Chaperone là gì

     

Nguyên lý cơ bản của vấn đề này bên trong câu nói “Chức năng bắt nguồn từ cấu tạo lập thể, và cấu trúc lập thể do bao gồm trình trường đoản cú amino acid quyết định”. Thực tế, chuỗi protein vội nếp thành các kết cấu lập thể đặc điểm nhờ những phân tử xúc tác phức tạp. Cấu trúc này được giữ bình ổn bởi nhiều loại tương tác không cùng hóa trị giữa các amino acid.

Bạn đang xem: Chaperone là gì

Bạn đã xem: Chaperone là gì

Trong chương này, họ sẽ nghiên cứu lần lượt từng bậc tổ chức triển khai của protein để có thể hiểu sâu hơn giải pháp thức hoạt động vui chơi của protein trong các phản ứng sinh học.

Cấu trúc bậc 1: Amino acid mạch thẳng

Trong protein, các amino acid gắn kết với nhau trải qua liên kết amide cùng hóa trị, link này được call là liên kết peptide, chúng chế tạo thành chuỗi mạch thẳng, ko phân nhánh. Đôi khi cũng có các link disulfide nối cùng hóa trị nối những mạch phụ (nhóm R) lại với nhau. Một đầu của protein bao gồm nhóm amin tự do (không sản xuất liên kết) được hotline là đầu N, và đầu kia gồm nhóm carboxyl tự do gọi là đầu C.

Cấu trúc bậc 1 của protein là sự xếp mạch trực tiếp một cách đơn giản, form size được tính bằng đơn vị chức năng Dalton,. Phân tử khối trung bình qui ước của mỗi amino acid là 113, vì thế ta rất có thể dùng giá trị này để cầu lượng được số bộ phận amino acid của một protein cùng ngược lại.


*

Hình 7.1:Mô tả cấu tạo thẳng (2D cùng 3D) của chuỗi polypeptide.

Cấu trúc bậc 2: Thành phần chế tác thành bản vẽ xây dựng trung tâm, đặc trưng nhất của protein

Đây là biện pháp sắp xếp không gian bền của những vùng trong chuỗi polypeptide (tạo thành cấu tạo bậc 1). Số đông đoạn này kết nối với nhau thông qua liên kết Hydrogen. Tùy theo trình tự, mỗi chuỗi polypeptide có thể chứa đựng nhiều kiểu kết cấu bậc 2 trên những vùng. Các cấu trúc bậc 2 cơ bản là:

Xoắn α


*

*

*

*

Hình 7.4: Mô tả cấu tạo ngoặt β (Theo màu sắc Atlas of Biochemistry 2ed – Koolman)

Thuật ngữ cuộn ngẫu nhiên dùng để làm chỉ những phần bao gồm tính năng động cao và không có kết cấu lập thể cố định và thắt chặt trong chuỗi polypeptide. Thuật ngữ bất qui tắc ám chỉ những phân đoạn polypeptide không chế tạo thành những cấu tạo trên, nhưng bằng phương pháp nào kia có làm ra bền và xác định.

Có khoảng 60% chuỗi polypeptide của protein bao gồm dạng xoắn α và phiến β, phần còn lại mang cấu tạo cuộn với ngoặt. Bởi vì đó, xoắn α cùng phiến β là các thành phần chống đỡ phía bên trong quan trọng của protein.

Xoắn α là 1 trong những phân đoạn polypeptide tất cả kiểu cấp nếp, mạch size xoắn lại. Ở kết cấu này, hầu hết O của nhóm –CO– của amino acid nàysẽ tạo liên kết H cùng với H thuộc team –NH– của amino acid kế cận(trừ đầu tận cùng không tạo links với nhau, vì vậy tạo cấu tạo dạng chuỗi). Kiểu thu xếp có chu kì này chế tạo thành cấu trúc xoắn từ trên đầu amin cho đầu carboxyl vì toàn cục chất cho link hydro gồm cùng chiều từ bên trên xuống dưới,cũng do này mà mỗi vòng xoắn đựng 3,6 amino acid.

Cơ cấu này bởi vì Linus Pauling đề xuất, biện pháp tạo mong nối Hydrogen này làm cho vòng xoắn α bền chắc và đồng thời xác định tính hóa học kị nước của xoắn. Vào dung dịch, xoắn ưa nước thường nằm ở vị trí bề mặt, nơi chúng rất có thể tương tác với môi trường nước, vào khi các xoắn né nước thường xuyên vùi vào vào lõi của protein cấp nếp. Hiện tượng này phân tích và lý giải tại sao một đội hợp vòng xoắn α như thụ thể liên kết với protein G (GPCR) bao gồm thể đổi khác hình dạng sau khi liên kết với ligand.

