Proteolys Definition
Proteolys är hydrolys av de peptidbindningar som håller ihop proteiner, vilket resulterar i att proteiner bryts ner till sina huvudkomponenter, peptider och aminosyror. Proteolys kan förekomma som en metod för reglering av cellulära processer genom att minska koncentrationen av ett protein, omvandla ett protein till en aktiv form eller genom att tillhandahålla aminosyror som krävs för att syntetisera ett annat protein. Proteolysen utförs ofta av proteaser, enzymer som katalyserar nedbrytningen av proteiner. Den kan också uppstå som ett resultat av ogynnsamma cellförhållanden, t.ex. extrem temperatur, surhet eller salthalt, vilket rubbar molekylerna i peptidbindningarna och resulterar i att bindningarna bryts.
Denna figur skildrar nedbrytningen av en peptidbindning till de ingående aminosyrorna genom hydrolys av amidbindningen.
Denna figur skildrar hydrolysen av en peptidbindning genom tillsats av vatten.
Proteolysens struktur
Proteolysen inträffar när de peptidbindningar som håller ihop ett protein hydrolyseras. Detta sker ofta genom katalys av proteaser, enzymer som är inblandade i nedbrytningen av proteiner. Enzymerna interagerar med proteiner med substratspecificitet baserat på proteinernas konformation och den aminosyrarest som de fäster till. Proteaser fungerar på ett av två sätt: de kan bryta amidbindningen mellan två aminosyror vid amino- eller karboxyterminalen (exopeptidaser), eller de kan klyva proteinet inom substratet (endopeptidaser). Proteaser kan delas in i sex typer, baserat på hur de hydrolyserar proteiner och vilken rest som är inblandad: aspartat-, cystein-, glutamat-, metallo-, serin- och threoninproteaser. De olika kategorierna hydrolyserar amidbindningen antingen genom en addition/elimineringsreaktion som ger upphov till en intermediär, eller genom direkt hydrolys av bindningen genom en polariserad vattenmolekyl. Proteaser, och därmed proteolysen, kan hämmas genom att inhibitorer binds till proteasets aktiva platser eller genom att de genom rumslig begränsning separeras från sina substrat. Denna hämning spelar en viktig roll i regleringen av cellulära processer.
Proteolysens funktion
Proteolysen spelar ett antal viktiga men varierande roller i kroppen. Den kan styra proteinfunktionen antingen genom att producera eller avlägsna proteiner. Proteolysen kan reglera koncentrationen av ett protein genom att avlägsna överskottsprotein så att dess funktion minskar eller försämras. Proteolysen är ofta ansvarig för fullständig inaktivering av proteiner, vilket kan leda till att protein-protein-interaktioner och signalkaskader, inklusive apoptos, störs. Alternativt kan proteaser producera aktiva proteiner genom att utföra finskaliga modifieringar av ett icke-fungerande protein eller protoprotein, eller genom att ändra dess fysiska tillstånd eller placering. Exempel på detta är reglering av blodkoagulation genom avlägsnande av proppar genom plasmin och fibrinolys och aktivering av proteaset trypsin genom modifiering av förproteasets zymogen.
Proteolys fungerar också som en cellulär upprensningsprocess genom att avlägsna skadade eller onödiga proteiner. Skadade proteiner omfattar proteiner som har brutits av en annan mekanism och lämnar endast ett proteinfragment och felveckade proteiner som är funktionsnedsatta. Proteaserna återvinner aminosyrorna för att göra nya eller mer lämpliga proteiner, eller för att flytta proteinerna till en ny region. Proteiner som är intakta och korrekt veckade kommer inte att brytas ner, vilket i huvudsak fungerar som en cellulär kvalitetskontrollfunktion.
Proteolysen är en nyckelkomponent i matsmältningen av näringsämnen och bryter ner alla proteiner som intas så att näringsämnena blir tillgängliga för att tas upp av organismen. I denna process bryts proteinerna helt ner till sina aminosyror. Proteolysen är också en komponent i livsmedelsproduktionen, med proteaser som bryter ner mjölkproteiner vid osttillverkning och ett lågt pH som driver proteolysen av aktin vid fermentering av torrkorv.
Quiz
1. Hur bryter proteolysen ner ett protein?
A. hydrolys
B. dehydrering
C. förbränning
D. syra-bas
2. Vilken är en viktig funktion för proteolysen?
A. organogenes
B. bildning av blodkroppar
C. avlägsnande av toxiner
D. reglering av proteiner
3. Vad orsakar proteolys?
A. enzymer
B. höga temperaturer
C. extrem surhet
D. alla ovanstående
.