Obrat proteinů a katabolismus aminokyselin

1. Obrat proteinů a katabolismus aminokyselin Proteiny se odbourávají na aminokyseliny Obrat proteinů je přísně regulován Prvním stupněm odbourávání aminokyselin je odstranění dusíku Amoniak je u většiny suchozemských obratlovců odbouráván na močovinu. Uhlíkatý skelet aminokyselin patří k hlavním metabolickým meziproduktům. Vrozené vady metabolismu aminokyselin.

2. Trávení a absorpce proteinů • Žaludek – kys. prostředí – denaturace proteinů. Poté pepsin – nespecifická proteinasa. • Lumen tenkého střeva – proteinasy pankreatu trypsin, chymotrypsin (sekrece ve formě zymogenů). Vznikají volné aminokyseliny, zčásti di- a tripeptidy. • Aminopeptidasy N – plasmová memrána tenkého střeva. Od N konce. • Směs aminokyselin a krátkých peptidů vstupuje z lumen do buněk tenkého střeva a poté do krve.

3. Trávení a absorpce proteinů.

4. Obrat proteinů – degradace a syntéza. Poločas života proteinů se pohybuje od minut do celoživotní doby. Např. ornithindekarboxylasa má t1/2 = 11 min. (podílí se na syntéze polyaminů a tím na růstu a diferenciaci). Hemoglobin má t1/2 shodný s erythrocytem. Protein oční čočky, krystalin, se nemění po celou dobu života.

6. Aaron Ciechanover Technion – Israel Institute of Technology Haifa, Israel , born 1947 Laureáti Nobelovy ceny za chemii 2004 „for the discovery of ubiquitin-mediated protein degradation" Avram Hershko Technion – Israel Institute of Technology Haifa, Israel, born 1937, Karcag, Maďarsko Irwin Rose University of California Irvine, CA, USA , born 1926

7. Aaron Ciechanover • Israeli citizen. Born 1947 (57 years) in Haifa, Israel. Doctor's degree in medicine in 1981 at the Technion (Israel Institute of Technology), Haifa. Distinguished Professor at the Unit of Biochemistry, the Rappaport Family Institute for Research in Medical Sciences at the Technion, Haifa, Israel.

8. Avram Hershko Israeli citizen. Born 1937 (67 years) in Karcag, Hungary. Doctor's degree in medicine in 1969 at the Hadassah and the Hebrew University Medical School, Jerusalem. Distinguished Professor at the Rappaport Family Institute for Research in Medical Sciences at the Technion, Haifa, Israel.

9. Irwin Rose • American citizen. Born 1926 (78 years) in New York, USA. Doctor's degree in in 1952 at the University of Chicago, USA. Specialist at the Department of Physiology and Biophysics, College of Medicine, University of California, Irvine, USA.

10. Jak se rozpoznávají proteiny, které se budou odbourávat ? • UBIQUITIN !!! Černá tečka !! Polibek smrti !! Zkratka Ub. • Malý protein – 8, 5 kd. • C konec pro vazbu na jiné proteiny. • Lys 48 vazba dalších molekul ubiquitinu. • Přítomen ve všech eukaryotních buňkách.

11. Karboxyl terminálního Gly Ub se kovalentně váže na e-aminoskupinu různých lysinových zbytků proteinů určených k degradaci (isopeptodvá vazba).

12. Konjugace ubiquitinu. • E1 - ubiquitin aktivující enzym • E2 – ubiquitin konjugační enzym • E3 – ubiquitinproteinligasa • ATP aktivována – podoba s aktivací mastných kyselin. • Efektivní jsou až čtyři navázané molekuly Ub

14. Tetraubiquitin

15. Co je určující pro to, který protein bude označen Ub ? • Délka, poločas života cytosolárních proteinů, je dán charakterem aminokyselin na N konci. Označeno jako N-terminální pravidlo. • Např. protein s Met na konci má poločas života více než 20 hod. Stejný protein s Arg nebo Leu na N konci, jen 2 minuty. • Enzymy E3 čtou N-konce. • Druhým markerem jsou tzv. cyklin destrukční partie (části) řetězce proteinu. Jsou to sekvence aminokyselin, které označují destrukční proteiny buněčného cyklu a proteiny bohaté na Pro, Glu, Ser a Thr (PEST sekvence).

16. Vykonavatel destrukce proteinů. • PROTEASOM – proteinasový komplex nazývaný také 26S proteasom. Poháněno ATP. • Komplex: 20S proteasom s katalytickou aktivitou • 19S regulační podjednotka. • Ub je recyklován

18. Odstranění dusíku – první stupeň odbourávání aminokyselin. • Hlavním místem odbourávání aminokyselin jsou u savců játra. Dusík musí být odstraněn, protože zde nejsou žádné dusíkaté sloučeniny vhodné k zisku energie. Uhlíkatá kostra aminokyselin vstupuje do citrátového cyklu nebo je jeho meziprodukty. Oxidativní deaminace Glu Aminotransferasy: Aspartátaminotransfersa Alaninaminotransferasa

29. AMINOTRANSFERASOVÁ REAKCE(účast PLP jako prosthetické skupiny)

36. Aspartátaminotranferasa

37. PLP enzymy labilizují jednu ze tří vazeb.Vazba a je labilizována aminotransferasami, vazba b dekarboxylasami a vazba c aldolasami.

38. Stereochemický efekt. Vazba rovnoběžná s p orbitalem PLP se nejsnáze štěpí.

40. Aminokyseliny Ser a Thr mohou být přímo deaminoványPLP jako prosthetická skupina u obou enzymů. • Serin = pyruvát + NH4+ (serindehydratasa-PLP) • Threonin = a-oxobutyrát + NH4+ (threonindehydratasa - PLP)

44. Alaninový cyklus. Transport dusíku ze svalů do jater.Dusík může být také transportován jako Gln.NH4+ + Glu + ATPglutaminsynthetasaGln + ADP + Pi

47. Amoniak je převáděn na močovinu u většiny suchozemských obratlovců.Močovinový (ornithinový) cyklus. • Hans Krebs a Kurt Henseleit, 1932 – první metabolický cyklus. • První reakcí je tvorba karbamoyl fosfátu z NH4+ , HCO3- a ATP. • Enzym: Karbamoylfosfátsynthetasa. • Spotřeba dvou ATP činí reakci ireversibilní! • Savčí enzym potřebuje k plné aktivitě N-actelyglutamát.