Přehled proteolýzy

Od Sarah Moore, M.Sc.Recenzoval Michael Greenwood, M.Sc.

Proteolýza popisuje rozklad proteinů na menší jednotky, jako jsou polypeptidy nebo aminokyseliny.

Obrázek: Juan Gaertner/.com

Jedná se o životně důležitý proces u lidí a zvířat, který obvykle slouží k aktivaci buněčné bílkoviny nebo k jejímu vypnutí tím, že zhorší její funkčnost.

Tím pomáhá tělu udržovat několik základních funkcí souvisejících s čímkoli od buněčné struktury, regulace různých tělesných procesů, transportu látek přes membrány v těle až po umožnění přístupu buněk ke zdrojům energie a aktivaci imunitního systému.

Kromě podpory mnoha životně důležitých tělesných funkcí a regulace odbourávání bílkovin bylo zjištěno, že proteolýza hraje klíčovou roli při některých onemocněních. Osvědčila se také v chemii zpracování potravin a při odstraňování skvrn.

Níže je proces proteolýzy podrobně popsán. Následně jsou prozkoumány funkce proteolýzy a nakonec se ponoříme do toho, jak může abnormální proteolytická aktivita vést k nemocem a onemocněním.

Jak funguje proteolýza

Proteolýza je regulovaný systém, který iniciuje nevratné změny ve struktuře proteinu, jejichž funkce závisí na proteinu a kontextu. Proces spočívá ve štěpení bílkoviny na polypeptidy nebo aminokyseliny.

Bez aktivního procesu proteolýzy může hydrolýza peptidových vazeb trvat stovky let. Tělo si však vyvinulo účinný systém rozkladu bílkovin většinou pomocí buněčných enzymů zvaných proteázy jako katalyzátorů.

Proteolýza probíhá v několika různých fázích, které jdou za sebou. V první fázi specifické skupiny proteáz kalpainů a katepsinů rozkládají myofibrilární bílkoviny na menší bílkovinné fragmenty a polypeptidy.

V další fázi jsou tyto polypeptidy a bílkovinné fragmenty hydrolyzovány di- a tri-peptidylpeptidázami, čímž vznikají ještě menší peptidy. V poslední fázi vznikají volné aminokyseliny jako produkty působení aminopeptidáz, dipeptidáz a karboxypeptidáz na malé peptidy.

Funkce proteolýzy

Změny, kterými proteiny procházejí během proteolýzy, jsou nevratné a ovlivňují funkčnost proteinu tím, že mění jeho strukturu.

Tyto změny ovlivňují intracelulární a extracelulární signalizaci, což má za následek spuštění určitých tělesných procesů v závislosti na proteinu, který byl rozložen. Proteolýza se podílí na trávení, regulaci buněčného cyklu, apoptóze (regulované buněčné smrti) a dalších procesech.

Novější studie poukazují na roli proteolýzy ve složitějších procesech, jako je učení a paměť prostřednictvím řízení synaptické plasticity.

Hlavní, zastřešující funkcí proteolýzy je rozkládat molekuly bílkovin z potravy, kterou přijímáme, na menší aminokyseliny, které může tělo využít. Tento proces je také nutný pro výrobu aktivních bílkovin ze syntetizovaných polypeptidových řetězců.

Většinou úloha proteolýzy spadá do jedné ze tří kategorií, z nichž první je regulace fyziologického procesu, druhá je dohled nad buněčným procesem a konečně poslední úlohou proteolýzy je rozklad nahromaděných nebo abnormálních bílkovin v buňce.

Studium proteolýzy je užitečné pro lepší pochopení toho, jak tyto procesy fungují a jak může mít dysfunkce v kterékoli fázi dopad na hostitele. Proteolýza se také stala důležitou pro chemiky v potravinářském průmyslu i pro chemiky vyvíjející přípravky na odstraňování skvrn.

Pro obě tato odvětví je totiž rozklad bílkovin klíčový a pochopení procesu rozkladu konkrétních bílkovin může vést k vývoji nových produktů, které splňují konkrétní požadovaná kritéria.

Koneckonců, proteolýza se etablovala jako užitečný nástroj pro analýzu a studium proteinů v laboratorních podmínkách, což pomáhá rozšiřovat naše znalosti o biologické funkci specifických proteinů a otevírá dveře novým aplikacím v různých průmyslových odvětvích.

Nemoci a proteolýza

Neregulace proteolýzy má vliv na vznik některých onemocnění. Je to také technika, kterou využívají některé jedy.

Neurodegenerativní onemocnění, jako je Alzheimerova a Parkinsonova choroba, souvisejí s agregací proteinů, kdy se nesprávně složené proteiny hromadí a shlukují buď intra-, nebo extracelulárně. Není překvapením, že tento proces souvisí s abnormálním fungováním proteolýzy.

Také chronická zánětlivá onemocnění souvisejí s abnormální proteolýzou. Předpokládá se, že onemocnění, jako je revmatoidní artritida, souvisí s abnormálním uvolňováním enzymů do extracelulárního prostoru, což má za následek rozpad tkáně obklopující lysozom.

Výzkum ukázal, že s abnormální proteolytickou aktivitou souvisí i několik dalších onemocnění, například pankreatitida, která souvisí s předčasným uvolňováním proteáz ve slinivce břišní, a diabetes mellitus, u něhož se předpokládá, že částečně souvisí s abnormálně vysokou degradací některých proteinů.

Shrnutí

Proteolýza je rozklad proteinů na menší polypeptidy nebo aminokyseliny. Výzkum ukázal, že tento proces je klíčový pro mnoho životně důležitých funkcí lidského těla, což učinilo studium tohoto procesu neuvěřitelně významným.

Proteolýza se navíc podílí na různých onemocněních, takže rozšiřující se znalostní základna kolem fungování proteolýzy má zásadní význam pro budoucí vývoj v diagnostice a léčbě.

Další literatura

• Všechen obsah analýzy proteinů
• Předpovídání funkce proteinů ze sekvencí DNA
• Předpovídání funkce proteinů na základě struktury
• Ribosomové zobrazení:
• Přístupy k předpovídání funkce proteinů založené na výpočetní technice

Napsal

Sarah Moore

Po studiu psychologie a poté neurovědy Sarah rychle našla zalíbení ve výzkumu a psaní výzkumných prací; změnila se ve vášeň spojovat myšlenky s lidmi prostřednictvím psaní.

Citace

.