An Overview of Proteolysis

By Sarah Moore, M.Sc.Reviewed by Michael Greenwood, M.Sc.

Proteoliza opisuje rozpad białek na mniejsze jednostki, takie jak polipeptydy lub aminokwasy.

Image Credit: Juan Gaertner/.com

Jest to proces życiowy u ludzi i zwierząt, który służy, zazwyczaj, do aktywacji białka komórkowego lub wyłączenia go poprzez upośledzenie jego funkcjonalności.

To pomaga organizmowi utrzymać kilka istotnych funkcji związanych z czymkolwiek, od struktury komórek, regulacji różnych procesów ciała, transportu substancji przez błony wokół ciała, do umożliwienia komórkom dostępu do źródeł energii i aktywacji układu odpornościowego.

Oprócz wspierania wielu istotnych funkcji ciała i regulowania rozkładu białek, proteoliza okazała się odgrywać kluczową rolę w niektórych chorobach. Okazała się również przydatna w chemii przetwarzania żywności, jak również w usuwaniu plam.

Poniżej opisano szczegółowo proces proteolizy. Następnie zbadane są funkcje proteolizy, a na końcu analizujemy, jak nieprawidłowa aktywność proteolityczna może prowadzić do chorób i schorzeń.

Jak działa proteoliza

Proteoliza jest regulowanym systemem, który inicjuje nieodwracalne zmiany w strukturze białka, którego funkcja zależy od białka i kontekstu. Proces ten polega na rozszczepieniu białka na polipeptydy lub aminokwasy.

Bez aktywnego procesu proteolizy, hydroliza wiązań peptydowych może trwać setki lat. Jednak ciało rozwinęło skuteczny system dekonstrukcji białka głównie przy użyciu enzymów komórkowych zwanych proteazami jako katalizatorów.

Istnieje kilka odrębnych etapów zaangażowanych w proteolizę, które następują po sobie. Etap pierwszy widzi specyficzne grupy proteaz kalpainy i katepsyny rozbijające białka miofibryli na mniejsze fragmenty białek i polipeptydy.

Podczas kolejnego etapu, te polipeptydy i fragmenty białek są hydrolizowane przez di- i tri-peptydy, generując jeszcze mniejsze peptydy. W ostatnim etapie powstają wolne aminokwasy jako produkty działania aminopeptydaz, dipeptydaz i karboksypeptydaz na małe peptydy.

Funkcje proteolizy

Zmiany, przez które przechodzą białka podczas proteolizy są nieodwracalne i wpływają na funkcjonalność białka poprzez zmianę jego struktury.

Te zmiany wpływają na sygnalizację wewnątrzkomórkową i zewnątrzkomórkową, mając wpływ na inicjowanie pewnych procesów cielesnych w zależności od białka, które zostało rozbite. Proteoliza jest związana z trawieniem, regulacją cyklu komórkowego, apoptozą (regulowaną śmiercią komórek) i nie tylko.

Najnowsze badania wykazały rolę proteolizy w bardziej złożonych procesach, takich jak uczenie się i pamięć poprzez zarządzanie plastycznością synaptyczną.

Główną, nadrzędną funkcją proteolizy jest rozbijanie cząsteczek białka z pożywienia, które spożywamy, na mniejsze aminokwasy, które mogą być wykorzystane przez organizm. Proces ten jest również wymagany do produkcji aktywnych białek z syntetyzowanych łańcuchów polipeptydowych.

Najczęściej rola proteolizy należy do jednej z trzech kategorii, z których pierwsza ma regulować proces fizjologiczny, druga nadzorować proces komórkowy i wreszcie ostatnia rola proteolizy polega na rozbiciu nagromadzonych lub nieprawidłowych białek w komórce.

