1 / 43

xtalwebary.blogspot/2011/01/membrane-proteins.html

Połączenia białek z błonami. http://xtalwebary.blogspot.com/2011/01/membrane-proteins.html. inozytol N-acetyloglukozoamina mannoza galaktoza etanoloamina. GPI - glikozylofosfatydyloinozytol. Białka zakotwiczone przez GPI znajdują się na zewnątrz komórki.

Download Presentation

xtalwebary.blogspot/2011/01/membrane-proteins.html

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript


  1. Połączenia białek z błonami http://xtalwebary.blogspot.com/2011/01/membrane-proteins.html

  2. inozytol N-acetyloglukozoamina mannoza galaktoza etanoloamina GPI - glikozylofosfatydyloinozytol

  3. Białka zakotwiczone przez GPI znajdują się na zewnątrz komórki http://www.bio.cam.ac.uk/~dupree/dupree_gpi.jpg

  4. Przykłady białek zakotwiczonych w błonie przez GPI • Białka powierzchni leukocytów • CD16b – jeden z receptorów Fc IgG • CD14 – receptor LPS • CD52 – małe białko (61 aa) o niewyjaśnionej funkcji • Białka adhezyjne • jedna z form N-CAM (neural cell adhesion • molecule) • Enzymy • PH20 – hialuronidaza plemników • MT4-MMP i MT6-MMP (membrane type • matrix metalloproteinases) • anhydraza węglanowa 4 (kardiomiocyty, • śródbłonek) • Białka powierzchni pierwotniaków • białka Toxoplasma, Leishmania • Inne: białko prionowe PrP • Białka z kotwicą GPI są uwalniane z błony przez fosfolipazę C lub fosfolipazę D aktywowane przez wiele bodźców.

  5. Białko prionowe zakotwiczone w błonie przez GPI http://www.nature.com/nature/journal/v412/n6848/fig_tab/412739a0_F4.html

  6. ZAKOTWICZANIE BIAŁEK W BŁONACH • WEWNĄTRZ KOMÓRKI  • Mirystylacja przy N-końcu • Palmitylacja reszt cysteiny • Farnezylacja przy C-końcu • Geranylogeranylacja przy C-końcu

  7. MIRYSTYLACJA • (kwas mirystynowy: C14, nasycony) • do mirystylacji wykorzystywany jest mirystylo-CoA • mirystylacja zachodzi kotranslacyjnie (są wyjątki) • mirystylacji ulegają białka o sekwencji N-końca: Met-Gly (Met-Gly-X-X-X-Ser/Thr) • Metionina jest najpierw usuwana przez aminopeptydazę metionylową, a następnie dochodzi do mirystylacji reszty glicyny przez enzym:transferazę N-mirystylową (NMT) Wright MH et al, J Chem Biol (2010) 3:19–35

  8. Przykłady białek ulegających mirystylacji: • kinaza białkowa A, • podjednostki alfa białek G, • białka z rodziny Src (transdukcja sygnału), • oksydoreduktaza NADH:ubichinon, • białka wielu wirusów • Znaczenie mirystylacji: • umożliwia odwracalne zakotwiczanie białek w • błonach • współuczestniczy w tworzeniu trzeciorzędowej • struktury białek – stabilizuje konformację • tworzy miejsce oddziaływania z innymi białkami Silne wiązanie do błony wymaga oprócz mirystylacji drugiego efektora: sekwencji aminokwasów zasadowych lub palmitylacji

  9. Zakotwiczenie białek w błonie przez kotwicę mirystylową jest procesem odwracalnym: Wright MH et al, J Chem Biol (2010) 3:19–35

  10. PRZEŁĄCZNIK MIRYSTYLOWY Wiązanie poprzez resztę mirystylową do błony może podlegać regulacji poprzez mechanizm przełącznika mirystylowego. in out Przykład: rekoweryna – białko siatkówki oka regulujące aktywność rodopsyny. Przy podniesionym stężeniu wapnia – konformacja „out”’ przy normalnym poziomie wapnia konformacja „in”.

