Posttranslaciona modifikacija
Posttranslaciona modifikacija (PTM) je hemijska modifikacija proteina nakon njegove translacije. To je jedan od kasnijih koraka biosinteze velikog broja proteina.
Protein je lanac aminokiselina. Tokom sinteze proteina, 20 različitih aminokiselina mogu biti inkorporirane u proteine. Nakon translacije, posttranslacione modifikacije aminokiselina proširuju opseg funkcija proteina, putem vezivanja drugih biohemijskih funkcionalnih grupa, kao što su acetat, fosfat, razni lipidi i ugljeni hidrati. Time se menja hemijska priroda aminokiselina.
Isto tako, enzimi mogu da odstrane aminokiseline sa amino kraja proteina, ili da preseku peptidni lanac u sredini. Na promer, peptidni hormon insulin se preseca dva puta, nakon što su formirane disulfidne veze i propeptid je uklonjen iz sredine lanca. Rezultujući protein se sastoji od dva polipeptidna lanca vezana disulfidnim vezama. Većina nascentnih polipeptida počinje sa aminokiselinom metioninom zato što iRNK "start" kodon je takođe kod za ovu aminokiselinu. Ona je obično uklonjena tokom procesa posttranslacione modifikacije.
Druge modifikacije, kao što je fosforilacija, su deo zajedničkog mehanizma za kontrolu ponašanja belančevina, na primjer aktivacija ili dezaktivacija enzima.
Posttranslaciona modifikacija proteina se može ustanoviti masenom spektrometrijom ili Eastern blotting metodom.
Dodavanje funkcionalnih grupa
uredi
In vivo dodavanje
uredi- acilacija, npr. O-acilacija (estri), N-acilacija (amidi), S-acilacija (tioestri)
- acetilacija, dodavanje acetil grupe, bilo na N-terminus[2] proteina ili na ostatke lizina[3]. Vidi isto acetilaciju histona[4][5]. Reverzna reakcija se naziva deacetilacija.
- formilacija
- lipoilacija, dodavanje lipoatne (C8) funkcionalne grupe
- miristoilacija, dodavanje miristata, C14 zasićene kiseline
- palmitoilacija, dodavanje palmitata, C16 zasićene kiseline
- alkilacija, dodavanje alkil grupe, npr. metil, etil
- metilacija dodavanje metil grope, obično na lizin ili arginin ostatke. Reverzna reakcija se zove demetilacija.
- izoprenilacija or prenilacija, dodavanje izoprenoidne grupe (npr. farnezol i geranilgeraniol)
- amidacija na C-terminusu
- dodavanje aminokiselina
- arginilacija, tRNK-posredovano dodavanje
- poliglutamilacija, kovalentno vezivanje ostataka glutaminske kiseline za tubulin i neke druge proteine.[6]
- poliglicilation, kovalentno vezivanje jednog od više od 40 ostataka glicina za tubulinski C-terminus
- formiranje diftamida
- gama-karboksilacija zavisna od vitamina K[7]
- glikozilacija, dodavanje glikozil grupe na bilo asparagin, hidroksi-lizin, serin, ili treonin, čime se formira glikoprotein. Razlikuje se od glikacije, koja se smatra dodavanjem šećera bez enzimskog posredovanja.
- polisijalilacija, dodavanje polisijalinske kiseline
- glipijacija, formiranje glikozilfosfatidilinozitol (GPI) ankera
- hem grupa može biti kovalentno vezana
- hidroksilacija
- formiranje hipuzina (na konzerviranom lizinu u EIF5A i AIF5A)
- jodinacija (npr. tiroidnih hormona)
- nukleotidi ili njihovi derivati mogu da budu kovalentno vezani
- adenilacija
- ADP-ribozilacija
- Dodavanje flavina
- nitrozilacija
- S-glutationilacija
- oksidacija
- fosfopanteteinilacija[8][9], dodavanje 4'-fosfopanteteinil grupe koenzima A, na primer u biosintezi masnih kiselina, poliketida, ne-ribozomalnih peptida i leucina
- fosforilacija, dodavanje fosfatne grupe, obično na serin, tirozin, treonin ili histidin
- formiranje piroglutamata
- sulfacija, dodavanje sulfatne grupe na tirozin.
- selenolacija (kotranslaciona inkorporacija selena u selenoproteine)
In vivo dodavanje bez enzimskog posredovanja
uredi- glikacija, dodavanje molekula šećera na proteine .
In vitro dodavanje bez enzimskog posredovanja
uredi- biotinilacija, acilacija konzerviranih ostataka lizina biotinom
- pegilacija
Dodavanje drugih proteina ili peptida
uredi- ISGilacija, kovalentno vezivanje za ISG15 protein (Interferon-stimulisani gen 15)[10]
- SUMOilacija, kovalentno vezivanje za SUMO protein (engl. Small Ubiquitin-related MOdifier)[11]
- Ubikvitinacija, kovalentno vezivanje za protein ubikvitin.