Phiến β là 1 phân đoạn ngắn và phần nhiều trải ra không còn cỡ. Trong kết cấu này, liên kết Hydrogen hình thành trong phiến giữa các nguyên tử nằm ở khung đầy đủ mạch β riêng rẽ biệt. Các mạch β riêng lẻ này có thể cùng phía bên trong một chuỗi polypeptide cùng kết nối thông qua những vòng dài hoặc ngắn, hoặc ở trên những chuỗi polypeptide khác nhau. Từ các điểm sáng trên, nhì hoặc những mạch β sắp xếp kề nhau, chế tạo thành tấm β hai chiều gần như xếp ly (hoặc điện thoại tư vấn là tấm xếp gồm nếp). Links Hydrogen trong mặt phẳng những phiến giữ mạch cùng với nhau và nhóm R gắn phía trên hoặc bên dưới mặt phẳng này. Giống hệt như xoắn α, phiến β có tính kim chỉ nan do chiều links peptide. Do đó, vào phiến xếp, các mạch β cạnh bên nhau nằm thuộc chiều (song song) hoặc ngược hướng (đối song song). Trong một trong những protein, phiến β tạo nên thành phần nền của hốc gắn hoặc lõi né nước; ở những protein xuyên màng, phiến β cuộn lại tạo thành lỗ trung trọng tâm ưa nước, được cho phép ion và tiểu phân tử đi qua.

Loại cấu tạo phiến β hiếm gặp mặt trên thụ thể tương tự như các kênh ion nhưng mà lại rất phổ biến trong enzyme. Điều kia được giải thích là vày lực nối Hydrogen liên phân tử trong cấu tạo này kha khá yếu nên tạo thành được sự biến hóa năng động lớn trong cấu trúc lập thể quan trọng cho buổi giao lưu của enzyme.


Hình 7.5: những motif kết cấu bậc 2 của protein.(a): Bàn tay EF là 1 motif xoắn-vòng-xoắn chứa hai xoắn nối cùng với nhau qua 1 vòng ngắn có thông số kỹ thuật đặc biệt và thông thường cho những protein. Trong protein thêm calcium như calmodulin, các nguyên tử Oxygen của 5 amino acid ở trong vòng nhiều acid aspartate với glutamate cùng một phân tử nước sẽ liên kết với ion Ca2+.(b): Motif ngón tay kẽm tồn tại trong nhiều protein thêm DNA giúp điều hòa phiên mã. Nhị phiến β (màu xanh domain authority trời) với một xoắn α (màu đỏ) giữ lại ion Zn2+ trải qua hai gốc cysteine với hai nơi bắt đầu histidine. Hai nơi bắt đầu cysteine luôn nằm tại địa điểm 3 và 6 trong lúc cặp histidine luôn nằm trên vị trí đôi mươi và 24 ở trong motif 25 nơi bắt đầu này.(c): Motif hai mạch xoắn cuộn tuy nhiên song hiện ra từ nhì xoắn α quấn quanh nhau. địa chỉ giữa những nhóm R kị nước (màu đỏ cùng xanh domain authority trời) cách quãng đều, dọc từ vùng giáp ranh giữa nhì chuỗi làm cho bền motif này. Mỗi xoắn α đựng trình từ lặp cỗ bảy đặc trưng với cội kị nước thường nằm tại vị trí 1 với 4 như chỉ ra rằng trong hình. Bản chất cuộn xoắn của motif cấu tạo này cụ thể hơn trong số xoắn cuộn dài.

Cấu trúc bậc 3: Polypeptide gấp nếp

Cấu trúc bậc 3 của protein là thông số kỹ thuật tổng thể của chuỗi polypeptide hay sắp xếp ba chiều của amino acid. Cấu tạo bậc 3 được gia công ổn định phần lớn bởi những tương tác kị nước giữa các nhóm R ko phân cực, link H giữa những nhóm R phân cực và những liên kết peptide. Những tương tác này tương đối yếu, bởi vì vậy cấu tạo bậc 3 không chắc nịch mà luôn luôn dao động nhỏ tuổi và liên tục. Biến chuyển thiên của kết cấu này đặc biệt đối với công dụng và cân bằng của protein nói chung và cấu tạo thụ thể nói riêng.

Dựa vào cấu tạo bậc 3 cơ mà protein có thể được phân nhiều loại thành tía loại:

Protein sợi


Hình 7.6:Minh họa cấu trúc bậc 3 của protein sợi.

Protein cầu


Hình 7.7: Minh họa cấu trúc bậc 3 của protein cầu

và protein xuyên màng


Hình 7.8: Minh họa cấu tạo bậc 3 của protein xuyên màng

Protein gai là phân tử lớn, dài, cứng và thường cấu trúc từ những trình từ ngắn tái diễn liên tiếp, sinh sản thành cấu trúc bậc 3 lặp đối chọi (xem cấu tạo của collagen). Protein sợi thường tụ thành những sợi lớn bao gồm nhiều protein và bọn chúng không tan trong nước, có vai trò phệ trong đi lại tế bào.

Protein ước thường đựng tập hòa hợp các cấu trúc bậc 2, phối hợp trong nước, vội vàng nếp chặt và không tồn tại hình ước hoàn hảo.

