P P P P P P E E EE E F2F2 F2F2 F2F2 F2F2 F1F1 F1F1 C C CEE CP K opakovaná duplikace kringlu duplikace kringlu Růstový faktor hepatocytů Plasminogen Apolipoprotein (a) Obsahuje okolo 40 kringlů Urokinasa t-PA Faktor XII Prothrombin Faktory VII, IX, X Protein C

11 Na příkladu výstavby nových proteinů účastnících se koagulace vidíme:  Výklad příbuznosti krevních proteinů je vyjádřením obecného principu vytváření funkcí na úrovni proteinů  Jednoduché aritmetické operace s genovými moduly umožňují vznik nových proteinů s odlišnými vlastnostmi

12 Souhrn  Duplikace, divergence a kombinování domén je zásadní pro vznik nových proteinů  K vytvoření nových proteinů a funkcí není třeba úplně nových genů  Množství informace obsažené v proteinech roste za konstantního množství informace genetické  Příklad příbuznosti na proteinech zapojených do hemostasy

13 2. Proteomika

14 Co je to proteomika? Vědecký obor studující proteiny Proteom Genom  Souhrn všech proteinů v daném organismu  Lidské tělo obsahuje miliony proteinů  Exprese proteinů v rámci jednoho organismu se liší  Souhrn všech genů v daném organismu  Lidský genom obsahuje genů  Genom je konstantní celek Exprese +posttranslační modifikace +alternativní sestřih +alternativní zavinutí ProteomikaGenomika PROTEin+genOME

15 Nárůst diverzity proteinů  Posttranslační modifikace  Alternativní sestřih  Alternativní zavinutí Primární transkript - mRNA před posttranskripční modifikací Posttranslační modifikace Alternativní zavinutí Alternativní sestřih

16 Posttranslační modifikace Chemická modifikace proteinů po translaci 1.Připojení funkčních skupin (acetát, fosfát, lipidy, cukry) 2.Modifikace amino skupin (karboxyglutamát, hydroxyprolin) 3.Strukturní změny (tvorba disulfidických vazeb, proteolytické štěpení)

17 Alternativní sestřih Z primárního transkriptu (1 genu) vzniká více mRNA a tedy více různých proteinů

18 Alternativní zavinutí  Protein se zavinuje tak, aby byla co nejmenší jeho volná energie  Existuje však několik alternativních konformací Globální minimum (nativní stav) Lokální minima (alternativní konformace)

19 Základní schéma analýzy užívané v proteomice Směs proteinů Jednotlivé proteiny Peptidy Hmotnostní spektra peptidů Identifikace proteinů 1. Separace 2D-PAGE 2. Izolace Štěpení trypsinem 3. Hmotnostní analýza Hmotnostní spekroskopie (MALDI-TOF) 5. Porovnání s databází 4. Sekvenční analýza Fragmentace peptidů Sekvence peptidů

20 2D gelová elektroforéza  Rozdělí současně stovky i tisíce proteinů  Proteiny jsou rozprostřeny na ploše

21 Aplikace proteomiky v medicíně (proteomika nemocí) Vývoj nových léků Biomarkery nemocí Exprese proteinů u nemocí Úloha proteinů ve vzniku nemocí Detekce proteinů vznikajících během nemoci je využita k diagnóze Alzheimerova choroba (amyloid β) Srdeční onemocnění (interleukin-6 a 8, sérový amyloid A, fibrinogen, troponiny) Renální buněční karcinom (karbonanhydrasa IX) Informace o proteinech způsobující onemocnění je využita pro vývoj nových léků 1. Známá 3D struktura proteinu-počítačová simulace-hledání léku, který inhibuje patologický protein (HIV-1 proteasa) 2. Genetické odlišnosti mezi lidmi-odlišný proteom-vývoj individuálních léků

22 Biomarkery nemocí Plasmatické biomarkery u AD Diagnóza AD  Klinické projevy+post mortem (histologie)  Není žádný spolehlivý diagnostický test (cerebrospinální tekutina- CSF se špatně získává) Periferní krev  Asi 500 ml CSF je absorbováno do krve každý den  Plasma by mohla být zdroj biomarkerů Identifikace diagnostických biomarkerů v periferní krvi za pomocí proteomiky:  Vzorky krve pacientů s AD a kontrol byly analyzovány za pomocí 2D gelové elektroforézy  Byly identifikovány body, které se lišily u pacientů a kontrol  Tyto proteiny byly analyzovány pomocí hmotnostní spektroskopie

23 Výsledek  15 bodů signifikantně odlišných u nemocných a kontrol  Analýza pomocí MS: např.  2 makroglobulin, komplement faktor H

24 Vývoj nových léků Virtual ligand screening HIV 1-proteasa: Štěpí HIV protein na menší funkční proteiny; virus nepřežije bez tohoto enzymu (nejvýznamnější cíl léčby HIV)

25 Souhrn  Proteomika studuje proteiny, hlavně jejich strukturu, funkci a interakce  Genom byl již zmapován, nyní je na řadě proteom (miliony proteinů)  Metod, které proteomika využívá je velké množství, mezi základní patří 2D gelová elektroforéza a hmotnostní spektroskopie  Proteiny určují fungování organismu a jejich patologie spouští nemoci; proto je proteomika zásadní pro zjišťování příčin chorob, diagnózu a léčbu

26 Otázky 1.Definice proteinové domény, mechanismy tvorby nových proteinů pomocí kombinování domén, pojem syntaktický a sémantický posun 2.Mechanismy nárůstu diverzity proteinů v porovnání s geny (3) 3.Schéma pokusu pro identifikaci rozdílů v proteinové expresi u nediferencovaných a diferencovaných neurálních buněk 4.Způsob použití softwaru pro vývoj nových léků


Stáhnout ppt "1.Evoluce proteinů Úloha domén Alice Skoumalová. Definice domény  Nezávislá strukturální, funkční a evoluční jednotka proteinů 1.Strukturální (kompaktní."

Podobné prezentace


Reklamy Google