دزآزما

اکثر پروتئین ها برای بدست آوردن نقش عملی خود تحت پردازش پس از ترجمه قرار میگیرند که شامل چهار نوع است:

1-تاخوردگی پروتئین: پلی پپتید تا زمانی که به واسطه تا خوردگی ساختمان سوم طبیعی خود  را پیدا نکند، غیر فعال است.

2- برش پروتئولیتیکی: پردازش برخی از پروتئین ها با برش آنها توسط آنزیم هایی به نام پروتئازها صورت می گیرد،این برش ها ممکن است شامل برداشت قطعه ای از یک یا هر دو انتهای پلی پپتید باشد که نتیجه آن ایجاد پروتئین کوتاه میباشد.همچنین ممکن است پروتئاز پلی پپتید ها را به چند قطعه مختلف ببرند،به گونه ای که تمام یا برخی از قطعات دارای  فعالیت باشند.

3-تغییر شیمیایی:ممکن است یک اسید آمینه منفرد در پلی پپتید با اتصال گروه های جدید تغییر یابد.

4-پیرایش اینتئین:اینتئین ها توالی های بینابینی در برخی پروتئین ها هستند که باید برداشته شوند تا اگزتئین ها به منظور فعال شدن پروتئین به یکدیگر متصل شوند.

معمولا پردازش های فوق باهم رخ میدهند

در شکل دیگر ممکن است واقعه برش یا تغییر شیمیایی احتمالا به عنوان جزئی از مکانیسم تنظیمی پس از تاخوردگی پروتئین رخ دهد وباعث شود یک پروتئین تا خورده اما غیر فعال را به شکل فعال در آورد.

تا خوردگی پروتئین:

کلیه اطلاعات مورد نیاز برای تا خوردگی صحیح پلی پپتی جهت ایجاد ساختمان سه بعدی در توالی اسید آمینه های آن نهفته است.

تا خوردگی پروتئین در سلول به کمک چاپرون های مولکولی انجام می شود.

بیشترین اطلاعات ما درباره تا خوردگی پروتئین در سلول با کشف چاپرون ها انجام شد.

چاپرون ها مولکول هایی هستند که به تا خوردگی سایر پروتئین ها کمک می کنند.

چاپرون های مولکولی را می توان به دو گروه تقسیم کرد:

1-چاپرون های Hsp70 :شامل پروتئین Hsp70  وGrp E می باشد.

2- چاپرونین ها: که نوع اصلی آن یعنی کمپلکس Gro EL/Gro ES در باکتری ها ویوکاریوت ها وجود دارد اما Tric فقط در یوکاریوت ها وجود دارد.

چاپرون های مولکولی ساختمان سوم پروتئین را تعیین نمی کنند وفقط به پروتئین ها در دستیابی به ساختمان صحیح خود کمک می کنند.

خانواده Hsp 70 به نواحی هیدروفوبی پروتئین های تانخورده متصل می شود  و آن را در حالت باز نگه می دارد وبا تنظیم تماس بین قسمت هایی از پلی پپتید که در پروتئین تانخورده با یکدیگر میانکنش دارند به تا خوردگی پزوتئین ها کمک می کنند، پروتئین Hsp 70 مکررا به پلی پپتید متصل وازآن جدا می شود وهر چرخه نیاز به صرف انرژی دارد که از هیدرو لیزATP تا مین می گردد.بنابراین فعالیت ATPase نیز دارد.

چاپرون های Hsp70 علاوه بردخالت درتا خوردگی پروتئین ها در سایر روند هایی که نیاز به در بر گرفتن نواحی هیدروفوبیک پروتئین ها می باشد نیز نقش دارند،مانند انتقال ازمیان غشاها،برقراری ارتباط بین پروتئین ها در کمپلکس های چند زیرواحدی وتجمع زدایی پروتئین هایی که بر اثر حرارت تخریب شده اند.