Protein xuyên màng được nhúng vào lớp phospholipid kép của màng tế bào.

3 các loại protein trên chưa hẳn lúc nào cũng được phân xác định rõ ràng. Một trong những protein cấu thành từ tổ hợp 2 tốt cả 3 loại này.

Các tổ hợp cấu tạo bậc 2 cùng bậc 3 khăng khăng được gọi là motif cấu tạo hay hình trạng gấp nếp. Motif cấu trúc góp phần hình thành cấu tạo tổng thể của toàn thể protein với mỗi nhiều loại motif cấu trúc thường triển khai một chức năng chung trong những protein không giống nhau (ví dụ với tè phân tử tốt ion, đặc trưng quan trọng đối với thụ thể). Những trình từ bậc 1 mã hóa mang lại một nhiều loại motif độc nhất định hoàn toàn có thể rất tương đương nhau. Hay là một motif trình từ bỏ chung hoàn toàn có thể tạo ra một motif cấu tạo lập thể chung. Tuy nhiên, cũng có thể có những trình tự rất khác nhau lại hoàn toàn có thể gấp nếp lại thành hầu hết motif cấu trúc chung. Đôi khi những motif trình tự ngắn cất một các loại amino acid lớn phi lý (proline, aspartate, glutamate, …) sẽ được gọi là miền.

Nhiều motif kết cấu sử dụng xoắn α. Một motif gắn calcium thịnh hành được gọi là tay EF (EF hand) sử dụng hai xoắn ngắn liên kết với nhau qua vùng vòng. Motif này lâu dài trong rộng 100 protein cảm biến dò độ đậm đặc calcium trong tế bào. Calcium gắn với nguyên tử Oxygen tại những gốc bảo đảm ở vùng vòng phụ thuộc vào vào độ đậm đặc Calcium cùng thường gây chuyển đổi hoạt tính của protein. Vì chưng đó, nồng độ calcium có thể điều kiển trực tiếp cấu tạo và chứng năng của protein. Protein thường áp dụng motif cấu trúc dạng xoắn – ngoặt – xoắn (helix – turn – helix) và xoắn – vòng – xoắn cửa hàng (basic helix – loop – helix, bHLH) để gắn DNA và thông qua đó điều hòa hoạt tính gene. Lấy ví dụ như như cấu trúc dạng ngón tay kẽm (zinc finger) nằm trong số protein gắn thêm DNA với RNA có cấu tạo 1 xoắnα với 2 xoắn β ở đối tuy nhiên gắn với nhau vày ion Zn2+ y như ngón tay.

Ngoài ra còn có các cấu trúc khác như “miền cấu trúc”, “miền chức năng”, … tuy vậy do không phía bên trong phạm vi nghiên cứu của đề tài cần không được kể ở đây.

Cấu trúc bậc 4: Protein kết hợp đa phân và tổng hợp thành đại phân tử

Cấu trúc bậc 4 tế bào tả con số và địa chỉ tương đối của những tiểu phần trong protein nhiều tiểu phần. Các protein nhiều tiểu phần hoàn toàn có thể cấu thành từ không ít tiểu phần:


Hình 7.9: Cấu trúc của insulin.

Đồng tốt nhất hay thuần độc nhất (homomeric)


Hình 7.11: Minh họa protein có những tiểu phần không nhất quán (hemoglobin)

Thông thường, những tiểu phần đơn nhất không có tính năng trừ khi bọn chúng lắp ráp thành protein đa tiểu phần. Trong một số trường hợp, protein nhiều tiểu phần sắp xếp tiểu phần kề nhau theo chuỗi phản bội ứng phải cho một tuyến phố tế bào và chính vấn đề đó làm tăng hiệu quả vận hành của chúng. Cấu trúc bậc tối đa này của protein là sự kết hợp các protein thành tổ hợp đại phân tử có kích thước và khối lượng lớn (trên 1 Mda cùng 30-300 nm). Tổng hợp đại phân tử với tính năng cấu trúc bao hàm capsid (bao bọc cỗ gen của virus) và những bó sợi khung tế bào (hình thành màng tế bào chất), chuyển động như máy bộ truyền tin, thực hiện số đông các vượt trình tinh vi trong quá trình truyền tin nội cùng ngoại bào, … Ví dụ cỗ máy phiên mã có vai trò tổng hòa hợp RNA thông tin (mRNA) từ khuôn DNA. Bộ máy này chứa RNA polymerase (protein nhiều tiểu phần) và ít nhất 50 yếu tắc khác, bao gồm các nhân tố phiên mã, protein thêm promoter, helicase, …

Hiệu quả vội nếp của protein: Chaperone & Chaperonin


Hình 7.12: cấu tạo 3D của Chaperonine

Các chất trở thành tính (pH, nhiệt độ, β-mercaptoethanol …) hoàn toàn có thể phá hủy các tương tác không cộng hóa trị của protein cùng làm trở nên tính protein. Bên dưới những đk biến tính như vậy, entropy tăng khi quần thể nhất quán chứa các phân tử vội nếp bị mất ổn định dịnh và gửi hóa thành những tập hợp đựng nhiều phân tử không vội vàng nếp (hay đổi thay tính). Tập hợp protein biến chuyển tính này sẽ tạo thành rất nhiều protein không có hoạt tính sinh học và thực tế chúng cũng ko tồn trên trong trạng thái tự nhiên và thoải mái (mặc mặc dù theo định hướng có cho tới 8n-1cấu hình).

