Post-translationell modifikasjon
Post-translationell proteinmodifikasjon ( PTM ) er endringer i proteiner som oppstår etter oversettelse . De fleste utløses av organismen eller av selve cellene.
Proteiner er ofte involvert i disse prosessene, ved å modifisere gener ( modifiserende gener ) er kodet. Genproduktene til slike modifikasjonsgener kan dannes eller funksjonaliseres avhengig av miljøfaktorer og påvirke proteiner tilsvarende.
Mens noen av prosessene foregår direkte på opprinnelsesstedet, finner andre sted i visse celleorganeller, mens andre foregår utenfor den produserende cellen.
I tillegg til tilsiktede proteinendringer, forekommer imidlertid også uønskede proteinendringer. Forutsatt at transkripsjons- og translasjonsmaskineriet fungerer når de transkriberer genene via mRNA til proteinene med feilrater på 1/1000 nukleotider eller 1/10 000 aminosyrer, vil inkorporering av feil aminosyrer produsere betydelige mengder feiltranslaterte polypeptidkjeder. Andelen feiltranslaterte proteiner, som faktisk ikke endres etter translasjonelt, men cotranslasjonalt, kan økes ved tilstedeværelse av streptomycin (forstyrrelse av ribosomet ) eller ved mangel på individuelle aminosyrer.
I tillegg kan proteinkjeder bli skadet, endret eller denaturert av radikaler , høyenergistråling eller andre proteiner (se prioner ) og danner foldende isoformer som ikke lenger tilsvarer den opprinnelige konformasjonen og ikke kan oppfylle den tiltenkte funksjonen.
Kategorier av endring etter translasjon
Celler har mange muligheter for å bearbeide og endre proteiner. For å gjøre dette har de et stort antall enzymer som er spesielt dannet av cellen for proteinmodifisering. Proteinmodifiseringsprosesser kan finne sted konstituerende eller de kan påvirkes av miljøpåvirkninger eller andre parametere. Modifikasjonen kan være N - eller C- terminalen eller en sidekjedemodifikasjon utført. Omtrent 300 forskjellige endringer etter translasjon er beskrevet. Følgende prosesser, som fører til nye proteinarter, ble analysert:
Spin-offs
- Spaltning av N- terminal formylrest ved deformylase . Hvert nysyntetiserte protein (i prokaryoter ) inneholder i utgangspunktet et N- terminal formylmetionin (metionin i eukaryoter ), som alltid blir innlemmet først under translasjon, og hvis formylrest blir deretter splittet av deformylasen. Eventuelle formylrester som fremdeles er til stede indikerer at syntesen av proteinmolekylet nettopp er avsluttet.
- spaltingen av metionylresten ved N- terminalen av nysyntetiserte proteiner med metionylaminopeptidase . Hos bakterier ble det observert at størrelsen på følgende aminosyre påvirker spaltningsadferden til N- terminal metionin. Jo større den andre aminosyren er, desto mindre sannsynlig er det at startmetioninet blir delt opp.
- målrettet splitting av signalsekvenser (for eksempel protokollagen til kollagen)
- selektiv kutting av delsekvenser ( f.eks. proinsulin til insulin, generelt forløperproteiner )
- Proteininaktivering og fragmentering ved proteolyse som involverer proteaser
Uorganiske grupper
- Fosforylering av proteinkinaser for å danne fosfoproteiner
- Hydroksylering av prolinrester til hydroksyprolinrester (hovedsakelig i kollagen , men også i elastin , argonaut 2 , hypoksiindusert faktor α, etc.)
