Biosyntéza a degradace proteinů Bruno Sopko

Obsah Proteosyntéza Post-translační modifikace proteinů Degradace proteinů

Proteosyntéza

Tvorba Aminoacyl-tRNA Amino kyselina + ATP ↔ Aminoacyl-AMP + Ppi Aminoacyl-AMP + tRNA ↔ Aminoacyl-tRNA + AMP Souhrně: Amino kyselina + ATP + tRNA ↔ Aminoacyl-tRNA + AMP + PPi

Krystalografická struktura binárního komplexu cysteinyl-trna synthetázy s trnacys: Shape-selective RNA recognition by cysteinyl-tRNA synthetase. Hauenstein, S.,  Zhang, C.M.,  Hou, Y.M.,  Perona, J.J.,  (2004) Nat.Struct.Mol.Biol. 11: 1134-1141

Inicializace proteosyntézy: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Eukaryotic_initiation.png

Elongace: Copyright © Gary E. Kaiser

Ukončení syntézy proteinu: http://bass.bio.uci.edu/~hudel/bs99a/lecture24/lecture5_5.html

Obrázek elektronového mikroskopu

Post-translační modifikace proteinů

Protein folding a role chaperonů Sekundární struktura Supersekundární motivy Hydrofobní domény Disulfidické vazby (protein disulphide isomerase – PDI) Prolin (peptidyle proline isomerase – PPI) Moleculární chaperony jsou proteiny, které pomáhají ne-kovalentnímu foldingu nebo unfoldingu, tvorbě nebo rozpadu dalších makromolekulárních struktur

Půdorysný pohled na GroES/GroEL, komplexní model bakteriálního chaperonu

Proteolytické modifikace

Kotranslační translokace https://iwasa.hms.harvard.edu/project_pages/translocation/downloads/cotranslational_translocation.mov https://iwasa.hms.harvard.edu/project_pages/translocation/downloads/cotranslational_translocation.mov

Tvorba aktivního insulinu http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7a/Insulin_Maturation.jpg

Glykosylace

http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/cho/eranimation.gif http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/cho/eranimation.gif

http://employees. csbsju http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/cho/golgianimation.gif http://employees.csbsju.edu/hjakubowski/classes/ch331/cho/golgianimation.gif

Další modifikace proteinů Hydroxylace (hydroxyprolin, hydroxylysin) Methylace (mono- , di- and even trimethyllysin) FOSFORYLACE Karboxylace (γ-karboxyglutamát) Acetylace ……..

Degradace proteinů

Proteázy Serinové proteázy (trypsin, chymotrypsin, elastáza ….) Aspartátové proteázy (pepsin, některé proteázy v lysosomech, renin, HIV-proteáza …) Metaloproteázy (karboxypeptidázy, různé metaloproteázy v matrixu…) Cysteinové proteázy (papain, katepsiny, kaspázy, kalpainy …)

Systémy pro štěpení proteinů Vakuolární (lysosomy, endosomy, ER, …) Ubiquitinový systém (proteasom)

Ubiquitonový systém I.

Ubiquitonový systém II. http://www.hhmi.org/biointeractive/media/proteasome-lg.wmv http://www.hhmi.org/biointeractive/media/proteasome-lg.wmv

Aktivace proteáz Většina proteáz je syntetizována jako větší pre-proteiny. Během aktivace je od pre-proteinů odštěpena inhibiční část. V některých případech aktivace vyžaduje disociaci inhibičního proteinu K aktivaci může dojít poté, co je protein dopraven do příslušného kompartmentu v buňce nebo do mezibuněčného prostoru. Kaspásy učinné v iniciaci apoptózy jsou aktivovány interakcí s velkým komplexem cytoskeletárních a activačních proteinů, nazývaným apoptosom.

Inhibitory proteáz IAP jsou proteiny které blokují apoptózu vazbou a následnou inhibicí kaspáz. Apoptózu-stimulující protein Smac má antagonistický efekt k IAP na kaspázy. TIMP, inhibitory metaloproteáz, jsou produkovány v buňkách. Jejich inhibiční domény interagují přímo s katalytickým Zn2+.  Cystatiny jsou inhibitory of lysosomálních katepsinů. Některé z nich (také nazývané stefiny) se nacházejí v cytosolu jiné v mezibuněčném prostor. Cystatiny chrání buňky proti katepsinům které by mohly uniknout z lysozomů.  Serpiny jsou velmi rozšířené proteiny, které používají specifický sebevražedný mechanismus k inhibici serinových nebo cysteinových proteáz. Zásadní změna konformace serpinů je způsobena odštěpením substrátové smyčky. Toto vede k „zmatení“ aktivního centra proteázy a brání dokončení reakce. Serpin zůstává kovalentně vázán na proteázu a tvoří acyl-enzymový meziprodukt. Nespecifický: α2-makroglobulin