Lời giải chính xác cho thực tế trên phía trong tập hòa hợp protein điện thoại tư vấn là chaperone. Chúng hỗ trợ cho protein cấp nếp. Chaperone có vai trò rất đặc trưng và có thể thấy điều này chính vì chúng được bảo tổn qua tiến hóa. Bao gồm 2 họ chaperone thường xuyên thấy:

-Chaperone phân tử lắp và định hình protein chưa gấp nếp hoặc đang phần nào vội vàng nếp vì thế ngăn chặn các protein này kết tụ cùng phân hủy.

-Chaperonin tạo thành thành hốc vội nếp nhỏ. Trong hốc này protein không gấp nếp bị cô lập, đem về thời gian và môi trường xung quanh thích hợp nhằm nó vội nếp thiết yếu xác.

Lý do tạo ra sự tầm đặc biệt quan trọng của chaperone là chúng giúp cho protein chưa gấp nếp không trở nên kết tụ.

Các protein chưa gấp nếp hoặc mới gấp nếp 1 phần có xu thế kết tụ thành khối to và hay không hòa hợp trong nước, vì thế protein một trong những khối này rất khó bóc tách ra nhằm gấp nếp thành thông số kỹ thuật chính xác. Sự kết tụ này một trong những phần là do các mạch nhánh kị nước lòi ra khi chưa kịp vùi vào lõi của protein, số đông mạch nhánh tránh nước lòi ra trên các phân tử không giống nhau sẽ dính vào nhau vì hiệu ứng kị nước, vì thế thúc đẩy sự kết tụ. Protein bắt đầu tổng đúng theo có nguy cơ bị kết tụ trước khi hình thành quy trình gấp nếp. Chaperone phân tử lắp với polypeptide đích hoặc tách nó khỏi những protein chưa gấp nếp hoặc new gấp nếp một phần, nhờ đó ngăn ngừa sự kết tụ và đem đến thời gian để protein new sinh cấp nếp thiết yếu xác.

Chaperone phân tử. Chaperone phân tử gồm protein sốc nhiệt (Hsp: heat-shock protein). Hsp70 và những thể tương đồng của nó (Hsp70 trong tương bào và hóa học nền ti thể, BiP trong lưới nội chất, DnaK của vi khuẩn). Bọn chúng được xác minh lần thứ nhất bởi sự xuất hiện hối hả sau khi tế bào chịu đựng sốc nhiệt. Hsp70 và các thể tương đồng của nó là đông đảo chaperone quan trọng đặc biệt trong phần đông sinh vật. Khi lắp với ATP, những protein dạng Hsp70 có thông số kỹ thuật mở, với những hốc kiêng nước lộ ra và gắn tạm thời với vùng kiêng nước của protein đích chưa gấp nếp. ATP bị thủy phân có tác dụng chaperone phân tử đóng góp lại và liên can protein đích vội nếp trong đó một phần do ngăn các protein không vội nếp kết tụ. ATP chuyển hóa thành ADP làm chuyển đổi cấu hình chaperone với giải phóng protein đích. Chu trình này được đẩy cấp tốc hơn vì protein hotline là đồng chaperone Hsp40 sống sinh vật nhân chuẩn. Rất nhiều đồng chaperone này tăng kết quả gấp nếp vì Hsp70 trung gian của nhiều protein bằng phương pháp kích thích thủy phân ATP nhờ Hsp70/DnaK. Nhiều chaperone phân tử được coi là gắn với mọi chuỗi polypeptide mới sinh khi chúng đang tổng thích hợp từ ribosome.

Chaperonin. Để cấp nếp bao gồm xác, không hề ít protein new tổng hợp cũng cần chaperonin phụ trợ. Tổng hợp đại phân xử tử trụ phệ này cấu thành từ hai vòng oligomer. Nhì vòng này có thông số kỹ thuật chặt (tight) gắn thêm peptide và thông số kỹ thuật lỏng lẻo để giải phóng peptide. Từng vòng chaperronin TriC của sinh trang bị nhân chuẩn chứa 8 tè phần. Nguyên tắc gấp dựa vào GroEL được gọi kĩ hơn thông qua TriC với trở thành mô hình chung. Polypeptide cấp nếp một phần hoặc mất nếp gấp gắn vào khoang của GroEL dạng thùng, địa điểm nó đính thêm với thành trong và gấp thành thông số kỹ thuật tự nhiên. Vào một bước dựa vào ATP, GroEL biến đổi hình dạng với giải phóng protein đang gấp nếp. Một protein call là đồng chaperonin (GroES) giúp đỡ cho quy trình này. ATP với GroEL sống trạng thái chặt có tác dụng hốc của nó mở rộng gấp rất nhiều lần lần, vận động và di chuyển cân bởi sang tinh thần lỏng cùng giải phóng peptide. Chăm chú rằng xây cất thùng có nắp của GroEL/GroES rất giống với cấu trúc proteasome 26S (tham gia phân hủy protein).


