2. Posttranslacni modifikace a skladani proteinu

Struktura a funkce biomakromolekul
KBC/BPOL
2. Posttranslační modifikace
a skládání proteinů
Ivo Frébort
Biosyntéza proteinů
Kovalentní modifikace proteinů

Modifikace proteinu může nastat předtím než je
polypeptidový řetězec kompletně syntetizován
(kotranslační děj) nebo na finálním preproteinu
(posttranslační děj)

Hlavní typy:
- Deformylace N-koncového residua (prokaryota)
- Odštěpení N-koncového Met
- Tvorba disulfidových vazeb
- Štěpení proteasou
- Glykosylace, acylace, fosforylace, prenylace
Glykosylace
Fosforylace
Prenylace
Posttranslační modifikace může určovat lokalizaci
proteinu
např. prenylace usměrňuje Ras protein na vnitřní stranu
buněčné membrány
Acylace
Vazba GPI
Biotinylace
Methylace, karboxylace
Tvorba disulfidových vazeb: důležitý prvek
struktury proteinů
Protein disulfid reduktasa
1
2
2
Protein disulfid isomerasa
1
3
3
4
4
Protein 1
Protein 2
Skládání proteinů
Energetická bilance při skládání proteinů
Řízené skládání proteinů

Proteinový řetězec vzniklý translací je skládán
do aktivního tvaru molekulárními chaperony a
chaperoniny

Dva hlavní typy: Hsp60 a Hsp70

Hsp70 rozpoznává obnažené, nesložené regiony
řetězce nového proteinu, zejména hydrofobní
oblasti, váže se do nich a ochraňuje je dokud do
doby než dojde k příslušnému složení
Hsp60 katalyzuje aktivní skládání proteinů

Postup skládání proteinů
GroES-GroEL komplex




Hlavní chaperonin v Escherichia coli
GroEL je tvořen dvěma válcovými 60 kDa
podjednotkami skládajícími se každá ze sedmi
domén; GroES tvoří „víčko“ komplexu
Nascentní protein se váže reverzibilně na vnitřní
stěny válce, pokaždé za dodání energie
hydrolýzou ATP dochází ke změnám jeho struktury,
až je nakonec jeho složená struktura uvolněna z
komplexu GroES-GroEL
Ke kompletnímu vytvoření finální struktury je třeba
značné množství energie (> 100 ATP).
Struktura GroES-GroEL komplexu
Translokace proteinů

Důležitý proces pro membránové proteiny a
proteiny vylučované (sekretované) mimo buňku

Tyto proteiny jsou syntetizovány s vedoucím
peptidem, který obsahuje signální sekvenci

Signální sekvence 16-30 aminokyselin obsahuje
bazický N-konec, centrální doménu 7-13
hydrofobních residuí a nehelikální C-konec

Signální sekvence směruje nově syntetizovaný
protein do předurčené organely v buňce nebo do
mimobuněčného prostoru
Signální sekvence
Translokace proteinů

Proteiny jsou tvořeny jako preproteiny obsahující
domény, které se chovají jako třídící signály

Membrány účastnící se translokace proteinů
obsahují na cytosolické straně specifické
receptory

Translokasy katalyzují průchod proteinů přes
membrány za spotřeby energie (ATP, GTP,
iontový gradient)

Preproteiny se váží na chaperony aby nedošlo k
jejich skládání před translokací
Transport proteinů v prokaryotech

Všechny necytoplasmické proteiny musí být
translokovány

Vedoucí peptid zabraňuje skládání proteinu tak,
že molekulární chaperony s ním mohou
interagovat

Vedoucí peptid také nese rozpoznávací signál
pro translokační systém

Specifická peptidasa odštěpí vedoucí sekvenci
poté co je protein správně translokován
Třídění proteinů v eukaryotní buňce




Eukaryotní buňky obsahují mnoho kompartmentů
oddělených membránami
Většina (ale ne všechny) signální sekvence jsou N-koncové,
které jsou odštěpovány
Rozložení náboje, polarity a sekundární struktura signální
sekvence, spíše než samotná sekvence aminokyselin, řídí
translokaci proteinu do příslušné organely nebo membrány
Syntéza sekrečních a membránových proteinů probíhá za
současné translokace přes membránu endoplasmického
retikula (ER)
Sekreční dráha v eukaryotní buňce
Procesy probíhající na membráně ER

Jakmile je signální sekvence vytvořena
ribosomem, je zachycena signal recognition
particle (SRP) a zavedena na membránu ER

Zde se naváže na SRP receptor

SRP disociuje za spotřeby GTP

Syntéza proteinu pokračuje a protein postupuje
do ER nebo na ER membránu, signální sekvence
je odštěpena
Transport proteinů do ER
Translokace proteinů u eukaryot
ER
Signální
peptidasa
Cytoplasma
mRNA
Tvorba transmembránových proteinů
ER
Signální
peptidasa
Cytoplasma
mRNA