- Hydroksylering av lysinrester til hydroksylysinrester (ofte utgangspunkt for glykosylering, i kollagen også for påfølgende tverrbindinger)
- Jodering og bromering , v. en. i bløtdyr, bovint neuropeptid B
- nitrering
- S-nitrosylering
- Sulfasjon
Organiske grupper
- Glykosyleringer ( glykoproteiner ); N- glykosid i endoplasmatisk retikulum , O- glykosid i Golgi-apparatet , f.eks. B. fukosylering , mannosylering og sialylering , C- glykosid som C- annosylering
- Formylering i prokaryoter i formylmetionin
- Acetylering av acetyltransferaser på lysiner , f.eks. B. Histonacetyltransferase
- Propionylering
- Butylering
- Krotonylering
- Malonylering
- Glutarylering
- Succinylering på lysiner med succinat
- Sukkinering på cysteiner
- Vedlegg av en citrullinrest ( CXCL10 , filaggrin , flere histoner )
- Metylering , f.eks. B. Asymmetrisk dimetylarginin , histonmetyltransferaser på lysiner
- Biotinylering
- Amidering , f.eks. B. ved C- terminalen
- Ubiquitinylation på lysiner for proteolyse
- SUMO-proteiner ( Small Ubiquitin-related Modifier ) for proteolyse
- Pupylering på lysiner for proteolyse i prokaryoter
- Urmylering
- Neddylation
- Sampylering i archaea
- ADP-ribosylering , f.eks. B. av poly (ADP-ribose) polymerase 1
- Tilsetning av glutation via en disulfidbro ( beta-krystallin , glutaredoksin-2 )
- Binding til kinoner , hovedsakelig innen elektrontransport
- Flavin-modifikasjoner, f.eks. B. flavin-mononukleotid eller flavin-adenin-dinukleotid
- Heme- modifikasjoner, f.eks. B. Heme C på lysiner
- Retinyliden-modifikasjon som en Schiff-base fra retinal i opsins
- Adenylering
Organiske lipidgrupper
Disse lipidankermodifikasjonene forårsaker adsorpsjon til cellemembranen .
- GPI-anker
- Lipidmodifikasjoner ved prenylering til lipoproteiner , f.eks. B. Farnesylering , Geranylgeranylering
- Lipidmodifikasjoner ved langkjedet acylering med fettsyrer til lipoproteiner , f.eks. B. Palmitoylering og Myristoylering
- Lipoic syre modifikasjon, f.eks B. på pyruvatdehydrogenase av lipoatproteinligasen
Legge til bindinger
- dannelsen av disulfidbroer mellom nærliggende cysteinrester til cystin (som insulin )
- endringen i folding av chaperones
- dannelsen av proteinkomplekser fra underenheter (som hemoglobin)
- dannelsen av faste strukturer via kovalente tverrbindinger (for eksempel kollagenfibriller)
- Dannelse av en isopeptidbinding , f.eks. Under blodpropp
- Dannelse av en tioesterbinding mellom Cys og Asn / Gln (inkludert komplementkomponent C3 )
- Dannelse av en tioeterbinding mellom Cys og Ser / Thr ( amatoksiner og andre)
Binding til større molekyler
- koblingen med koenzymer og protesegrupper (f.eks. hem + hemoglobin)
- Kovalent binding til DNA og RNA (bare virus )
- kovalent forankring til peptidoglykaner i bakteriecellevegger
Endring av individuelle aminosyrer
- L- / D- isomerisering : endringen av en L- aminosyre til D- aminosyre , blitt etablert i flere dyregrupper (unntatt giftene amfibier , leddyr , bløtdyr og platypus )
- Vitamin K- avhengig karboksylering av en glutamatrest til γ-karboksyglutamat (koagulering og forkalket vev) av γ-glutamylkarboksylase
- Konvertering av lysin til hypusin ( N -ε- (4-aminobutyl) lysin). Bare kjent protein: eIF-5A
- Oksidasjon av individuelle aminosyrerester (krystallinsk)
- Ringlukking av glutaminsyre til pyroglutaminsyre
- Dannelse av formylglycin av cystein ved sulfataser
Diverse
- Dannelse av en stabil radikal (bakterier)
- bindingen ( kompleksdannelse ) av ioner og stoffer med lav molekylvekt
litteratur
- H. Lin, X. Su, B. He: Proteinlysinacylering og cysteinsuksinering av mellomprodukter av energimetabolisme. I: ACS kjemisk biologi. Volum 7, nummer 6, juni 2012, ISSN 1554-8937 , s. 947-960, doi : 10.1021 / cb3001793 , PMID 22571489 , PMC 3376250 (fri fulltekst).
weblenker
- UniProt nøkkelord: PTM
- UniProt: Kontrollert ordforråd av posttranslasjonale modifikasjoner (PTM)
Individuelle bevis
- ^ S. Lee: Post-translationell modifisering av proteiner i toksikologisk forskning: fokus på lysinacylering. I: Toksikologisk forskning. Volum 29, nummer 2, juni 2013, s. 81–86, doi : 10.5487 / TR.2013.29.2.081 , PMID 24278632 , PMC 3834447 (fri fulltekst).