غیرفعالسازی و تخریب آنزیم
غیرفعالسازی و تخریب آنزیم فرآیندهایی هستند که طی آن سلول فعالیت یک آنزیم را، چه از طریق از دست دادن وضعیت عملکردی آن و چه از طریق تخریب فیزیکی آن، به پایان میرساند. این فرآیندها، همراه با سنتز، میزان حالت پایدار هر آنزیم را تنظیم میکنند و لایهای کندتر اما قاطع از کنترل را فراتر از مهار برگشتپذیر فراهم میآورند.
Definition
غیرفعالسازی آنزیم به معنای از دست دادن عملکرد کاتالیتیکی آنزیم از طریق دناتوراسیون، اصلاح کووالانسی یا آسیب است؛ تخریب آنزیم به معنای تخریب پروتئولیتیکی تنظیمشده پروتئین آنزیم است که غلظت سلولی آن را کاهش میدهد.
Scope
این مدخل به از دست دادن فعالیت از طریق دناتوراسیون و اصلاح کووالانسی، و همچنین به گردش تنظیمشده آنزیمها توسط سیستمهای پروتئولیتیک درونسلولی، عمدتاً مسیر یوبیکوئیتین-پروتئازوم، میپردازد. این یک مرجع بیوشیمیایی است، نه راهنمای بالینی.
Core questions
- چه چیزی از دست دادن فعالیت (غیرفعالسازی) را از تخریب فیزیکی (تخریب) متمایز میکند؟
- سلول چگونه به طور انتخابی آنزیمهای خاصی را برای تخریب نشانهگذاری میکند؟
- گردش تنظیمشده چگونه مقدار یک آنزیم را در حالت پایدار تنظیم میکند؟
Key concepts
- غیرفعالسازی در مقابل تخریب
- دناتوراسیون و آسیب کووالانسی
- نشانهگذاری یوبیکوئیتین
- پروتئازوم 26S
- نیمهعمر و گردش آنزیم
- غلظت آنزیم در حالت پایدار
Key theories
- سیستم یوبیکوئیتین-پروتئازوم برای تخریب انتخابی
- پروتئینهایی که برای تخریب در نظر گرفته شدهاند، توسط آبشاری از آنزیمهای فعالکننده، کونژوگهکننده و لیگاز، به طور کووالانسی با زنجیرههای یوبیکوئیتین نشانهگذاری میشوند، سپس توسط پروتئازوم 26S شناسایی و تخریب میشوند؛ این امر کنترل انتخابی و تنظیمشده سطوح آنزیمهای سلولی را فراهم میکند.
Mechanisms
یک آنزیم میتواند بدون تخریب شدن، فعالیت خود را از دست بدهد، برای مثال از طریق دناتوراسیون، اکسیداسیون، یا اصلاح کووالانسی در جایگاه فعال، که مورد آخر با مهار برگشتناپذیر همپوشانی دارد (Kitz & Wilson, 1962). متمایز از این، تخریب تنظیمشده، خود پروتئین آنزیم را حذف میکند: در یوکاریوتها مسیر اصلی سیستم یوبیکوئیتین-پروتئازوم است، که در آن آبشاری از آنزیمهای فعالکننده E1، کونژوگهکننده E2، و لیگاز E3، زنجیرههای یوبیکوئیتین را به یک هدف متصل میکنند و آن را برای شناسایی و هیدرولیز توسط پروتئازوم 26S نشانهگذاری میکنند (Hershko & Ciechanover, 1998; Glickman & Ciechanover, 2002). از آنجایی که سطح حالت پایدار یک آنزیم منعکسکننده تعادل سنتز و تخریب است، کنترل نیمهعمر آن ابزار قدرتمندی برای تنظیم فعالیت در طی چند دقیقه تا چند ساعت است (Cornish-Bowden, 2012).
Clinical relevance
تخریب تنظیمشده پروتئین، فراوانی بسیاری از آنزیمها و پروتئینهای تنظیمی را کنترل میکند، و مسیر یوبیکوئیتین-پروتئازوم هدف استراتژیهای درمانی تثبیتشده و نوظهور است؛ درک گردش مواد روشن میکند که چرا مقدار آنزیم، نه فقط فعالیت آن، میتواند یک نقطه کنترل باشد (Glickman & Ciechanover, 2002). این مدخل زیستشناسی را برای مرجع و آموزش توصیف میکند و توصیههای درمانی ارائه نمیدهد.
History
در حالی که از دست دادن فعالیت آنزیم از طریق دناتوراسیون و آسیب کووالانسی مدتها بود که شناخته شده بود، اساس مولکولی تخریب انتخابی و تنظیمشده پروتئین از کارهای انجام شده بر روی سیستم یوبیکوئیتین در اواخر قرن بیستم پدیدار شد، که به طور جامع توسط هرشکو و سیهچانوور در سال 1998 (Hershko & Ciechanover, 1998) و توسط گلیکمن و سیهچانوور در سال 2002 (Glickman & Ciechanover, 2002) بررسی شده است. این امر تخریب را به عنوان یک فرآیند تنظیمی عمدی و نه صرفاً دفع، تثبیت کرد.
Key figures
- Avram Hershko
- Aaron Ciechanover
- Michael H. Glickman
- Irwin B. Wilson
Related topics
Seminal works
- hershko-ciechanover-1998
- glickman-ciechanover-2002
Frequently asked questions
- تفاوت بین غیرفعالسازی آنزیم و تخریب آنزیم چیست؟
- غیرفعالسازی از دست دادن عملکرد کاتالیتیکی است در حالی که پروتئین ممکن است هنوز وجود داشته باشد (برای مثال از طریق دناتوراسیون یا اصلاح کووالانسی)؛ تخریب، تجزیه واقعی پروتئین آنزیم است که میزان آن را در سلول کاهش میدهد.
- سلول چگونه انتخاب میکند که کدام آنزیمها را تخریب کند؟
- پروتئینهای هدف به طور انتخابی توسط آنزیمهای لیگاز خاص با زنجیرههای یوبیکوئیتین نشانهگذاری میشوند، و این نشان توسط پروتئازوم 26S شناسایی میشود که سپس پروتئین نشانهگذاری شده را تخریب میکند.