Proteoliza Definicja
Proteoliza jest hydroliza wiązań peptydowych, które trzymają białka razem, w wyniku czego dochodzi do rozpadu białek na ich kluczowe składniki, peptydy i aminokwasy. Proteoliza może zachodzić jako metoda regulacji procesów komórkowych poprzez zmniejszenie stężenia białka, przekształcenie białka w formę aktywną lub poprzez dostarczenie aminokwasów potrzebnych do syntezy innego białka. Proteoliza jest często przeprowadzana przez proteazy, enzymy, które katalizują rozkład białek. Może również wystąpić w wyniku niekorzystnych warunków komórkowych, takich jak ekstremalna temperatura, kwasowość lub zasolenie, które zakłócają cząsteczki w wiązaniach peptydowych i powodują rozerwanie wiązań.
Ta ilustracja przedstawia rozpad wiązania peptydowego na aminokwasy składowe poprzez hydrolizę wiązania amidowego.
Ta ilustracja przedstawia hydrolizę wiązania peptydowego poprzez dodanie wody.
Struktura proteolizy
Proteoliza zachodzi, gdy wiązania peptydowe utrzymujące białko razem są hydrolizowane. Często zachodzi to w wyniku katalizy przez proteazy, enzymy, które są zaangażowane w rozpad białek. Enzymy te oddziałują z białkami w sposób specyficzny dla substratów, w oparciu o konformację białek i reszty aminokwasowe, do których się przyłączają. Proteazy działają na jeden z dwóch sposobów: mogą rozerwać wiązanie amidowe pomiędzy dwoma aminokwasami na terminalu aminowym lub karboksylowym (egzopeptydazy) lub rozszczepić białko wewnątrz substratu (endopeptydazy). Proteazy można podzielić na sześć typów, w oparciu o sposób, w jaki hydrolizują białka i reszty, które są w to zaangażowane: proteazy asparaginianowe, cysteinowe, glutaminianowe, metalo, serynowe i treoninowe. Różne kategorie hydrolizują wiązanie amidowe albo poprzez reakcję addycji/eliminacji, w wyniku której powstaje intermediat, albo poprzez bezpośrednią hydrolizę wiązania przez spolaryzowaną cząsteczkę wody. Proteazy, a więc i proteoliza, mogą być hamowane przez wiązanie inhibitorów do miejsc aktywnych proteaz lub przez przestrzenne ograniczenie oddzielające je od substratów. Hamowanie to odgrywa istotną rolę w regulacji procesów komórkowych.
Funkcja proteolizy
Proteoliza odgrywa szereg ważnych, ale różnorodnych ról w organizmie. To może kontrolować funkcję białka albo przez produkcję lub usunięcie białek. Proteoliza może regulować stężenie białka przez usunięcie nadmiaru białka, tak że jego funkcja jest zmniejszona lub upośledzona. Proteoliza jest często odpowiedzialna za całkowitą inaktywację białek, co może prowadzić do zaburzeń interakcji białko-białko i kaskad sygnalizacyjnych, w tym apoptozy. Alternatywnie, proteazy mogą wytwarzać aktywne białka poprzez przeprowadzanie drobnych modyfikacji w niefunkcjonujących lub proto-białkach, lub poprzez zmianę ich stanu fizycznego lub lokalizacji. Przykłady tego obejmują regulację krzepnięcia krwi poprzez usuwanie skrzepów przez plazminę i fibrynolizę oraz aktywację proteazy trypsyny poprzez modyfikację zymogenu pre-proteazy.
Proteoliza działa również jako proces oczyszczania komórek poprzez usuwanie uszkodzonych lub niepotrzebnych białek. Uszkodzone białka obejmują te, które zostały złamane przez inny mechanizm pozostawiając tylko fragment białka i źle złożone białka, które są funkcjonalnie upośledzone. Proteazy ponownie przetworzą aminokwasy, aby stworzyć nowe lub bardziej odpowiednie białka, lub aby przenieść białka do nowego regionu. Białka, które są nienaruszone i składane prawidłowo nie zostaną rozbite, zasadniczo działając jako komórkowej funkcji kontroli jakości.
Proteoliza jest kluczowym składnikiem trawienia składników odżywczych, rozbijając wszelkie białka spożywane tak, że składniki odżywcze są dostępne do podjęcia przez organizm. W tym procesie białka są całkowicie rozbite na ich aminokwasy. Proteoliza jest również składnikiem produkcji żywności, z proteazami rozkładającymi białka mleka w produkcji sera i niskim pH napędzającym proteolizę aktyny w fermentacji suchej kiełbasy.
Quiz
1. W jaki sposób proteoliza rozbija białko?
A. hydroliza
B. dehydratacja
C. spalanie
D. kwasowo-zasadowe
2. Jaka jest ważna funkcja proteolizy?
A. organogeneza
B. tworzenie komórek krwi
C. usuwanie toksyn
D. regulacja białek
3. Co powoduje proteolizę?
A. enzymy
B. wysoka temperatura
C. skrajna kwasowość
D. wszystkie powyższe