1 / 35

Potranslacyjne modyfikacje bia łek

Potranslacyjne modyfikacje bia łek. Podział nieformalny Nieodwracalne modyfikacje warunkujące natywną, funkcjonalną strukturę białka (np. przyłączenie hemu do łańcuchów białkowych hemoglobiny, hydroksylacja proliny i lizyny prokolagenu)

lydia-robles
Download Presentation

Potranslacyjne modyfikacje bia łek

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Potranslacyjne modyfikacje białek • Podział nieformalny • Nieodwracalne modyfikacje warunkujące natywną, funkcjonalną strukturę białka (np. przyłączenie hemu do łańcuchów białkowych hemoglobiny, hydroksylacja proliny i lizyny prokolagenu) • Odwracalne modyfikacje regulujące aktywność czy funkcję białka (np. fosforylacja, acetylacja) • Nieodwracalne modyfikacje warunkujące degradację białka (poliubikwitynacja) Znanych jest kilkadziesiąt różnych potranslacyjnych modyfikacji białek

  2. GLIKOZYLACJA • Dwie grupy związków powstających w wyniku przyłączania reszt cukrowych do białek:  • GLIKOPROTEINY PROTEOGLIKANY • łańcuchy cukrowe przyłączone • poprzez wiązanie O-glikozydowe • łańcuchy cukrowe przyłączone • poprzez wiązanie N-glikozydowe: • złożone • wysokomannozowe • hybrydowe

  3. PROTEOGLIKANY • Proteoglikany występują głównie w macierzy zewnątrzkomórkowej (głównie w obrębie tkanki łącznej). Są produkowane przez fibroblasty, osteoblasty, chondroblasty itp. • MACIERZ ZEWNĄTRZKOMÓRKOWA: • GLIKOZOAMINOGLIKANY (GAG) • PROTEOGLIKANY:BIAŁKO + GAG • BIAŁKA FIBRYLARNE: • strukturalne: np. kolagen, elastyna • adhezyjne: laminina, fibronektyna, • witronektyna

  4. GLIKOZOAMINOGLIKANY (GAG) • Nierozgałęzione łańcuchy cukrowe złożone z powtarzających siędisacharydów. • Jednym z nich jest zawsze aminocukier: • N-acetylo-glukozoamina lub N-acetylo- galaktozoamina. • Drugim cukrem jest zwykle kwas uronowy (glukuronowy lub iduronowy). • Kwas iduronowy: pochodny idozy; idoza nie występuje w naturze. Kwas iduronowy różni się od glukuronowego izomerią przy C5. fragment siarczanu chondroityny

  5. Wyróżniamy 4 grupy GAG (biorąc pod uwagę: reszty cukrowe, typ wiązania, ilość i ułożenie reszt siarczanowych: Hialuronian(kwas glukuronowy i N-AcGlu, nie ma reszt siarczanowych) Siarczan chondroityny(kwas glukuronowy i N-AcGal) i siarczan dermatanu (kwas iduronowy i siarczan N-AcGal) Siarczan heparanu i heparyna (D-glukozoamina (lub kwas iduronowy) i N-AcGlc) Siarczan keratanu (D-galaktoza i N-AcGlu) Duża gęstośćładunków ujemnych przyciąga Na+, co powoduje napływ wody – tworzy się galaretka o bardzo wysokim turgorze – ogromna wytrzymałość na nacisk (setki tysięcy hPa).Ilość GAG w tkance łącznej stanowi 10% masy białek fibrylarnych, ale zajmuje większość przestrzeni.

  6. SYNTEZA PROTEOGLIKANÓW • Odbywa się w aparacie Golgiego • Najpierw dołączany jest tetrasacharyd (ksyloza-gal-gal-kwas glukuronowy) do reszty seryny a następnie łańcuch cukrowy rośnie w wyniku dodawania po jednej reszcie przezglikozylotransferazy. • Dołączone reszty cukrowe mogą ulegać epimeryzacji a także ulegają reakcji sulfonowania. Dołączane reszty siarczanowe zwiększają ujemny ładunek cząsteczek.

