Definice proteolýzy
Proteolýza je hydrolýza peptidových vazeb, které drží proteiny pohromadě, což vede k rozpadu proteinů na jejich klíčové složky, peptidy a aminokyseliny. Proteolýza může probíhat jako metoda regulace buněčných procesů snížením koncentrace proteinu, přeměnou proteinu na aktivní formu nebo poskytnutím aminokyselin potřebných k syntéze jiného proteinu. Proteolýzu často provádějí proteázy, enzymy, které katalyzují rozklad bílkovin. Může k ní dojít také v důsledku nepříznivých buněčných podmínek, jako je extrémní teplota, kyselost nebo slanost, které narušují molekuly v peptidových vazbách a vedou k jejich přerušení.
Tento obrázek znázorňuje rozpad peptidové vazby na jednotlivé složky aminokyselin hydrolýzou amidové vazby.
Tento obrázek znázorňuje hydrolýzu peptidové vazby přidáním vody.
Struktura proteolýzy
Proteolýza nastává při hydrolýze peptidových vazeb, které drží protein pohromadě. Často k tomu dochází katalýzou proteáz, enzymů, které se podílejí na rozkladu bílkovin. Enzymy interagují s bílkovinami se substrátovou specifičností na základě konformace bílkovin a aminokyselinového zbytku, ke kterému se připojují. Proteázy fungují jedním ze dvou způsobů: mohou přerušit amidovou vazbu mezi dvěma aminokyselinami na amino nebo karboxy terminálu (exopeptidázy), nebo mohou štěpit bílkovinu uvnitř substrátu (endopeptidázy). Proteázy lze rozdělit do šesti typů podle způsobu, jakým hydrolyzují bílkoviny, a podle zbytku, který se na tom podílí: aspartátové, cysteinové, glutamátové, metalolové, serinové a threoninové proteázy. Jednotlivé kategorie hydrolyzují amidovou vazbu buď adiční/eliminační reakcí, při níž vzniká meziprodukt, nebo přímou hydrolýzou vazby polarizovanou molekulou vody. Proteázy, a tedy i proteolýzu, lze inhibovat vazbou inhibitorů na aktivní místa proteáz nebo prostorovým omezením, které je odděluje od jejich substrátů. Tato inhibice hraje důležitou roli v regulaci buněčných procesů.
Funkce proteolýzy
Proteolýza hraje v organismu řadu důležitých a zároveň různorodých rolí. Může řídit funkci bílkovin buď jejich produkcí, nebo jejich odstraňováním. Proteolýza může regulovat koncentraci bílkoviny tím, že odstraní její přebytek tak, že se její funkce sníží nebo zhorší. Proteolýza je často zodpovědná za úplnou inaktivaci proteinů, což může vést k narušení interakcí protein-protein a signálních kaskád včetně apoptózy. Alternativně mohou proteázy vytvářet aktivní proteiny prováděním jemných modifikací nefunkčního nebo proto-proteinu nebo změnou jeho fyzikálního stavu či umístění. Příkladem může být regulace srážení krve prostřednictvím odstraňování sraženin plazminem a fibrinolýzou a aktivace proteázy trypsinu modifikací preproteázového zymogenu.
Proteolýza také funguje jako proces čištění buněk odstraněním poškozených nebo nepotřebných proteinů. Mezi poškozené proteiny patří ty, které byly rozlomeny jiným mechanismem a zanechaly pouze bílkovinný fragment, a nesprávně složené proteiny, které jsou funkčně poškozené. Proteázy recyklují aminokyseliny, aby vytvořily nové nebo vhodnější proteiny, nebo přemístí proteiny do nové oblasti. Proteiny, které jsou neporušené a správně složené, se nerozloží, což v podstatě funguje jako funkce buněčné kontroly kvality.
Proteolýza je klíčovou složkou trávení živin, rozkládá všechny přijaté bílkoviny, aby byly živiny k dispozici pro organismus. Při tomto procesu jsou bílkoviny kompletně rozloženy na své aminokyseliny. Proteolýza je také součástí výroby potravin – proteázy rozkládají mléčné bílkoviny při výrobě sýrů a nízké pH způsobuje proteolýzu aktinu při fermentaci suchých uzenin.
Kvíz
1. Jak probíhá rozklad bílkovin proteolýzou
A. hydrolýzou
B. dehydratací
C. spalováním
D. acidobazickou
2. Jaká je důležitá funkce proteolýzy
A. organogeneze
B. tvorba krvinek
C. odstraňování toxinů
D. regulace bílkovin
3.
. Co způsobuje proteolýzu?
A. enzymy
B. vysoké teploty
C. extrémní kyselost
D. vše z výše uvedeného
.