  11. Inny sposób regulacji: zniesienie oddziaływania aminokwasów zasadowych z błoną przez zmianę ładunku białka wywołaną fosforylacją Białka MARCKS - myristoylated alanine-rich C-kinase substrate W formie nieufosforylowanej oddziałują z filamentami aktynowymi. Biorą udział w procesie sekrecji, egzocytozy, transportu, wpływają na kształt komórek i ich ruchliwość. Fosforylacja (przez PKC) – zwiększenie ładunku ujemnego – odłączenie od błony.

  12. Potranslacyjnamirystylacja Proces odkryty podczas badań nad apoptozą Jednym z etapów apoptozy jest utrata funkcjonalności mitochondriów W procesie apoptozy nie tylko Bid ulega mirystylacji. Znane są jeszcze inne, cztery zidentyfikowano. Wright MH et al, J Chem Biol (2010) 3:19–35

  13. PALMITYLACJA  • kwas palmitynowy (C16, nasycony) • Do palmitylacji wykorzystywany jest • palmitylo-CoA, reakcję prowadzą enzymy • błonowe PAT (transferazy palmitylowe) • Palmitylacja zachodzi potranslacyjnie • Palmitylacji ulegają reszty cysteiny – • tworzy się wiązanie tioestrowe Istnieje wiele enzymów PAT (23 u ssaków) o rozmaitej lokalizacji wewnątrzkomórkowej (aparat Golgiego, błona ER, błona komórkowa, endosomy) i pewnej specyficzności.

  14. SVM – synaptic vesicle membrane PM – plasma membrane PAT – transferaza palmitynowa APT – tioesteraza acyl:białko S. Baekkskov, J. Kanaani, Molecular Membrane Biology, 2009; 26: 4254

  15. Palmitylacji ulegają cztery grupy białek: • białka transmembranowe – palmitylacja dotyczy reszt cysteiny znajdujących się jeszcze w obrębie błony lub tuż poza nią • (np. TGF-a, receptor transferyny, białka wirusowe, receptory o 7 domenach transmembranowych); palmitylacja jednej lub kilku reszt cysteiny. • białka prenylowane (białka Ras) • białka mirystylowane (często sekwencja: Met-Gly-Cys) • inne białka By: Charollais et al. Molecular Membrane Biology, 2009, 26, 55-66

  16. Reszta palmitylowa może zostać odłączana od białek przez specyficzną tioesterazę: APT (acyl:protein thioesterase). PALMITYLACJA (jako jedyna spośród procesów przyłączania kotwic) jest procesem ODWRACALNYM Czy na pewno? – Nie…. Istnieją doniesienia o możliwości istnienia demirystylacji

  17. Jakie elementy dotyczące funkcjonowania białek mogą zmieniać się pod wpływem palmitylacji? • Lokalizacja: • błona komórkowa (receptor transferyny) • receptor mannozo-6-fosforanu (RMP) • mikrodomeny błonowe (tetraspaniny, CD4, • integryny beta4 • Oddziaływanie z innymi białkami (integryna beta4, podjednostka receptora AMPA, RMP) • Przekaz sygnału (jeden z receptorów serotoninowych) • Skupianie (ang. clustering) – (CD4) • Oligomeryzacja (CD95, Fas) – tylko trimer oddziałuje z trimerycznymFasL. • Dopasowanie struktury białka do błony Greaves J. Mol. Membrane Biol, 2009; 26(12): 6779

  18. Przykład: Regulacja wzrostu aksonu: • FGF2 – zasadowy czynnik wzrostu fibroblastów po związaniu ze swoim receptorem aktywuje jeden z enzymów PAT • Zachodzi palmitylacja dwóch izomerów neuronalnego białka adhezyjnego NCAM140 i NCAM180 co powoduje: • ich translokację do tratw lipidowych • wzrost własności adhezyjnych • wzrost aksonu

  19. Prenylacja farnezylacja i geranylogeranylacja Enzymy prowadzące reakcje prenylacji białek: FT - farnezylotransferaza GGT I - geranylogeranylotransferaza I GGT II - geranylogeranylotransferaza II) = = geranylogeranylotransferaza Rab