  7. Porównanie glikoprotein i proteoglikanów • Glikoproteiny: 1 – 60% masy stanowią cukry (rozgałęzione struktury) • Proteoglikany – nawet > 95% masy stanowią cukry (proste łańcuchy o ok. 80 resztach cukrowych, 70 - 200) • Mogą mieć od 1 – 10 GAG albo bardzo dużo GAG nawet 100 • Część białkowa proteoglikanów może być mała albo duża: 10 kDa do 600 kDa Przykłady: Aggrekan – proteoglikan chrząstki: 2000 kDa (część białkowa – 250 kDa, 40łańcuchów GAG Dekoryna – 1 łańcuch GAG

  8. Glikoproteiny versus Proteoglikany

  9. www.uku.fi/laitokset/ anat/PG/aggregaa.jpg Naczynia krwionośne siatkówki Na niebiesko – NG2, proteoglikan pericytów www.theschepens.org/nvbresearchimages.htm

  10. GLIKOPROTEINY • łańcuchy cukrowe przyłączonepoprzez wiązanie O-glikozydowe • łańcuchy cukrowe przyłączone • poprzez wiązanie N-glikozydowe: • złożone • wysokomannozowe • hybrydowe

  11. Glikoproteiny o wiązaniu • O-glikozydowym • wiązanie następuje przez resztęSer lub Thr • reszty cukrowe dodawane są kolejno przez glikozylotransferazy w aparacie Golgiego • łańcuchy cukrowe są krótkie: • 2-10 reszt • pierwszą (przyłączoną do aminokwasu resztą) jest zwykle • N-acetylogalaktozoamina (N-AcGal) • występują w mucynach i w białkach błon komórkowych

  12. oligosacharyd mucyny ślinianek oligosacharyd sjaloglikoproteiny błon erytrocytów Fragment N-końowy glikoforyny A SSTTEVAMHTSTSSVTKSYISSETSDKHKWDTYPATPRAHEVSEIYVTTV.................. Na czerwono zaznaczono aminokwasy, do których przyłączone są oligosacharydy.

  13. Typy łańcuchów cukrowych występujących w N-glikoproteinach Połączenie z białkiem – przez resztę Asn

  14. Fosforan dolicholu jest akceptorem reszt cukrowych a następnie donorem struktury oligosacharydowej w syntezie N-glikoprotein

  15. światło ER cytoplazma

  16. Przeniesienie łańcucha cukrowego z cytoplazmy do światła siateczki śródplazmatycznej. Enzym nazwano flipazą. Oligosascharide translocation protein RFT1 Udział RFT-1 (ang. Requiring Fifty Three protein-1) u drożdży podany ostatnio w wątpliwość Białko o 13 transbłonowych fragmentach; występuje w błonie siateczki w dość dużych ilościach. U człowieka występuje homolog tego białka.

  17. światło ER cytoplazma

  18. GLIKOZYLOTRANSFERAZY Wszystkie glikozylotransferazy, które wykorzystują jako substrat połączenia cukier-fosforan dolicholu są silnie hydrofobowe. Są białkami błonowymi o kilku domenach transmembranowych o m.cz. 60-75 kDa. Charakteryzują się bardzo wysoką specyficznością substratową. Dwie różne N-acetyloglukozoaminotransferazy przenosząreszty N-acetyloglukozoaminy na fosforan dolicholu. Dwie różne mannozylotransferazy dołączają reszty mannozy po cytoplazmatycznej stronie. Trzy różne mannozylotransferazy dołączają reszty mannozy w świetle ER. Są to: a-1,2 mannozylotransferaza a-1,3 mannozylotransferaza 1,6 mannozylotransferaza Trzy różne glukozylotransferazy dołączają reszty glukozy w świetle ER

  19. Transferaza oligosacharydowa przenosi łańcuch cukrowy z fosforanu dolicholu na resztę asparaginy łańcucha białkowego • OST – kompleks transferazy oligosacharydowej: • OST48 • ryboforyna I • ryboforyna II • DAD1 (defender of apoptotic cell death) • STT3A/STT3B • N33/IAP • OST4

  20. OST - transferaza N-oligosacharydowa • 10- 30% potencjalnych sekwencji glikozylacji • NIE JEST GLIKOZYLOWANYCH • Co decyduje: • Być może struktura II-rzędowa (nie znajduje jak na razie potwierdzenia). • Aminokwasy w najbliższym otoczeniu sekwencji: Pro, gdy znajduje się tuż za sekwencją, hamuje glikozylację. Trp, Asp, Glu też hamują. • Sekwencja Asn-X-Thr jest 40x lepszym substratem niż Asn-X-Ser (to jest mniej widoczne in vivo). • Sekwencje blisko C-końca są mniej chętnie glikozylowane – być może przeszkodą jest już zwinięty łańcuch? • Ciekawostka: może tak być, że jeśli się zmutuje resztęAsn normalnie glikozylowaną, to glikozylacji ulegnie następna reszta Asn w sekwencji Asn-X-Thr (Ser), która normalnie nie jest glikozylowana.

  21. Glukozydaza I (92 kDa) białko transmembranowe typu II, usuwa jedną reszte glukozy. Glukozydaza II (ab, 104 i 58 kDa) białko rozpuszczalne; łańcuch a zawiera centrum aktywne. Brak homologii między glukozydazą I i II.

