11.1: Протеолітичне розщеплення

Last updated
Save as PDF

Page ID: 3523

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Найбільш поширеною модифікацією є протеолітичне розщеплення. Деякі поліпептиди перед розщепленням негайно розщеплюються, а інші зберігаються як неактивні попередники, утворюючи пул ферментів (або інших видів білків), які можуть бути активовані дуже швидко, за часовим інтервалом від секунд до хвилин, порівняно з необхідністю пройти транскрипцію та переклад, або навіть просто переклад. Цікаво, що хоча метіонін (Мет) є універсально першою амінокислотою новосинтезованого поліпептиду, багато білків мають, що метіонін відщеплюється (також вірно для деяких прокаріотичних F-мет).

Знімок екрана 2018-12-30 в 4.52.30 PM.png — Малюнок\(\PageIndex{1}\). Протеолітична обробка необхідна для внесення біологічно активного інсуліну. (А) Лінійний білок містить сигнальну послідовність, яка розщеплюється після потрапляння білка в ER, ланцюг A, ланцюг B та С-пептид. (B) Усередині ER проінсулін (попередник інсуліну) складки і дисульфідні зв'язки утворюються між цистеїнами. (C) Нарешті, два розщеплення вивільняють пептид С, який залишає ланцюги A і B, прикріплені дисульфідними зв'язками. Це зараз активний інсулін.

Активація білків шляхом розщеплення попередників - загальна тема: білок попередника називають пропротеїном, а пептид, який відщеплюється від нього для активації білка, називається пропептидом. Серед більш відомих прикладів білків, які отримують з пропротеїнів, є гормон інсулін, сімейство білків загибелі клітин каспаз та асоційований з Альцгеймером нейронний білок β-амілоїд. Інсулін є цікавим прикладом (рис.\(\PageIndex{1}\)) у ссавців: препроінсулін (неактивний як гормон) вперше перекладається з мРНК інсуліну. Після розщеплення, яке видаляє N-кінцеву послідовність, генерується проінсулін (все ще неактивний). Проінсулін утворює деякі внутрішні дисульфідні зв'язки, і коли відбувається остаточна протеолітична дія, значний шматок (званий С-пептидом) виводиться з середини проінсуліну. Оскільки білок був внутрішньо дисульфідним зв'язаним, хоча, два кінцеві частини залишаються з'єднаними, щоб стати активним гормоном інсуліну.

Ще один цікавий приклад переробки білка - це збірка колагену (рис.\(\PageIndex{2}\)). Як ви прочитаєте в главі 13, колаген - це дуже великий секретований білок, який забезпечує структуру та амортизацію позаклітинного матриксу у тварин. Ви можете знайти його в шкірі, копитах, хрящах і різних сполучних тканині. Індивідуальний білок колагену - це фактично скручена потрійна спіраль з трьох субодиниць. Субодиниці колагену виготовляються як проколаген, а пропептиди відриваються від N- і C- терміні, щоб генерувати кінцевий білок. Однак вони не відколюються до тих пір, поки три субодиниці не збираються навколо один одного. Насправді, колагенові субодиниці, які вже були перероблені, не збираються в потрійно-спіральні білки. Пропептидні послідовності явно необхідні для ефективного складання кінцевого білкового комплексу.

Знімок екрана 2018-12-30 в 4.52.47 PM.png — Малюнок\(\PageIndex{2}\). Обробка і складання проколагену в колаген.