عملکرد چاپرونین ها کاملا متفاوت است، کمپلکس Gro EL/Gro ES یک ساختمان چند زیرواحدی را تشکیل می دهند که شبیه یک گلوله توخالی است وحفره مرکزی آن دارای فعالیت می باشد،یک پروتئین واحد وتا نخورده وارد حفره شده وتا میخورد، مکانیسم این عمل ناشناخته است

برخی از محققین عقیده دارند که این حفره پروتئین هایی را که به شکل نادرست تا خورده اند را باز می کند وآنها را به سیتوپلاسم بازمی گرداند تا دوباره تاخوردگی صحیح را کسب نمایند.

با اینکه هردو گروه چاپرون ها در یوکاریوت ها وجوددارد اما به نظر میرسد که اساس تا خوردگی پروتئین در یوکاریوت هابر پروتئین های Hsp70 استوار است واین موضوع در باکتری ها نیز صدق می کند.

پردازش با برش پروتئولیتیکی:

برش پروتئولیتیکی دو عملکرد مختلف درپردازش پس از ترجمه پروتئین دارد

-برداشت قطعات کوچکی از پلی پپتید در انتهای N ویاC  وایجاد مولکول کوتاه تری که با تاخوردگی فعال می شود.

-برش مولتی پروتئین ها به قطعاتی که تمام یا برخی از آنها فعال می باشند.

این وقایع در یوکاریوت ها شایعتر از پروکاریوت ها هستند.

برش انتهای پلی پپتید ها:

پردازش با برش به طور شایع در پلی پپتید های ترشحی که وجود آنها برای سلول تولید کننده آن زیان آوراست دیده می شود،مانند ملیتین که فراوانترین پروتئین درزهرزنبور عسل است.

پردازش مشابهی نیز در انسولین رخ می دهد.

پردازش پروتئولیتیکی پلی پروتئین ها:

برخی پروتئین ها به صورت پلی پروتئین سنتز می شوند،یعنی پلی پپتید طویلی که در آن چند پروتئین کامل به طور متوالی به یکدیگر متصل شده اند.برش پلی پروتئین پروتئین های منفرد را آزاد می کند که ممکن است دارای عملکرد های بسیارمتفاوتی باشند.

مثل پروتئین پرواپیوملانوکورتین.

3-پردازش با تغییرشیمیایی:

ساده ترین نوع تغییرات شیمیایی اضافه شدن یک گروه کوچک(مانند استیل،متیل یا فسفات)به زنجیره جانبی یک اسید آمینه یا به گروه های آمینویا کربوکسیل انتهایی پلی پپتید است.بیش از1500 اسید آمینه تغییر یافته در پروتئین های مختلف ثبت شده است به گونه ای که هریک از تغییرات به صورت بسیار اختصاصی انجام می شوند.

تغییرات شیمیایی اغلب نقش مهمی در تعین فعالیت بیوشیمیایی دقیق پروتئین هدف دارند

تغییرات شیمیایی دارای چندین نقش تنظیمی دیگر نیز می باشند،به ویژه از فسفریلاسیون برای فعالسازی بسیاری از پروتئین های دخیل در انتقال پیام استفاده میشود.

گلیکوزیلاسیون شکل پیچیده تری از تغییرات شیمیایی است وشامل اتصال زنجیره جانبی بزرگ کربوهیدرات به پلی پپتید ها است.

دو نوع گلیکوزیلاسیون وجود دارد:

1. گلیکوزیلاسیون o-linked :اتصال زنجیره جانبی قند گروه هیدروکسیل اسید آمینه سرین یا ترئونین است.
2. گلیکوزیلاسیون n-linked:اتصال زنجیره جانبی قند به گروه آمینوی زنجیره جانبی آسپارژین است.

نوع دیگرتغییرات پیچیده شیمیایی اتصال زنجیره های بلند لیپیدها اغلب به اسید آمینه سرین یا سیستئین است.این روند آسیلاسیون نامیده می شود ودر بسیاری از پروتئین هایی که با غشا ارتباط دارند رخ میدهد.