  22. Kalneksyna i kalretikulina • Kalneksyna i kalretikulina są białkami opiekuńczymi glikoprotein w ER • Kalneksyna (65 kDa) – białko transmembranowe typu I, • Kalretikulina (46 kDa) jest rozpuszczalnym homologiem kalneksyny. • Są lektynami - wiążą się specyficznie z monoglukozowymi częściami cukrowymi glikoprotein. Nie wiążą takich oligosacharydów, które mają 2, 3 lub 0 reszt glukozy.

  23. Specyficzność substratowa kalneksyny i kalretikuliny: • wiążą bardzo wiele glikoproteinpoprzez oddziaływanie z resztami cukrowymi, ale w pewnych przypadkach sugeruje się ich oddziaływanie także z częściami białkowymi. • większość zbadanych białek może oddziaływać zarówno z kalneksyną jak i kalretikuliną. Ale są wyjątki. • kalneksyna i kalretikulina wiążą wapń. Wiązanie wapnia wpływa na ich funkcje białek opiekuńczych.

  24. Glukozylotransferaza UDP-glukoza: glikoproteina rozpuszczalny enzym – 170 kDa, C-koniec homologiczny do innych glukozylotransferaz prawdopodobnie zawiera centrum katalityczne ENZYM NIEZWYKŁY! ROZPOZNAJE JEDYNIE BIAŁKA NIENATYWNE (o błędnej strukturze) I MODYFIKUJE JE KOWALENCYJNIE Jeśli glikoproteiny nie są zwinięte lub są zwinięte nieprawidłowo – podlegają działaniu glukozylotransferazy i są przyłączane do kalneksyny lub kalretikuliny  są zatrzymywane w ER.

  25. Współdziałanie kalneksyny (kalretikuliny) z glukozydazą II i glukozylotransferazą nieprawidłowo zwinięte prawidłowo zwinięte (natywne)

  26. Co się dzieje, jeśli białko nie jest w stanie przyjąć prawidłowej konformacji? J. Biol. Chem. 2001; 276 (14), zdjęcie z okładki

  27. szlak przemian skierowujący do lizosomów

  28. Glikozylacja a białka lizosomalne

  29. Czy glikozylacja białek zachodzi jedynie w ER? Pojawia się coraz więcej doniesień o występowaniu glikoprotein (zarówno N-glikoprotein jak i O-glikoprotein) w cytoplazmie i w jądrze komórkowym. Essentials of Glycobiology, 2nd edition, 2009 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=glyco2

  30. Rearanżacja mostków disiarczkowych a b b a sekwencja –Cys-Gly-Pro-Cys- sekwencja –Cys-Gly-His-Cys- sekwencja wiążąca wapń

  31. Tioredoksyna jest małym białkiem - 12 kDa • Razem z reduktazą tioredoksyny i NADPH uczestniczy w redukcji mostków disiarczkowych w białkach jak np. • enzymy cyklu Calvina • reduktaza rybonukleotydowa (enzym przekształcający difosforanyrybonukleozydóww difosforanydeoksyrybonukleozydów).

  32. PDI protein disulfide isomerase (PDI występują tylko w ER; nie występują w cytoplazmie) • W odróżnieniu od tioredoksyny PDI jest faktycznym enzymem. • Jej substratami są białka posiadające reszty cysteiny, i wg niektórych doniesieńistotne są również oddziaływania hydrofobowe, a więc PDI preferencyjnie oddziałuje z niezwiniętymi białkami. Miejsce wiązania substratu lokalizuje się przede wszystkim w drugiej domenie beta. • PDI przyspiesza rearanżację mostków ok. 6000 razy. U bakterii w periplazmie występuje homolog PDI – DsbA

  33. Inne funkcje PDI PDI pełni również inne funkcje – funkcje istotne dla dojrzewania białek, ale nie wiadomo do końca czy związane z jej aktywnością redox (raczej nie). Enzym P4H (2a2b) (prolyl 4-hydroxylase) to enzym ER katalizujący hydroksylację proliny w łańcuchu prokolagenu. Podjednostki beta = PDI. Jaka jest tu funkcja PDI – albo stabilizacja kompleksu enzymatycznego albo redukcja askorbinianu – kofaktora tego enzymu (sprzeczne doniesienia) PDI stanowi także podjednostkę beta innego heterodimerycznego enzymu - MTTP(microsomal triglyceride transfer protein), który odpowiada za inkorporację triacyloglicerydów do lipoprotein.

  34. Działanie izomerazy peptydylo-prolilowej (takie enzymy występują i w cytoplazmie i w ER) wiązanie X - prolina

More Related