Modifikasi Pasca-Translasi

Modifikasi pasca-translasi adalah perubahan kimia kovalen yang terjadi pada protein setelah disintesis. Dengan menambahkan gugus kimia (seperti fosfat atau rantai gula), menempelkan protein lain (seperti ubikuitin), atau membelah rantai, sel dapat mengubah aktivitas, stabilitas, lokasi, dan interaksi protein. Modifikasi ini sangat memperluas keragaman fungsional proteom di luar apa yang secara langsung dikodekan oleh genom.

Definition

Modifikasi pasca-translasi adalah perubahan kovalen protein yang dikatalisis oleh enzim setelah sintesisnya, termasuk penambahan gugus kimia kecil, penempelan gula atau protein lain, dan pembelahan proteolitik, yang memodulasi aktivitas, lokalisasi, stabilitas, dan interaksi protein.

Scope

Topik ini mencakup kelas-kelas utama modifikasi pasca-translasi, termasuk fosforilasi, glikosilasi, ubikuitinasi, asetilasi, metilasi, lipidasi, dan pemrosesan proteolitik, serta bagaimana modifikasi tersebut mengatur fungsi protein. Ini adalah referensi molekuler dan tidak memberikan saran klinis.

Core questions

• Bagaimana serangkaian produk gen yang tetap dapat menghasilkan rentang fungsi protein yang jauh lebih besar?
• Gugus kimia apa saja yang ditambahkan ke protein, dan ke asam amino mana?
• Bagaimana modifikasi reversibel bertindak sebagai sakelar molekuler?
• Bagaimana modifikasi mengubah nasib protein di dalam sel?

Key concepts

• Diversifikasi proteom
• Fosforilasi (kinase dan fosfatase)
• Glikosilasi (terkait-N dan terkait-O)
• Ubikuitinasi
• Asetilasi dan metilasi
• Lipidasi
• Pemrosesan proteolitik
• Modifikasi reversibel sebagai sakelar molekuler

Mechanisms

Enzim khusus menempelkan atau melepaskan gugus kimia pada rantai samping asam amino tertentu. Fosforilasi oleh kinase (dan pelepasan oleh fosfatase) menyediakan sakelar yang dapat dibalik dengan cepat yang mengaktifkan dan menonaktifkan aktivitas dan pensinyalan. Glikosilasi menambahkan rantai gula, terutama di retikulum endoplasma dan Golgi, membentuk pelipatan, stabilitas, dan pengenalan (Varki, 1993). Ubikuitinasi menempelkan protein kecil ubikuitin untuk menandai substrat untuk nasib termasuk degradasi (Hershko & Ciechanover, 1998). Asetilasi, metilasi, lipidasi, dan pemrosesan proteolitik lebih lanjut menyempurnakan aktivitas, lokalisasi, dan interaksi, sehingga produk gen tunggal dapat ada dalam banyak bentuk yang berbeda secara fungsional (Walsh et al., 2005).

Clinical relevance

Karena modifikasi seperti fosforilasi dan ubikuitinasi mengatur pensinyalan, pertumbuhan, dan pergantian protein, disregulasi modifikasi tersebut dipelajari dalam banyak penyakit, dan uji deteksi modifikasi digunakan dalam penelitian dan diagnostik. Entri ini menjelaskan mekanisme dan signifikansi umumnya dan bukan merupakan panduan untuk diagnosis atau pengobatan individu.

History

Penemuan fosforilasi protein reversibel pada pertengahan abad kedua puluh, yang diakui oleh Hadiah Nobel Fisiologi atau Kedokteran tahun 1992, menetapkan modifikasi sebagai mekanisme kontrol. Karakterisasi glikosilasi dan sistem ubikuitin (Hershko & Ciechanover, 1998) memperluas gambaran, dan survei sistematis kemudian membingkai keragaman kimiawi penuh modifikasi sebagai sumber utama kompleksitas proteom (Walsh et al., 2005).

Key figures

• Christopher Walsh
• Edmond Fischer
• Edwin Krebs
• Aaron Ciechanover
• Avram Hershko

Seminal works

• walsh-2005
• hershko-1998

Frequently asked questions

Mengapa modifikasi pasca-translasi penting jika gen sudah menentukan protein?

Gen menentukan urutan asam amino, tetapi modifikasi mengubah apa yang dilakukan protein itu, ke mana ia pergi, dan berapa lama ia bertahan. Modifikasi memungkinkan satu produk gen mengambil banyak bentuk fungsional dan merespons sinyal dengan cepat.

Apakah modifikasi pasca-translasi bersifat permanen?

Banyak di antaranya reversibel. Fosforilasi, misalnya, dapat ditambahkan dan dihilangkan, bertindak sebagai sakelar, sementara yang lain seperti pembelahan proteolitik tidak dibalik.