Translasyon Sonrası Modifikasyonlar
Translasyon sonrası modifikasyonlar, bir proteinin sentezlendikten sonra uğradığı kovalent kimyasal değişikliklerdir. Hücre, kimyasal gruplar (fosfat veya şeker zincirleri gibi) ekleyerek, diğer proteinleri (ubikuitin gibi) bağlayarak veya zinciri parçalayarak bir proteinin aktivitesini, stabilitesini, konumunu ve etkileşimlerini değiştirebilmektedir. Bu modifikasyonlar, proteomun işlevsel çeşitliliğini, genomun doğrudan kodladığının ötesine taşıyarak önemli ölçüde genişletmektedir.
Tanım
Translasyon sonrası modifikasyonlar, bir proteinin sentezinden sonra enzim katalizli kovalent değişikliklerdir; bunlar arasında küçük kimyasal grupların eklenmesi, şekerlerin veya diğer proteinlerin bağlanması ve proteolitik parçalanma yer almakta olup, proteinin aktivitesini, lokalizasyonunu, stabilitesini ve etkileşimlerini modüle etmektedir.
Kapsam
Bu konu, fosforilasyon, glikozilasyon, ubikuitinasyon, asetilasyon, metilasyon, lipidasyon ve proteolitik işleme dahil olmak üzere translasyon sonrası modifikasyonların ana sınıflarını ve bunların protein işlevini nasıl düzenlediğini kapsamaktadır. Bu, moleküler bir referanstır ve klinik tavsiye içermemektedir.
Temel sorular
- Sabit bir gen ürünleri kümesi, çok daha geniş bir protein işlevleri yelpazesini nasıl üretebilmektedir?
- Proteinlere hangi kimyasal gruplar eklenir ve hangi amino asitlere?
- Geri dönüşümlü modifikasyonlar moleküler anahtarlar olarak nasıl işlev görmektedir?
- Bir modifikasyon, hücre içindeki bir proteinin kaderini nasıl değiştirmektedir?
Anahtar kavramlar
- Proteom çeşitlenmesi
- Fosforilasyon (kinazlar ve fosfatazlar)
- Glikozilasyon (N-bağlı ve O-bağlı)
- Ubikuitinasyon
- Asetilasyon ve metilasyon
- Lipidasyon
- Proteolitik işleme
- Moleküler anahtar olarak geri dönüşümlü modifikasyon
Mekanizmalar
Özel enzimler, belirli amino asit yan zincirlerine kimyasal gruplar ekler veya bunları çıkarır. Kinazlar tarafından gerçekleştirilen fosforilasyon (ve fosfatazlar tarafından uzaklaştırılması), aktiviteyi ve sinyalizasyonu açıp kapatan hızlı geri dönüşümlü bir anahtar sağlamaktadır. Glikozilasyon, ağırlıklı olarak endoplazmik retikulum ve Golgi'de şeker zincirleri ekleyerek katlanmayı, stabiliteyi ve tanınmayı şekillendirmektedir (Varki, 1993). Ubikuitinasyon, küçük protein ubikuitini substratlara bağlayarak, bozunma dahil olmak üzere çeşitli kaderler için işaretlemektedir (Hershko & Ciechanover, 1998). Asetilasyon, metilasyon, lipidasyon ve proteolitik işleme, aktiviteyi, lokalizasyonu ve etkileşimleri daha da ayarlayarak, tek bir gen ürününün işlevsel olarak birçok farklı biçimde var olabilmesini sağlamaktadır (Walsh et al., 2005).
Klinik önem
Fosforilasyon ve ubikuitinasyon gibi modifikasyonlar sinyalizasyonu, büyümeyi ve protein döngüsünü düzenlediğinden, bunların düzensizliği birçok hastalıkta incelenmektedir ve modifikasyon tespit edici testler araştırma ve tanıda kullanılmaktadır. Bu madde, mekanizmaları ve genel önemlerini tanımlamakta olup, bireysel tanı veya tedaviye yönelik bir rehber değildir.
Tarihçe
Yirminci yüzyılın ortalarında geri dönüşümlü protein fosforilasyonunun keşfi, 1992 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü ile tanınarak, modifikasyonu bir kontrol mekanizması olarak kabul ettirmiştir. Glikozilasyonun ve ubikuitin sisteminin (Hershko & Ciechanover, 1998) karakterizasyonu tabloyu genişletmiş ve daha sonra yapılan sistematik araştırmalar, modifikasyonların tam kimyasal çeşitliliğini proteom karmaşıklığının önemli bir kaynağı olarak çerçevelemiştir (Walsh et al., 2005).
Öne çıkan isimler
- Christopher Walsh
- Edmond Fischer
- Edwin Krebs
- Aaron Ciechanover
- Avram Hershko
İlgili konular
Temel eserler
- walsh-2005
- hershko-1998
Sıkça sorulan sorular
- Gen proteini zaten belirtiyorsa, translasyon sonrası modifikasyonlar neden önemlidir?
- Gen, amino asit dizisini belirtir, ancak modifikasyonlar o proteinin ne yaptığını, nereye gittiğini ve ne kadar sürdüğünü değiştirir. Tek bir gen ürününün birçok işlevsel biçim almasını ve sinyallere hızla yanıt vermesini sağlarlar.
- Translasyon sonrası modifikasyonlar kalıcı mıdır?
- Birçoğu geri dönüşümlüdür. Örneğin, fosforilasyon bir anahtar gibi eklenip çıkarılabilirken, proteolitik parçalanma gibi diğerleri geri döndürülemez.