Điều hòa công dụng protein:

Phân diệt protein

Hầu hết các quá trình trong tế bào xảy ra với tốc độ không đổi và bao gồm sự địa chỉ với nhau chặt chẽ để tạo ra hiểu quả tổ chức tối đa cho sự sống.

Xem thêm: Phó Phòng Kế Toán Tiếng Anh Là Gì, Phó Phòng Tài Chính Kế Toán Tiếng Anh Là Gì

Có 3 cách thức điều hòa hoạt tính protein, nhập vai trò luôn luôn phải có trong sự sống cùng sự phối hợp buổi giao lưu của protein:

-Tế bào tăng hoạt bớt mức protein tại trạng thái ổn định định bằng cách thay đổi tốc độ tổng hợp, vận tốc phân diệt hoặc cả hai yếu tố đó.

-Tế bào biến đổi hoạt tính nội trên của protein (ví dụ biến đổi ái lực kết nối cơ chất, thời hạn bất hoạt/hoạt hóa, …)

-Thay đổi địa điểm hoặc nồng độ của protein trong tế bào hoặc thay đổi một số phân tử khác nên cho hoạt tính của protein.

Điều hòa quy trình tổng hợp và phân diệt protein là đặc điểm cơ bạn dạng của tế bào:

-Kiểm kiểm tra tổng đúng theo protein: tốc độ tổng thích hợp protein được quyết định bởi tốc độ chuyển DNA mã hóa mang đến protein thành mRNA qua quy trình phiên mã cũng giống như lượng mRNA vận động trong tế bào làm việc trạng thái định hình và vận tốc chuyển mRNA thành protein thông qua quy trình dịch mã.

-Kiểm thẩm tra phân diệt protein: Protein nội bào có thời gian tồn tại không giống nhau, có thể tính bằng phút hoặc trong cả đời. Thời hạn tồn tại của protein được quá trình điều hòa phân hủy protein kiểm soát.


Hình 7.14: Phân diệt protein dựa vào ubiquitin với proteasome.(a) sau khoản thời gian polyubiquitin hóa, các protein bị phân hủy trong proteasome. Enzyme E1 hoạt hóa khi lắp với một phân tử Ubiquitin (Ub) (bước 1). Tiếp nối E1 đưa phân tử Ub này tới gốc Cystein của E2 (bước 2). Ubiquitin ligase (E3) truyền phân tử Ub gắn E2 tới -NH2 trong nhóm R của lysine trực thuộc protein đích (bước 3). Quá trình 1 và 3 tái diễn dẫn đến nhiều phân tử Ub gắn với protein đích, tạo thành chuỗi polyubiquitin (bước 4). Vùng nón của proteasome nhận ra protein đích sẽ gắn với chuỗi polyubiquitin với sử dụng tích điện thủy phân ATP để sa thải các team Ub, khử cấp nếp rồi đưa protein mất nếp vội vàng tới buồng phân diệt protein phía bên trong lõi. Tại đây, protein bị giảm vụn thành các đoạn peptide bé dại và giải phóng ra phía bên ngoài (bước 5). (b) Hình ảnh kiến tạo bằng máy tính cho thấy proteasome tất cả hình trụ cất mũ 19S (màu xanh domain authority trời) tại từng đầu của vùng lõi 20S.

Có 2 nguyên tắc quan trọng đặc trưng trong phân diệt protein:

-Thứ duy nhất là quy trình phân hủy những protein tất cả độc tính, gấp nếp hoặc gắn ráp sai xuất xắc bị hư hại (sản phẩm bỗng nhiên biến gene, …). Theo cầu tính, gồm 30% protein bắt đầu tổng hợp đã hối hả bị phân hủy bởi gấp nếp không đúng hoặc tạo nên thành một tập hợp bao gồm sai phạm vào cấu trúc, …

-Thứ nhị là quy trình phân bỏ protein có kiểm soát điều hành là cách thức rất hữu dụng để bảo trì nồng độ và hoạt tính phụ hợp của những protein, và đến phép thay đổi một cách lập cập hàm lượng của bọn chúng khi tế bào đáp ứng với các điều khiếu nại nội sinh tốt ngoại sinh thay đổi.

Cơ chế tác động của Proteasome và hệ thống Ubiquitin:


Hình 7.15: Cơ chế hoạt động vui chơi của hệ thống proteasome/ubiquitin. Coi kĩ hơn ở chỗ nội dung dưới đây và chương lộ trình biểu lộ tế bào.

