PROTINA: MGA URI AT PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2026

Ang proteolysis o pagkasira ng protina ay isang proseso kung saan ang mga protina ng isang cell ay maaaring mawalan ng panghina (hanggang sa bumubuo ng mga amino acid) o bahagyang (paggawa ng mga peptides). Iyon ay, binubuo ito ng hydrolysis ng isa o higit pa sa mga peptide bond na magkakasamang humahawak ng kanilang mga amino acid.

Ang prosesong ito ay maaaring mangyari salamat sa pakikilahok ng iba pang mga protina na may aktibidad na enzymatic, kung saan nangyayari ang mga aktibong site na hydrolysis ng mga bono. Maaari rin itong mangyari sa pamamagitan ng mga hindi "enzymatic" na pamamaraan, tulad ng pagkilos ng init o sangkap na may matinding pH (napaka acidic o napaka basic).

Pangunahing pamamaraan ng proteolysis ng isang protina (Pinagmulan: Fdardel sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Ang pagkasira ng protina ay nangyayari sa mga bakterya, hayop at halaman, ngunit karaniwan na sa mga hayop, lalo na sa antas ng sistema ng pagtunaw, dahil ang panunaw at pagsipsip ng bituka ng mga protina na nasusuka sa diyeta ay nakasalalay dito.

Bilang karagdagan, ang proteolysis ay lubos na kahalagahan para sa pagpapanatili ng pagganap at regulasyon ng maraming mga proseso ng cellular at may kinalaman din sa pag-alis ng mga protina na nagpapakita ng mga pagkakamali sa pagsasalin, natitiklop, packaging, pag-import, operasyon, atbp.

Mahalagang tandaan na ito ay isang hindi maibabalik, lubos na mabisang proseso na gumagana din sa "regulasyon ng mga regulators", dahil hindi lamang tinatanggal ang mga protina na mayroong "direktang" biological na aktibidad, kundi pati na rin ang mga kumokontrol sa iba pang mga protina o ang pagpapahayag ng kaukulang mga gene.

Mga uri ng proteolysis

Ang panloob na mga protina ng isang cell ay maaaring mahihinang random o selectively o, ano ang pareho, sa isang kinokontrol na paraan o hindi. Kaugnay nito, tulad ng naunang nagkomento, ang prosesong ito ay maaaring mangyari sa pamamagitan ng mga espesyal na enzyme o dahil sa tinukoy na mga kondisyon sa kapaligiran tulad ng acidic at / o alkalina na PH.

Mahalagang banggitin na ang anumang wastong isinalin, nakatiklop o nakabalot na protina ay nagtatago ng isa o higit pang mga pagkakasunud-sunod na mga pagkakasunud-sunod ng signal na "misteryo" at maaaring mailantad kapag ang protina ay nakabalangkas na nabalisa ng temperatura, pH, atbp.

Ubiquitination proteolysis

Ang Ubiquitination (ubiquitin-proteasome system) ay isang sistema na kung saan ang mga protina ay maaaring mapili ng hydrolyzed pagkatapos na partikular na minarkahan para sa pagkasira, isang proseso na maaaring mangyari pareho sa cytosol at sa cell nucleus.

Ang sistemang ito ay may kakayahang kilalanin at sirain ang mga may label na mga protina sa nucleus at sa cytosol, pati na rin ang papanghinain ang mga protina na hindi tiklop nang maayos sa panahon ng kanilang salin mula sa cytosol hanggang sa endoplasmic reticulum.

Proseso ng label ng Ubiquitin (Ubiquitination) (Pinagmulan: Rogerdodd sa pamamagitan ng Wikimedia Commons)

Gumagana lalo na sa pamamagitan ng pagdaragdag o conjugating "target" na mga protina sa isang maliit na 76 amino acid residue protein o peptide, na mas kilala bilang ubiquitin. Ang mga protina na "na-tag" sa pamamagitan ng ubiquitination ay pinapabagsak sa maliit na mga fragment ng 26S proteasome, isang multi-subunit na protease.

Ang protina sa pamamagitan ng autophagy

Ang Autophagy ay isinasaalang-alang din ng ilang mga may-akda bilang isang form ng proteolysis, na may pagkakaiba-iba na nangyayari ito sa loob ng isang saradong membranous kompartimento na nakadirekta patungo sa mga lysosome (sa mga selula ng hayop), kung saan ang mga protina na nilalaman sa loob ay pinapahina ng lysosomal proteases.

Di-enzymatic na proteolysis

Ang temperatura, pH, at kahit na ang asin na konsentrasyon ng isang daluyan ay maaaring maging sanhi ng hydrolysis ng mga peptide bond na humahawak sa mga amino acid ng iba't ibang uri ng mga protina, na nangyayari sa pamamagitan ng destabilization at pagkagambala ng mga bono.

Mga Tampok

Ang protina ay maraming mga pag-andar sa mga buhay na organismo. Sa partikular, may kinalaman ito sa paglilipat ng protina, kung saan ang ilang mga tiyak na molekula ng protina na isinalin mula sa isa o higit pang mga ribosom ay kalaunan ay napapahamak sa iba't ibang mga rate.