  20. miejsce działania statyn

  21. Farnezylacji przez FT ulegają białka z sekwencją C-końca: -Cys-a-a-X-COO- a – aminokwas alifatyczny X – zwykle Met, Ser, Ala, Gln Geranylogeranylacji przez GGT I ulegają białka z sekwencją C-końca: -Cys-a-a-X-COO- X – zwykle Leu Geranylogeranylacji przez GGT II ulegają białka z sekwencjami C-końca: -Cys-Cys-COO- -Cys-X-Cys-COO-

  22. Przebieg farnezylacji Geranylogeralynacja prowadzona przez GGT I zachodzi tak samo. Geranylogeranylacja przez GGT II sekwencja: CC – brak estryfikacji grupą metylową sekwencja CXC – zachodzi estryfikacja grupą metylową

  23. Białka ulegające prenylacji

  24. Prenylacja a aktywność białek Brak prenylacji znacznie osłabia aktywność białek, które powinny ulegać tej modyfikacji. Ponieważ bardzo duża grupa nowotworów charakteryzuje się mutacją w genie Ras powodującą jego stałą aktywność, próbuje się stosować inhibitory prenylotransferaz w terapiach nowotworowych. Dobre wyniki in vitro, niezbyt zachęcające próby kliniczne. Statyny – inhibitory reduktazy HMG-CoA (3-hydroksy,3-metyloglutarylo-CoA HMG-CoA – enzym szlaku syntezy cholesterolu

  25. Potranslacyjna modyfikacja N-końca Usunięcie metioniny • Zachodzi kotranslacyjnie • Reakcję prowadzi aminopeptydaza metioninowa • Preferowana jest hydroliza wiązania pomiędzy resztą Met a małym aminokwasem: G, A, S, C, T, P, V • Prolina w pozycji 3 może hamować tę reakcję • Usunięcie metioniny może warunkować aktywność biologiczną niektórych białek • Usunięcie metioniny może warunkować inną potranslacyjną modyfikację - mirystylację

  26. ACETYLACJA I METYLACJA (wewnątrz cząsteczki białka)   ACETYLACJA • Proces odwracalny – białka mogą ulegać acetylacji przez acetylotransferazy(HAC) i deacetylacji przez deacetylazy (HDAC) • Większość poznanych procesów acetylacji zachodzi w jądrze komórkowym • Acetylacji ulegają nieliczne reszty lizyny (sekwencja zgodności sprzyjająca acetylacji – niezdefiniowana) • Aktywność acetylaz jest regulowana przez sygnały prowadzące do proliferacji i różnicowania (np. poprzez fosforylację).

  27. METYLACJA  • Modyfikacja odwracalna prowadzona przez enzymy: białkowe metylotransferazy • Metylacji może ulegać C-końcowy aminokwas, czasem metylacja towarzyszy prenylacji (białka G (trimeryczne np. transducyna), Ras) lub reszta argininy lub lizyny • Metylacja może podlegać regulacji, metylacja może regulować aktywność białek • Istnieje metylotransferaza białkowa wchodząca w interakcję z receptorem (PRMT1 oddziałuje z receptorem IFN-a) • Pod wpływem NGF – wzrost stopnia metylacji białek komórkowych • Grupy białek ulegające metylacji: • podjednostka g trimerycznych białek G np. transducyny, • małe białka G: Ras, Rho • hnRNP • białkowa fosfataza PP2A • histony

  28. Poliubikwitynacja Potranslacyjna modyfikacja prowadząca do degradacji białka Polega na kowalencyjnym połączeniu ubikwityny do grupy w NH2 lizyny białka. Do pierwszej przyłączonej Ub zostają przyłączone kolejne cząsteczki Ub. Łańcuch poliubikwitynowy przyłączony do białka jest znacznikiem dla degradacji przez proteasom. Ubikwityna 76 aminokwasów

  29. Degradacja białek • Rozkład nienatywnych cząsteczek • Utrzymanie puli aminokwasów w sytuacji głodu • REGULACJA POZIOMU BIAŁEK Okres półtrwania dla niektórych białek to minuty, dla innych wiele dni. Białka krótkożyjące zawierają degrony – sygnały degradacji. Najlepiej poznanym degronem jest N-degron stanowiący po prostu N-końcowy aminokwas białka. Reguła N-końca (ang. the N-end rule): Jeśli N-końcowym aminokwasem białka jest: aminokwas zasadowy (Arg, Lys, His) lub duży aminokwas hydrofobowy (Leu, Ile, Trp, Tyr, Phe) to takie białko ulega szybkiej degradacji.