Badanie proteolizy jest przydatne dla wzrostu naszego zrozumienia, jak te procesy działają, i jak dysfunkcja na każdym etapie może wpływać na gospodarza. Proteoliza stała się również ważna dla chemików w przemyśle spożywczym, jak również dla chemików opracowujących produkty do usuwania plam.

Jest tak dlatego, że rozkład białek jest kluczowy dla obu tych branż, a zrozumienie procesu rozkładu specyficznych białek może prowadzić do opracowania nowych produktów, które spełniają określone kryteria.

Wreszcie, proteoliza stała się użytecznym narzędziem do analizy i badania białek w warunkach laboratoryjnych, pomagając zwiększyć naszą wiedzę na temat biologicznej funkcji konkretnych białek, otwierając drzwi do nowych zastosowań w różnych gałęziach przemysłu.

Choroby i proteoliza

Dysregulacja proteolizy ma wpływ na inicjowanie niektórych chorób. Jest to również technika wykorzystywana przez niektóre jady.

Choroby neurodegeneracyjne, takie jak choroba Alzheimera i choroba Parkinsona, są związane z agregacją białek, gdzie źle złożone białka gromadzą się i zbijają razem wewnątrz- lub zewnątrzkomórkowo. Nic dziwnego, że proces ten jest związany z nieprawidłowym funkcjonowania proteolizy.

Also, przewlekłe choroby zapalne są związane z nieprawidłowym proteolizy. Uważa się, że choroby takie jak reumatoidalne zapalenie stawów są związane z nieprawidłowym uwalnianiem enzymów do przestrzeni zewnątrzkomórkowej, co ma wpływ na rozpad tkanki otaczającej lizosom.

Badania wykazały, że kilka innych chorób jest również związanych z nieprawidłową aktywnością proteolityczną, takich jak zapalenie trzustki, które jest związane z przedwczesnym uwalnianiem proteaz w trzustce i cukrzyca, która jest podejrzewana o bycie częściowo związaną z nieprawidłowo wysoką degradacją niektórych białek.

Podsumowanie

Proteoliza jest rozpadem białek na mniejsze polipeptydy lub aminokwasy. Badania wykazały, że proces ten jest kluczowy dla wielu istotnych funkcji organizmu ludzkiego, co sprawiło, że badanie tego procesu jest niezwykle istotne.

Ponadto, proteoliza została uwzględniona w różnych chorobach, co sprawia, że rosnąca baza wiedzy otaczająca funkcjonowanie proteolizy jest niezbędna dla przyszłego rozwoju diagnostyki i leczenia.

Further Reading

• All Protein Analysis Content
• Predicting Protein Function from DNA Sequences
• Structure-based Protein Function Prediction
• Ribosome Display: Applications in Research
• Computational-based Approaches to Protein Function Prediction

Written by

Sarah Moore

Po studiach na kierunku psychologia, a następnie neurobiologia, Sarah szybko odnalazła przyjemność w badaniu i pisaniu prac badawczych; przekształcając się w pasję do łączenia pomysłów z ludźmi poprzez pisanie.

Last updated Feb 7, 2020

Citations

Please use one of the following formats to cite this article in your essay, paper or report:

• APA

  Moore, Sarah. (2020, Luty 07). An Overview of Proteolysis. News-Medical. Retrieved on March 24, 2021 from https://www.news-medical.net/life-sciences/An-Overview-of-Proteolysis.aspx.

• MLA

  Moore, Sarah. „An Overview of Proteolysis”. News-Medical. 24 marca 2021. <https://www.news-medical.net/life-sciences/An-Overview-of-Proteolysis.aspx>.

• Chicago

  Moore, Sarah. „An Overview of Proteolysis”. News-Medical. https://www.news-medical.net/life-sciences/An-Overview-of-Proteolysis.aspx. (dostęp 24 marca 2021).

• Harvard

  Moore, Sarah. 2020. An Overview of Proteolysis. News-Medical, przeglądany 24 marca 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/An-Overview-of-Proteolysis.aspx.

.