Proteolyysi Määritelmä
Proteolyysi on proteiineja koossa pitävien peptidisidosten hydrolyysi, joka johtaa proteiinien hajoamiseen niiden keskeisiksi komponenteiksi, peptideiksi ja aminohapoiksi. Proteolyysi voi tapahtua soluprosessien säätelymenetelmänä vähentämällä proteiinin pitoisuutta, muuttamalla proteiinia aktiiviseen muotoon tai tarjoamalla toisen proteiinin synteesiin tarvittavia aminohappoja. Proteolyysin suorittavat usein proteaasit, entsyymit, jotka katalysoivat proteiinien hajoamista. Se voi tapahtua myös epäsuotuisien soluolosuhteiden, kuten äärimmäisten lämpötilojen, happamuuden tai suolapitoisuuden seurauksena, jolloin peptidisidosten molekyylit hajoavat ja sidokset katkeavat.
Tässä kuvassa on esitetty peptidisidoksen hajoaminen amidisidoksen hydrolyysin avulla sen muodostaviksi aminohapoiksi.
Tämä kuva kuvaa peptidisidoksen hydrolyysiä veden lisäyksen kautta.
Proteolyysi Rakenne
Proteolyysi tapahtuu, kun proteiinia koossa pitävät peptidisidokset hydrolysoituvat. Tämä tapahtuu usein proteaasien, proteiinien hajottamiseen osallistuvien entsyymien, katalysoimana. Entsyymit ovat vuorovaikutuksessa proteiinien kanssa, ja niiden substraattispesifisyys perustuu proteiinien konformaatioon ja aminohappojäännökseen, johon ne kiinnittyvät. Proteaasit toimivat kahdella tavalla: ne voivat katkaista kahden aminohapon välisen amidisidoksen amino- tai karboksiterminaalissa (eksopeptidaasit) tai ne voivat pilkkoa proteiinia substraatin sisällä (endopeptidaasit). Proteaasit voidaan luokitella kuuteen eri tyyppiin sen perusteella, miten ne hydrolysoivat proteiineja ja mitä jäännöstä ne käyttävät: aspartaatti-, kysteiini-, glutamaatti-, metallo-, seriini- ja treoniiniproteaasit. Eri luokat hydrolysoivat amidisidoksen joko additio/eliminaatioreaktion kautta, joka tuottaa välituotteen, tai hydrolysoimalla sidoksen suoraan polarisoituneen vesimolekyylin avulla. Proteaaseja ja siten myös proteolyysiä voidaan estää sitomalla inhibiittoreita proteaasin aktiivisiin alueisiin tai erottamalla ne alueellisesti substraateista. Tällä inhibitiolla on tärkeä rooli soluprosessien säätelyssä.
Proteolyysin toiminta
Proteolyysillä on elimistössä useita tärkeitä mutta erilaisia tehtäviä. Se voi ohjata proteiinien toimintaa joko tuottamalla tai poistamalla proteiineja. Proteolyysi voi säädellä proteiinin pitoisuutta poistamalla ylimääräisen proteiinin niin, että sen toiminta vähenee tai heikkenee. Proteolyysi on usein vastuussa proteiinien täydellisestä inaktivoinnista, mikä voi johtaa proteiini-proteiini-interaktioiden ja signaalikaskadien, myös apoptoosin, häiriintymiseen. Vaihtoehtoisesti proteaasit voivat tuottaa aktiivisia proteiineja tekemällä hienojakoisia modifikaatioita toimimattomaan tai protoproteiiniin tai muuttamalla sen fyysistä tilaa tai sijaintia. Esimerkkejä tästä ovat veren hyytymisen säätely poistamalla hyytymiä plasmiinin ja fibrinolyysin avulla sekä proteaasi trypsiinin aktivointi muokkaamalla preproteaasin zymogeeniä.
Proteolyysi toimii myös solujen puhdistusprosessina poistamalla vaurioituneita tai tarpeettomia proteiineja. Vaurioituneita proteiineja ovat esimerkiksi proteiinit, jotka ovat murtuneet muulla mekanismilla jättäen jäljelle vain proteiinifragmentin, sekä funktionaalisesti heikentyneet väärinfoldatut proteiinit. Proteaasit kierrättävät aminohappoja tehdäkseen uusia tai sopivampia proteiineja tai siirtääkseen proteiinit uudelle alueelle. Proteiineja, jotka ovat ehjiä ja taittuneet oikein, ei hajoteta, ja ne toimivat olennaisesti solun laadunvalvontatoimintona.
Proteolyysi on keskeinen osa ravintoaineiden ruoansulatusta, sillä se pilkkoo kaiken nautitun proteiinin niin, että ravintoaineet ovat elimistön käytettävissä. Tässä prosessissa proteiinit hajotetaan kokonaan aminohapoiksi. Proteolyysi on myös osa elintarvikkeiden valmistusta, sillä proteaasit hajottavat maitoproteiineja juuston valmistuksessa ja matala pH ohjaa aktiinin proteolyysiä makkaran kuivakäymisessä.
Tehtävä
1. Miten proteolyysi hajottaa proteiinin?
A. hydrolyysi
B. dehydraatio
C. palaminen
D. happo-emäs
2. Mikä on proteolyysin tärkeä tehtävä?
A. organogeneesi
B. verisolujen muodostuminen
C. myrkkyjen poistaminen
D. proteiinien säätely
3. Mikä aiheuttaa proteolyysin?
A. entsyymit
B. korkeat lämpötilat
C. äärimmäinen happamuus
D. kaikki edellä mainitut