  30. System Ubikwityna - Proteasom E1 – enzym aktywujący Ub E2 – enzymy przenoszące Ub E3 – ligazy białko:Ub

  31. Ubikwitynacja nie zawsze prowadzi do degradacji Ubikwitynacja białek może wpływać na wiele procesów i funkcji białek

  32. Sumoilacja SUMO – ang. small ubiquitin-like modifier 110 aminokwasów, niewielkie podobieństwo sekwencji aminokwasowej (18% identycznych aminokwasów), ale duże podobieństwo struktury z Ub.

  33. Sumoilacji ulegają także reszty lizyny białek i proces przebiega podobnie do procesu ubikwitynacji. • Udział w podziałach komórkowych, proces istotny dla organizacji chromosomów mitotycznych. Mutacje letalne. • Regulacja ekspresji genów – w większości przypadków – zahamowanie: • - promuje oddziaływanie z ko-represorami - białkami modulującymi chromatynę • - wywołuje zmiany w konformacji i oddziaływaniu białek z DNA • - wpływa na lokalizację białek Sumoilacja czynników transkrypcyjnych może wzmagać (HSF1, p53) lub hamować ich aktywność (c-Jun, Elk-1).

  34. Ubikwitynacja versus sumoilacja To, że w niektórych przypadkach ta sama reszta Lys ulega ubikwitynacji i sumoilacji pozwoliło na postawienie hipotezy, że w te dwa procesy mogą mieć przeciwne efekty. Ubikwitynacja histonów – aktywacja transkrypcji; sumoilacja – zahamowanie transkrypcji. PCNA (antygen jądrowy proliferujących komórek) może ulegać i ubikwitynacji i sumoilacji. Przypuszcza się, że te modyfikacje decydują o tym, która polimeraza prowadzi replikację – polimeraza d czy któraś z polimeraz Y (translesion synthesis).

  35. Prawidowe zwijanie białek jest wspomagane przez białka opiekuńcze • wiele białek opiekuńczych należy do białek szoku cieplnego (heat shock proteins). • Hsp zostały poznane jako te, których ekspresja znacząco wzrasta przy wzroście temperatury. • Nie wszystkie białka opiekuńcze są syntetyzowane w zwięszonej ilości w sytuacjach stresowych np. Hsp70 jest, Hsc70 – nie jest. • Białka opiekuńcze rozpoznają nieprawidłowo sfałdowane białka - rozpoznają wyeksponowane fragmenty hydrofobowe. W białkach prawidłowo sfałdowanych fragmenty hydrofobowe znajdują się „wewnątrz” cząsteczki białka.

  36. ·Zbudowane z dwóch pierścieni. Każdy pierścień składa się z 7 takich samych lub bardzo podobnych białek – razem tworzących „beczkę”

  37. ·GroEL może przyjmować dwa stany: 1.wiążący – „beczka” jest otwarta, wnętrze „beczki” hydrofobowe 2.stan aktywny – w którym możliwe jest zachodzenie fałdowania. Stan aktywny jest indukowany związaniem ATP oraz – w przypadku Prokaryota - co-chaperoniny zbudowanej z 7 podjednostek (10kDa) tworzących także pierścień (GroES).Dramatyczna zmiana konformacji GroEL  powierzchnia staje się hydrofilowa faworyzując schowanie hydrofobowych części białka-substratu do wnętrza molekuły i faworyzując ekspozycje miejsc hydrofilowych. ·Dwa pierścienie GroEL kooperują ze sobą. Związanie ATP do jednego pierścienia umożliwia oddysocjowanie GroES oraz uwolnienie sfałdowanego (lub nie!) białka

More Related