Proteasome là một trong đại phân tử protein có trọng lượng 2-2,4 x 106 Da. Bọn chúng có bề ngoài trụ cùng với lõi xúc tác dạng thùng trống rỗng (proteasome 20S). Một hoặc nhị vùng mũ đính thêm với hai đầu của phần lõi này giúp điều hòa hoạt tính của proteasome. Protein này siêu quan trọng, vì vậy có cho tới 40% tích điện tế bào dùng để làm tổng hợp ra nó.

Dạng proteasome 20S tất cả cấu trúc: Cao khoảng tầm 14,8 nm, 2 lần bán kính 11,3 n và cất vùng mũ cân bằng có kích thước 19S ở nhì đầu. Có một số loại tinh vi mũ điều hòa khác nhau. Nón 19S gồm 16-18 đái phần protein, 6 trong các đó để thủy phân ATP (chúng có bản chất là ATPase) để cung ứng năng lượng cho quá trình làm protein cơ chất mất vội vàng nếp và chuyển có chọn lọc chúng đến phòng trong của proteasome. Lõi xúc tác của proteasome bao gồm hai vòng trong và hai vòng ngoài. Hai vòng trong bao gồm 6 địa điểm xúc tác tảo vào buồng trong có đường kính khoảng 1,7 nm). đông đảo trung tâm vận động này có vai trò phân bỏ protein. Nhì vòng xung quanh đóng vai trò điều hành và kiểm soát mức truy cập của cơ chất. Proteasome rất có thể phân hủy hoàn toàn phần nhiều mọi protein vì chúng có những trung tâm hoạt động với năng lực phân giảm ngay sau các gốc né nước (vốn tốn nhiều năng lượng), các gốc acid cùng base. Cơ chất là polypeptide phải bước vào buồng theo khe nứt được điều hòa chính giữa các vòng ngoài. Vào proteasome 26S, mức mở khe vì ATPase trong vùng mũ 19S kiểm soát. Các thành phầm peptide ngắn sau khi bị phân diệt dài khoảng chừng 2-24 amino acid thoát ra khỏi buồng và gấp rút bị thủy phân tiếp bởi các peptidase trong bào tương, sau cuối chúng hình thành cần từng mono amino acid (Người ta rất có thể ứng dụng chất kiểm hãm chức năng của proteasome để chữa trị ung thư).

Ubiquitin có tính năng đánh lốt protein vào bào tương cho quá trình phân diệt trong proteasome. Do đó, proteasome có thể “phân biệt” được giữa protein đề xuất phân hủy và protein không.

Ubiquitin là một trong polypeptide lâu năm 76 amino acid, nó là một trong hệ cảm ứng phức tạp đưa ra quyết định protein nào sẽ ảnh hưởng phân bỏ và tiếp đến sẽ xảy ra quy trình gắn nhiều phân tử ubiquitin vào phân tử protein đích. Phần mũ ổn định 19S của proteasome 26S sau đó nhận biết protein vẫn gắn ubiquitin cùng khử vội nếp cũng như đưa nó vào phân bỏ trong proteasome.

Cơ chế ubiquitin hóa có 3 bước như sau:

1.Kích hoạt enzyme hoạt hóa ubiquitin (E1) lúc phân tử đính thêm ubiquitin. Quy trình này cần tiêu hao ATP.

2.Truyền phân tử ubiquitin này tới cội cysteine của enzyme phối hợp ubiquitin (E2)

3.Hình thành liên kết peptide giữa đầu C của ubiquitine gắn thêm trên E2 cùng amino acid trong đội R của lysine ngơi nghỉ protein đích. Làm phản ứng này được xúc tác bởi vì enzyme ubiquitin-protein ligase (E3). Những phản ứng tiếp đến gắn cùng hóa trị thêm nhiều ubiquitin vào mạch nhánh của lysine vào ubiquitin đã tích hợp trước kia để tạo nên một chuỗi polimer ubiquitin mạch thẳng.

Quá trình phân hủy này có tính đặc hiệu cũng chính vì cơ chất của E3 ligase là yếu ớt tố quyết định protein nào sẽ gắn với ubiquitin. Bao gồm tới hàng nghìn loại E3 ligase của tế bào đảm nhiệm việc polyubiquitin hóa các protein không giống nhau. Bên cạnh ra, phản bội ứng còn có thể bị đảo ngược bởi một số enzyme khử ubiquitine.

Ngoài chức năng phân hủy protein đích, việc đánh dấu ubiquitin còn tồn tại các tác dụng khác như:

-Gắn cộng hóa trị một phân tử ubiquitin vào lysine bên trên protein đích.

-Gắn một ubiquitin vào các nơi.

-Ubiquitin links với đầu N của protein đích

-Polyubiquitin hóa theo links của ubiquitin với gốc lysine khác thay bởi vì Lysine 48.

