Enzim İnaktivasyonu ve Yıkımı
Enzim inaktivasyonu ve yıkımı, bir hücrenin bir enzimin aktivitesini, ya fonksiyonel durumunu kaybetmesiyle ya da fiziksel olarak yıkımıyla sonlandırdığı süreçlerdir. Sentez ile birlikte, düzenlenmiş yıkım her enzimin kararlı durum miktarını belirlemekte ve geri dönüşümlü inhibisyonun ötesinde daha yavaş ancak belirleyici bir kontrol katmanı sağlamaktadır.
Tanım
Enzim inaktivasyonu, bir enzimin katalitik fonksiyonunu denatürasyon, kovalent modifikasyon veya hasar yoluyla kaybetmesidir; enzim yıkımı ise, enzim proteininin düzenlenmiş proteolitik yıkımı olup, bu durum hücresel konsantrasyonunu düşürmektedir.
Kapsam
Bu madde, denatürasyon ve kovalent modifikasyon yoluyla aktivite kaybını ve enzimlerin hücre içi proteolitik sistemler, özellikle ubikuitin-proteazom yolu aracılığıyla düzenlenmiş döngüsünü kapsamaktadır. Bu bir biyokimyasal referanstır, klinik bir rehberlik değildir.
Temel sorular
- Aktivite kaybını (inaktivasyon) fiziksel yıkımdan (degradasyon) ayıran nedir?
- Hücre, belirli enzimleri yıkım için nasıl seçici olarak işaretlemektedir?
- Düzenlenmiş döngü, kararlı durumda bulunan bir enzimin miktarını nasıl belirlemektedir?
Anahtar kavramlar
- İnaktivasyon ve yıkım
- Denatürasyon ve kovalent hasar
- Ubikuitin etiketlemesi
- 26S proteazom
- Enzim yarı ömrü ve döngüsü
- Kararlı durum enzim konsantrasyonu
Temel kuramlar
- Seçici yıkımın ubikuitin-proteazom sistemi
- Yıkıma uğrayacak proteinler, aktive edici, konjuge edici ve ligaz enzimlerinden oluşan bir kaskat tarafından kovalent olarak ubikuitin zincirleriyle etiketlenmekte, ardından 26S proteazom tarafından tanınarak yıkılmaktadır; bu durum, hücresel enzim seviyelerinin seçici ve düzenlenmiş kontrolünü sağlamaktadır.
Mekanizmalar
Bir enzim, yıkıma uğramadan aktivitesini kaybedebilmektedir; örneğin denatürasyon, oksidasyon veya aktif bölgedeki kovalent modifikasyon yoluyla, ki bu sonuncusu geri dönüşümsüz inhibisyon ile örtüşmektedir (Kitz & Wilson, 1962). Bundan farklı olarak, düzenlenmiş yıkım enzim proteininin kendisini ortadan kaldırmaktadır: ökaryotlarda başlıca yol ubikuitin-proteazom sistemidir; bu sistemde E1 aktive edici, E2 konjuge edici ve E3 ligaz enzimlerinden oluşan bir kaskat, bir hedefe ubikuitin zincirleri ekleyerek onu 26S proteazom tarafından tanınma ve hidroliz için işaretlemektedir (Hershko & Ciechanover, 1998; Glickman & Ciechanover, 2002). Bir enzimin kararlı durum seviyesi sentez ve yıkım dengesini yansıttığı için, yarı ömrünü kontrol etmek, aktiviteyi dakikalar ila saatler boyunca düzenlemenin güçlü bir aracı olarak kabul edilmektedir (Cornish-Bowden, 2012).
Klinik önem
Düzenlenmiş protein yıkımı, birçok enzim ve düzenleyici proteinin bolluğunu yönetmektedir ve ubikuitin-proteazom yolu, yerleşik ve gelişmekte olan terapötik stratejilerin hedefi konumundadır; döngünün anlaşılması, yalnızca aktivitenin değil, enzim miktarının da neden bir kontrol noktası olabileceğini açıklığa kavuşturmaktadır (Glickman & Ciechanover, 2002). Bu madde, referans ve eğitim amaçlı biyolojiyi tanımlamakta olup, tedavi tavsiyesi sunmamaktadır.
Tarihçe
Enzim aktivitesinin denatürasyon ve kovalent hasar yoluyla kaybı uzun süredir bilinmekle birlikte, düzenlenmiş, seçici protein yıkımının moleküler temeli, yirminci yüzyılın sonlarında ubikuitin sistemi üzerindeki çalışmalardan ortaya çıkmıştır; bu çalışmalar Hershko ve Ciechanover tarafından 1998'de (Hershko & Ciechanover, 1998) ve Glickman ve Ciechanover tarafından 2002'de (Glickman & Ciechanover, 2002) kapsamlı bir şekilde gözden geçirilmiştir. Bu durum, yıkımı sadece bir atık giderme süreci olmaktan çıkarıp, kasıtlı bir düzenleyici süreç olarak konumlandırmıştır.
Öne çıkan isimler
- Avram Hershko
- Aaron Ciechanover
- Michael H. Glickman
- Irwin B. Wilson
İlgili konular
Temel eserler
- hershko-ciechanover-1998
- glickman-ciechanover-2002
Sıkça sorulan sorular
- Enzim inaktivasyonu ile enzim yıkımı arasındaki fark nedir?
- İnaktivasyon, protein hala mevcutken (örneğin denatürasyon veya kovalent modifikasyon yoluyla) katalitik fonksiyonun kaybıdır; yıkım ise, enzim proteininin fiili parçalanması olup, bu durum hücredeki miktarını azaltmaktadır.
- Hücre hangi enzimleri yıkacağını nasıl seçmektedir?
- Hedef proteinler, spesifik ligaz enzimleri tarafından seçici olarak ubikuitin zincirleriyle etiketlenmekte ve bu etiket, işaretlenmiş proteini yıkan 26S proteazom tarafından tanınmaktadır.