Ang mga protina ay may kalahating buhay na nag-iiba mula sa ilang segundo hanggang ilang buwan at ang mga produkto ng kanilang pagkasira, regulated man o hindi, mediated ng mga enzyme o hindi, ay karaniwang ginagamit muli para sa synthesis ng mga bagong protina, na marahil ay nagtutupad ng iba't ibang mga pag-andar.

Ito ang nangyayari sa mga protina na natupok sa pagkain, na pinapawi sa gastrointestinal tract ng mga protease, kabilang ang trypsin at pepsin; pati na rin ang ilang mga protina ng cellular kapag ang mga cell ay kulang ng sapat na pagkain upang mabuhay.

Ang intracellular na mga sistemang proteolytic ay nakakakita at nag-aalis ng mga "abnormal" na mga protina na may potensyal na nakakalason sa mga selula, dahil maaari silang makipag-ugnay sa mga ligand na "physiologically hindi naaangkop", bilang karagdagan sa paggawa ng mga pinagsama-sama na nagdudulot ng mekanikal at pisikal na mga impediment sa normal na mga proseso ng cellular.

Ang akumulasyon ng mga hindi normal na protina sa loob ng cell, alinman dahil sa mga depekto sa panloob na sistemang proteolytic o para sa iba pang mga kadahilanan, ay itinuturing ng maraming siyentipiko na isa sa mga pangunahing sanhi ng pag-iipon sa multicellular na nabubuhay na nilalang.

Sa immune system

Ang bahagyang proteolysis ng maraming mga protina mula sa exogenous o dayuhang mapagkukunan tulad ng invading microorganism, halimbawa, ay isang pangunahing proseso para sa immune response system, dahil kinikilala ng T lymphocytes ang mga maikling fragment, produkto ng proteolysis (peptides) na ipinakita sa kanila. sa pakikipag-ugnay sa isang hanay ng mga protina sa ibabaw.

Ang sinabi ng mga peptides ay maaaring magmula sa ubiquitination system, autophagic process o hindi makontrol na mga kaganapan sa proteolysis.

Iba pang mga pag-andar

Ang isa pang pag-andar ng limitado o bahagyang proteolysis ay ang pagbabago ng mga bagong nabuo na protina, na gumaganap bilang isang "paghahanda" para sa kanilang intra- o extracellular function. Totoo ito, halimbawa, para sa ilang mga hormone at para sa mga protina na kasangkot sa iba't ibang mga proseso ng metabolic.

Ang namamatay na cell death (apoptosis) ay nakasalalay din, sa malaking, sa limitado o bahagyang "site-specific" na proteolysis ng mga intracellular protein, na pinapamagitan ng isang kaskad ng mga tiyak na mga protease na tinatawag na mga caspases.

Ang mga sistema ng regulasyon ng Extracellular ay nakasalalay din sa proteolysis na tukoy sa site at ang pinakatanyag na halimbawa ay ang pamumuo ng dugo.

Tinutupad din ng pangkalahatan o kumpletong proteolysis ang mga mahahalagang pag-andar para sa pumipili ng pagkasira ng mga protina na ang konsentrasyon ay dapat na maingat na kontrolado depende sa physiological, metabolic o pag-unlad ng mga cell.

Sa mga halaman

Gumagamit din ang mga halaman ng mga proseso ng proteolytic upang makontrol ang marami sa kanilang mga aspeto sa physiological at pag-unlad. Gumagana ito, halimbawa, sa pagpapanatili ng mga intracellular na kondisyon at sa mga mekanismo ng pagtugon sa mga nakababahalang kondisyon tulad ng tagtuyot, kaasinan, temperatura, bukod sa iba pa.

Tulad ng sa mga hayop, ang proteolysis sa mga halaman ay nakikipagtulungan sa pag-activate at pagkahinog ng mga zymogens (hindi aktibo na mga protina), kinokontrol ang metabolismo, homeostasis, na-program na mga proseso ng pagkamatay ng cell, ang pag-unlad ng mga tisyu at organo, atbp. Sa mga organismo na ito ang landas ng proteolysis sa pamamagitan ng ubiquitination ay isa sa pinakamahalaga.

Mga Sanggunian

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M., … & Walter, P. (2013). Mahalagang cell biology. Garland Science.
2. Maurizi, MR (1992). Ang mga protina at pagkasira ng protina sa Escherichia coli. Experientia, 48 (2), 178-201.
3. Varshavsky, A. (2005). Kinokontrol na protina na nakapanghinawa. Mga uso sa mga agham na biochemical, 30 (6), 283-286.
4. Vierstra, RD (1996). Ang protina sa mga halaman: mekanismo at pag-andar. Sa Post-Transcriptional Control ng Gene Expression sa Mga Halaman (pp. 275-302). Springer, Dordrecht.
5. Wolf, DH, & Menssen, R. (2018). Mga mekanismo ng regulasyon ng cell - proteolysis, ang malaking sorpresa. Ang mga titik ng FEBS, 592 (15), 2515-2524.