Các tác động ảnh hưởng trên tác động đến quy trình vận đưa protein trong tế bào (ẩm bào), kiểm soát điều hành sửa chữa DNA với điều hòa quy trình phiên mã, …

Kiểm thẩm tra hoạt tính của protein nhờ vào khả năng gắn cùng hóa trị của Calcium cùng GTP vào protein: công tắc nguồn dị lập thể

Công tắc/khóa Ca2+/Calmodulin


Hình 7.16: Calmodulin chuyển đổi hình dạng khi gắn với Ca2+. Calmodulin là protein phân bố rộng rãi trong bào tương, chứa bốn vùng thêm với ion calcium trên từng tay EF. Tay EF là motif xoắn-vòng-xoắn. Lúc nồng độ Ca2+ tương bào vào mức 5 x 10-7 M, Ca2+ gắn vào làm thay đổi calmodulin tự dạng không đính thêm quả tạ (a) thành cấu hình với những nhóm R né nước lòi ra ngoài dung môi nhiều hơn. Phức hệ Ca2+/calmodulin này rất có thể cuốn quanh chuỗi xoắn của những protein đích không giống nhau (b) và làm biến hóa hoạt tính của chúng.

Các protein vận chuyển đặc biệt trên màng tế bào thường bảo trì nồng độ Ca2+ tự do trong bào tương cực kỳ thấp (một phần mười triệu M). Chúng tiếp tục bơm Ca2+ thoát khỏi tế bào. Mặc dù nhiên, mật độ Ca2+ trong bào tương sẽ rất có thể tăng tự 10 đến 100 lần khi những kênh dẫn ion Ca2+ trong màng tế bào mở ra và cho phép Ca2+ chảy ngược từ không tính vào trong tế bào. Các protein đính thêm Ca2+ đặc trưng cảm thụ sự tăng nồng độ Ca2+ ngoại bào đối với hoạt tính của tế bào bằng phương pháp “bật” hoặc “tắt” những protein khác. Năm 1883, S.Ringer đã chứng tỏ được sự đặc biệt quan trọng của Ca2+ ngoại bào lúc ông phát hiện tại tim chuột sẽ đập tuyệt đối khi nhúng trong hỗn hợp NaCl trộn loãng bởi nước cứng giàu Ca2+ nhưng lại sẽ đập siêu yếu và kết thúc đập nếu dung dịch chỉ gồm NaCl mà thôi. Có khá nhiều protein đính Ca2+ đựng motif dạng xoắn – vòng – xoắn/tay EF. Protein tay EF điển hình nổi bật là Calmodulin – bên trong mọi tế bào nhân chuẩn chỉnh và hoàn toàn có thể tồn tại làm việc dạng protein đa tiểu phần. Khi Ca2+ tích hợp calmodulin (4 vùng gắn) thì sản xuất thành phức hệ Ca2+/calmodulin gắn vào trình từ bảo tồn của không ít loại protein đích và cho nên vì thế bật hoặc tắt hoạt tính của rất nhiều proteiin này. Ghi nhận các điều trên, ta thấy rằng calmodulin và những protein tay EF giống như có công dụng như số đông protein công tắc, phối hợp nhịp nhàng với vươn lên là thiên độ đậm đặc Ca2+ để điều khiển và tinh chỉnh hoạt tính của các protein khác.

Guanine nucleotide


Hình 7.17: công tắc nguồn GTPase.GTPase tất cả hoạt tính khi thêm với GTP. GTP bị thủy phân có tác dụng bất hoạt enzyme này. Quá trình được hệ trọng bởi GAP (protein giúp đỡ GTPase) và GRS (yếu tố điều hòa quy trình truyền bộc lộ protein G); bị kiềm hãm vị GDI (yếu tố giam cầm quá trình phân ly Guanine nucleotide). GEF (yếu tố đàm phán Guanine nucleotide) đưa hóa GDP thành GTP cho nên vì vậy tái hoạt hóa Enzyme.

Siêu họ GTPase cũng là 1 trong những công tắc. Enzyme GTPase với năng lực thủy phân GTP thành GDP, chúng đựng protein Ras đối kháng phân cùng tiểu phần Gα của protein G tam phân. Ras với Gα có thể gắn với tế bào chất, có chức năng truyền biểu lộ và vào vai trò đặc biệt quan trọng trong quá trình tăng sinh cũng như biệt hóa tế bào. Hầu như thành viên không giống thuộc bọn họ này thì lại có chức năng tổng đúng theo protein, chuyển vận protein giữa nhân với bào tương, tạo những túi lysosome cùng dung hợp chúng với màng tế bào hệ trọng đặc hiệu, tái thu xếp tế bào actin. Chaperone Hsp70 là 1 ví dụ điển hình nổi bật về công tắc ATP/ADP, tất cả cơ chế giống như như công tắc nguồn GTP/GDP.

