Proteolízis definíció
A proteolízis a fehérjéket összetartó peptidkötések hidrolízise, ami a fehérjék kulcsfontosságú összetevőikre, peptidekre és aminosavakra történő lebontását eredményezi. A proteolízis a sejtfolyamatok szabályozásának módszereként történhet egy fehérje koncentrációjának csökkentésével, egy fehérje aktív formává alakításával, vagy egy másik fehérje szintéziséhez szükséges aminosavak biztosításával. A proteolízist gyakran proteázok, a fehérjék lebontását katalizáló enzimek végzik. Előfordulhat kedvezőtlen sejtkörülmények, például szélsőséges hőmérséklet, savasság vagy sótartalom hatására is, ami megbontja a peptidkötések molekuláit, és a kötések felszakadását eredményezi.
Az ábra a peptidkötésnek az amidkötés hidrolízise révén az alkotó aminosavakra történő lebontását ábrázolja.
Ez az ábra a peptidkötés víz hozzáadásával történő hidrolízisét ábrázolja.
Proteolízis szerkezete
A proteolízis akkor következik be, amikor a fehérjét összetartó peptidkötések hidrolízisre kerülnek. Ez gyakran proteázok, a fehérjék lebontásában részt vevő enzimek katalízise révén történik. Az enzimek a fehérjékkel szubsztrátspecifitással lépnek kölcsönhatásba a fehérjék konformációja és az aminosavmaradvány alapján, amelyhez kapcsolódnak. A proteázok kétféleképpen működnek: két aminosav közötti amidkötést szakíthatnak meg az amino- vagy karboxi-végződésnél (exopeptidázok), vagy a fehérjét a szubsztráton belül hasíthatják (endopeptidázok). A proteázok hat típusba sorolhatók a fehérjék hidrolizálásának módja és az érintett maradék alapján: aszpartát-, cisztein-, glutamát-, metallo-, szerin- és treonin-proteázok. A különböző kategóriák az amidkötést vagy addíciós/eliminációs reakcióval hidrolizálják, amely közbenső terméket hoz létre, vagy a kötés közvetlen hidrolízisével egy polarizált vízmolekula által. A proteázok, és így a proteolízis is gátolható inhibitorok kötődésével a proteázok aktív helyeihez, vagy a szubsztrátjaiktól elválasztó térbeli korlátozással. Ez a gátlás fontos szerepet játszik a sejtfolyamatok szabályozásában.
Proteolízis funkció
A proteolízis számos fontos, ugyanakkor változatos szerepet játszik a szervezetben. A fehérjefunkciót akár a fehérjék előállításával, akár eltávolításával szabályozhatja. A proteolízis szabályozhatja egy fehérje koncentrációját azáltal, hogy eltávolítja a felesleges fehérjét úgy, hogy annak funkciója csökken vagy károsodik. A proteolízis gyakran felelős a fehérjék teljes inaktiválásáért, ami a fehérje-fehérje kölcsönhatások és a jelátviteli kaszkádok, köztük az apoptózis megzavarásához vezethet. Alternatívaként a proteázok aktív fehérjéket állíthatnak elő azáltal, hogy egy nem működő vagy proto-fehérjén finom módosításokat hajtanak végre, vagy megváltoztatják annak fizikai állapotát vagy helyét. Ilyen például a véralvadás szabályozása a vérrögök plazmin és fibrinolízis általi eltávolításával, valamint a proteáz tripszin aktiválása a preproteáz zimogén módosításával.
A proteolízis a sejtek tisztítási folyamataként is működik a sérült vagy felesleges fehérjék eltávolításával. A károsodott fehérjék közé tartoznak azok, amelyek más mechanizmus révén töredeztek, és csak egy fehérjefragmentumot hagytak maguk után, valamint a funkcionálisan károsodott, félreformálódott fehérjék. A proteázok újrahasznosítják az aminosavakat, hogy új vagy megfelelőbb fehérjéket hozzanak létre, vagy hogy a fehérjéket egy új régióba helyezzék át. Az ép és helyesen hajtogatott fehérjéket nem bontják le, lényegében a sejtek minőségellenőrző funkciójaként működnek.
A proteolízis a tápanyag-emésztés kulcsfontosságú összetevője, minden bevitt fehérjét lebont, hogy a tápanyagok a szervezet számára felvehetők legyenek. Ebben a folyamatban a fehérjék teljesen lebomlanak aminosavaikra. A proteolízis az élelmiszer-előállításnak is összetevője: a sajtgyártás során a proteázok bontják le a tejfehérjéket, a szárazkolbász erjesztése során pedig az alacsony pH az aktin proteolízisét mozgatja.
Kvíz
1. Hogyan bontja le a proteolízis a fehérjét?
A. hidrolízis
B. dehidratáció
C. égetés
D. sav-bázis
2. Mi a proteolízis fontos funkciója?
A. organogenezis
B. vérsejtek képződése
C. toxinok eltávolítása
D. fehérjék szabályozása
3. Mi okozza a proteolízist?
A. enzimek
B. magas hőmérséklet
C. extrém savasság
D. a fentiek mindegyike