- Nedilacija, kovalentno vezivanje za nedd[12]
Promena hemijskog karaktera aminokiselina
uredi- citrulinacija, ili deiminacija, konverzija arginina u citrulin
- deamidacija, konverzija glutamina u glutaminsku kiselinu, ili asparagina u Asparaginsku kiselinu
- eliminilacija, konverzija u alkene beta-eliminacijom fosfotreonina i fosfoserina, ili dehidracija treonina i serina kao i dekarboksilacija cisteina[13]
Strukturne promene
uredi- disulfidni mostovi, kovalentna veza dva cisteina
- proteolitičko presecanje, presecanje proteina na peptidnoj vezi
- racemizacija prolina prolil izomerazom
Reference
uredi- ↑ Gramatikoff K. in Abgent Catalog (2004-5) p.263
- ↑ Polevoda B, Sherman F (2003). „N-terminal acetyltransferases and sequence requirements for N-terminal acetylation of eukaryotic proteins”. J Mol Biol 325 (4): 595–622. DOI:10.1016/S0022-2836(02)01269-X. PMID 12507466.
- ↑ Yang XJ, Seto E (2008). „Lysine acetylation: codified crosstalk with other posttranslational modifications”. Mol Cell 31 (4): 449–61. DOI:10.1016/j.molcel.2008.07.002. PMC 2551738. PMID 18722172.
- ↑ Bártová E, Krejcí J, Harnicarová A, Galiová G, Kozubek S (2008). „Histone modifications and nuclear architecture: a review”. J Histochem Cytochem 56 (8): 711–21. DOI:10.1369/jhc.2008.951251. PMC 2443610. PMID 18474937.
- ↑ Glozak MA, Sengupta N, Zhang X, Seto E (2005). „Acetylation and deacetylation of non-histone proteins”. Gene 363: 15–23. DOI:10.1016/j.gene.2005.09.010. PMID 16289629.
- ↑ Eddé B, Rossier J, Le Caer JP, Desbruyères E, Gros F, Denoulet P (1990). „Posttranslational glutamylation of alpha-tubulin”. Science 247 (4938): 83–5. DOI:10.1126/science.1967194. PMID 1967194.
- ↑ Walker CS, Shetty RP, Clark K, et al. (2001). „On a potential global role for vitamin K-dependent gamma-carboxylation in animal systems. Evidence for a gamma-glutamyl carboxylase in Drosophila”. J. Biol. Chem. 276 (11): 7769–74. DOI:10.1074/jbc.M009576200. PMID 11110799.
- ↑ Weinreb PH, Quadri LE, Walsh CT, Zuber P (February 1998). „Stoichiometry and specificity of in vitro phosphopantetheinylation and aminoacylation of the valine-activating module of surfactin synthetase”. Biochemistry 37 (6): 1575–84. DOI:10.1021/bi9719859. PMID 9484228.
- ↑ Broadwater JA, Fox BG (April 1999). „Spinach holo-acyl carrier protein: overproduction and phosphopantetheinylation in Escherichia coli BL21(DE3), in vitro acylation, and enzymatic desaturation of histidine-tagged isoform I”. Protein Expression and Purification 15 (3): 314–26. DOI:10.1006/prep.1998.1016. PMID 10092491.
- ↑ Malakhova, Oxana A.; Yan, Ming; Malakhov, Michael P.; Yuan, Youzhong; Ritchie, Kenneth J.; Kim, Keun Il; Peterson, Luke F.; Shuai, Ke; and Dong-Er Zhang (2003). „Protein ISGylation modulates the JAK-STAT signaling pathway”. Genes & Development 17 (4): 455–60. DOI:10.1101/gad.1056303. PMC 195994. PMID 12600939.
- ↑ Van G. Wilson (Ed.) (2004). Sumoylation: Molecular Biology and Biochemistry Arhivirano 2005-02-09 na Wayback Machine-u. Horizon Bioscience. ISBN 0-9545232-8-8.
- ↑ Wu JT, Lin HC, Hu YC, Chien CT (October 2005). „Neddylation and deneddylation regulate Cul1 and Cul3 protein accumulation”. Nature Cell Biology 7 (10): 1014–20. DOI:10.1038/ncb1301. PMID 16127432.
- ↑ Brennan DF, Barford D (2009). „Eliminylation: a post-translational modification catalyzed by phosphothreonine lyases”. Trends in Biochemical Sciences 34 (3): 108–114. DOI:10.1016/j.tibs.2008.11.005. PMID 19233656.