Tất cả những protein công tắc GTPase mãi sau 2 dạng:

-Hoạt hóa khi lắp với GTP với kĩ năng gắn và điều chỉnh hoạt tính của protein đích.

-Bất hoạt khi gắn GDP tạo ra từ sự thủy phân GTP.

Tốc độ hoạt tính của công tắc GTPase quyết định thời hạn nó tồn tại sinh hoạt dạng hoạt hóa. Cho nên vì vậy hoạt tính của GTP nhập vai trò như đồng hồ thời trang hẹn tiếng để tinh chỉnh công tắc này. Tế bào chứa được nhiều loại protein với tài năng điều tiết vận tốc nội tại của hoạt tính GTPase vào một công tắc nguồn GTPase độc nhất định.

Phản ứng Phosphoryl hóa với khử Phosphoryl hóa


Hình 7.18: Điều hòa hoạt tính của protein qua công tắc Kinase/phosphatase. Chu trình phosphoryl hóa và khử phosphoryl hóa protein là nguyên lý chung giúp ổn định hoạt tính protein của tế bào. Trong ví dụ như này, protein đích (R) gồm hoạt tính (phía trên) lúc bị khử phosphoryl hóa với bất hoạt (phía dưới) lúc bị khử phosphoryl hóa. để ý rằng nhiều phần protein thỏa mãn nhu cầu ngược lại với quy trình tương tác của sự phosphoryl hóa này.

Proten kinase xúc tác bội nghịch ứng phosphoryl hóa còn phosphatase tất cả vài trò ngược lại. Do tác động ảnh hưởng trái ngược nhau này của hai các loại enzyme trên yêu cầu nó đã hình thành một công tắc nguồn “bật” cùng “tắt” nhiều nhiều loại protein khác nhau. Nhiều các loại protein kinase cùng phosphatase sệt hiệu cho các protein đích khác nhau và vày đó rất có thể điều hòa nhiều con đường khác nhau.

Phân cắt protein

Đây là vượt trình mang tính chất ko thuận nghịch. Ví như nhiều các loại protein (ví dụ như insulin) được tổng thích hợp ở tâm lý tiền chất trước rồi khi thoát khỏi tế bào, một vài liên kết peptide của chúng cần bị thủy phân để tạo ra thành một peptide gấp nếp thiết yếu xác. Trong một số trong những trường hợp, polypeptide lâu năm là tiền thân của tiền hormone (preprohormone) rất có thể bị giảm thành các loại hormone có hoạt tính. Để không biến thành phân hủy sai protein trước lúc đến ruột non, protease serine trong tụy được tổng đúng theo thành dạng zymogen (tiền enzyme) không tồn tại hoạt tính. Lên kết peptide sát đầu N của trypsinogen bị phân cắt tạo nên một nơi bắt đầu đầu N mới là Ile-16. Team amino acid của Ile-16 này có thể tạo link ion với team carboxyl trên đội R của acid aspartic phía bên trong enzyme. Điều này biến đổi cấu hình của enzyme thành tâm trạng hoạt hóa cùng với vùng lắp cơ chất mở ra. Trypsin vẫn kích hoạt sau đó rất có thể hoạt hóa trypsinogen, chymotrypsinogen và những tiền enzyme khác. Tựa như nhưng phức tạp hơn nhiều là tầng protease (một protease kích hoạt tiền chất đang bất hoạt của protease khác) hoàn toàn có thể khuếch đại tín hiệu lúc đầu và đóng vai trò đặc trưng đối với một số khối hệ thống như hệ thống đông máu chẳng hạn. Bài toán điều hòa cảnh giác các hệ thống như vậy ví dụ là rất quan trọng đặc biệt do máu tụ không yêu thích hợp hoàn toàn có thể làm tắc hệ thống tuần hoàn gây tử vong hoặc còn nếu như không đủ rất có thể gây chảy máu không ngừng, …

Một loạt sự ly giải protein hiếm cùng đáng để ý được call là tự cắt protein, xẩy ra ở một số sinh đồ dùng nhân chuẩn chỉnh và phần lớn vi khuẩn. Cơ chế tương đối dễ dàng và các tính chất như sau:

-Một phân đoạn trung tâm polypeptide bị loại bỏ cùng hai đầu chuỗi đang nối lại.

Xem thêm: Trẻ Bị Ọc Sữa Bao Nhiều Lần La Bình Thường, Ọc Sữa Bao Nhiều Lần La Bình Thường

-Peptide bị cắt tự tách bóc khỏi protein theo cơ chế tương tự cơ chế ly giải của một số trong những phân tử RNA khác.

Điều nhớ là sự từ bỏ phân giảm phân tử Hedgehog – một phân tử truyền biểu lộ gắn trên màng rất đặc biệt đối với một số quá trình phạt triển. Chúng ta sẽ mày mò phần này kĩ rộng ở các chương sau.

Hãy cùng cả nhà chung tay xây dựng cộng đồng Y sinh học của nước ta bằng trí thức khoa học!