Free Press

Proteolyse Definition

Proteolyse er hydrolyse af de peptidbindinger, der holder proteinerne sammen, hvilket resulterer i nedbrydning af proteinerne til deres hovedkomponenter, peptider og aminosyrer. Proteolyse kan forekomme som en metode til regulering af cellulære processer ved at reducere koncentrationen af et protein, ved at omdanne et protein til en aktiv form eller ved at tilvejebringe de aminosyrer, der er nødvendige for at syntetisere et andet protein. Proteolyse udføres ofte af proteaser, enzymer, der katalyserer nedbrydningen af proteiner. Den kan også forekomme som følge af ugunstige celleforhold som f.eks. ekstrem temperatur, surhed eller saltindhold, hvilket forstyrrer molekylerne i peptidbindingerne og resulterer i, at bindingerne brydes.

Denne figur skildrer nedbrydningen af en peptidbinding til de enkelte aminosyrer gennem hydrolyse af amidbindingen.

Denne figur skildrer hydrolysen af en peptidbinding ved tilsætning af vand.

Proteolyse struktur

Proteolyse opstår, når de peptidbindinger, der holder et protein sammen, hydrolyseres. Dette sker ofte gennem katalyse af proteaser, enzymer, der er involveret i nedbrydningen af proteiner. Enzymerne interagerer med proteiner med substratspecificitet baseret på proteinernes konformation og den aminosyrerest, som de knytter sig til. Proteaser fungerer på to måder: De kan bryde amidbindingen mellem to aminosyrer på amino- eller carboxyterminalen (exopeptidaser), eller de kan spalte proteinet i substratet (endopeptidaser). Proteaser kan inddeles i seks typer, baseret på den måde, hvorpå de hydrolyserer proteiner og den rest, der er involveret: aspartat-, cystein-, glutamat-, metallo-, serin- og threoninproteaser. De forskellige kategorier hydrolyserer amidbindingen enten gennem en additions/elimineringsreaktion, der producerer et mellemprodukt, eller ved direkte hydrolyse af bindingen ved hjælp af et polariseret vandmolekyle. Proteaser, og dermed proteolyse, kan hæmmes ved binding af inhibitorer til proteaseaktive steder eller ved rumlig indeslutning, der adskiller dem fra deres substrater. Denne hæmning spiller en vigtig rolle i reguleringen af cellulære processer.

Proteolysefunktion

Proteolyse spiller en række vigtige, men forskellige roller i kroppen. Den kan styre proteinfunktionen enten ved at producere eller fjerne proteiner. Proteolyse kan regulere koncentrationen af et protein ved at fjerne overskydende protein på en sådan måde, at dets funktion mindskes eller forringes. Proteolyse er ofte ansvarlig for fuldstændig inaktivering af proteiner, hvilket kan resultere i forstyrrelser af protein-protein-interaktioner og signalkaskader, herunder apoptose. Alternativt kan proteaser producere aktive proteiner ved at foretage fine modifikationer af et ikke-fungerende protein eller et proto-protein eller ved at ændre dets fysiske tilstand eller placering. Som eksempler herpå kan nævnes regulering af blodets størkning gennem fjernelse af blodpropper ved plasmin og fibrinolyse og aktivering af proteasen trypsin ved modifikation af præproteasen zymogen.

Proteolyse fungerer også som en cellulær oprydningsproces ved at fjerne beskadigede eller unødvendige proteiner. Beskadigede proteiner omfatter proteiner, der er blevet brudt af en anden mekanisme, så der kun er tilbage et proteinfragment, og fejlfoldede proteiner, der er funktionelt forringet. Proteaserne genbruger aminosyrerne for at fremstille nye eller mere hensigtsmæssige proteiner eller for at flytte proteinerne til et nyt område. Proteiner, der er intakte og foldet korrekt, vil ikke blive nedbrudt, hvilket i det væsentlige fungerer som en cellulær kvalitetskontrolfunktion.

Proteolyse er en nøglekomponent i fordøjelsen af næringsstoffer, idet den nedbryder ethvert indtaget protein, så næringsstofferne er tilgængelige for organismen til at blive optaget af den. I denne proces nedbrydes proteinerne fuldstændigt til deres aminosyrer. Proteolyse er også en komponent i fødevareproduktionen, idet proteaser nedbryder mælkeproteiner i osteproduktionen, og en lav pH-værdi driver proteolyse af aktin i tørpølsefermentering.

Quiz

1. Hvordan nedbrydes et protein ved proteolyse?
A. hydrolyse
B. dehydrering
C. forbrænding
D. syre-base

2. Hvad er en vigtig funktion af proteolyse?
A. organogenese
B. dannelse af blodceller
C. fjernelse af toksiner
D. regulering af proteiner