بیوتینیلاسیون یکنوع تغییر شیمیایی است که فراوانی کمتری دارد ودر آن یک مولکول بیوتین به تعداد اندکی آنزیم متصل می شود،این آنزیم ها نقش کربوکسیلاسیون اسیدهای آلی مانند استات وپرو پیونات را بر عهده دارند.

4- اینتئین ها:

آخرین نوع پردازش پس از ترجمه،پیرایش اینتئین ها است.این روند شکل پروتئینی پیرایش اینترون در پیش RNAها می باشد که از آن گسترده تر است.

اینتئین ها قطعاتی پروتئینی هستند که بلا فاصله پس از ترجمه از داخل پروتئین برداشته شده ودو قطعه ی خارجی یا اگزتئین ها به یکدیگر متصل می شوند.

اینتئن ها اکثرا در باکتری ها وآرکئی ها وجود دارند.اما دریوکاریوت های پست تر نیز یافت می شوند،در چند مورد محدود بیش از یک اینتئین در یک پروتئین واحد وجود دارد.

تجزیه پروتئین ومسیر Ubiquitination

سلول برای تجزیه پروتئین های خود دو مسیر داخل سلولی وخارج سلولی دارد.

1-مسیر خارج سلولی سیستم هضمی پروتئازها است که پروتئین های موجود در روده را به پلی پپتید ها وپپتید هلی کوچکتر ودر نهایت واحد های آمینو اسیدی می شکندو نیازبه مصرف انرژی ندارد.این پروتئاز ها شامل:تریپسین ،کیموتریپسین،کربوکسی پپتیدازهاو آمینو پپتیدازها هستند.

1. مسیر داخل سلولی:

دوره زندگی پروتئین های داخل سلولی بسیارکوتاه است.سلول ها چندین مسیرپروتئولیتیک داخل سلولی را برای تجزیه این پروتئین ها وهمچنین پروتئین های دناتوره ویا misfold شده وحتی پروتئین های نرمالی که غلظتشان در سلول افزایش یافته دارند.یک مسیر داخل سلولی آنزیم های لیزوزومی می باشند که با خاصیت اسیدی خود باعث تجزیه این پروتئین ها می شوند.

بهترین مسیر شناخته شده مسیر با واسطه پروتئین یوبی کوئیتین (ubiquitin) میباشد.که خود شامل دو مرحله است ویک کمپلکس سه آنزیمی در آن دخالت میکند.

پروتئین یوبی کوئیتین به عنوان یک پروتئین کوچک (8/5kd) موجود درتمامی سلول های یوکاریوتی دنباله ای است که پروتئین ها را برای تخریب توسط پروتئازوم ها آماده می کندو به عنوان پیام مرگ شناخته شده است.

سه آنزیم در اتصال یوبیکوئیتین به یک پروتئین دخالت دارند:

1. آنزیم فعال کننده یوبیکوئیتین یا E₁
2. آنزیم کنژوگه کننده یوبیکوئیتین یاE₂
3. آنزیم یوبی کوئیتین لیگاز یاE₃

مکانیسم عمل:ابتدایک یوبیکوئیتین از طریق انتهای کربوکسیل به E₁ اتصال می یابد.سپس این یوبی کوئیتین فعال شده به یک گروه سولفیدریل در E₂ جابه جا می شود.در نهایت E₃ انتقال یوبی کوئیتین از E₂به پروتئین هدف را کاتالیز می کند.این واکنش ها چندین مرتبه تکرار می شود تا چندین مولکول یوبیکوئیتین به پروتئین هدف متصل می شود ودر نهایت این زنجیره پلی یوبیکوئیتینه شده در اختیار پروتئازوم قرار می گیرد.

پروتئازوم کمپلکس چند زیرواحدی واستوانه ای شکل است. پروتئین هدف تجزیه شده ودر نهایت مولکول های یوبی کوئیتین دست نخورده باقی می مانند.پروتئین ها برای تجزیه باید دارای یک توالی خاص آمینواسیدی باشند.