A proteolízis áttekintése

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

A proteolízis a fehérjék kisebb egységekre, például polipeptidekre vagy aminosavakra történő lebontását írja le.

Képhitel: Juan Gaertner/.com

Ez egy létfontosságú folyamat az emberekben és az állatokban, amely általában egy sejtfehérje aktiválására vagy kikapcsolására szolgál, rontva annak működését.

Ez segíti a szervezetet számos alapvető funkció fenntartásában, amelyek a sejtek szerkezetétől kezdve a különböző testi folyamatok szabályozásán és a testben lévő membránokon keresztül történő anyagszállításon át a sejtek energiaforrásokhoz való hozzáférésének lehetővé tételéig és az immunrendszer aktiválásáig terjednek.

A számos létfontosságú testi funkció támogatása és a fehérjék lebontásának szabályozása mellett a proteolízisről kiderült, hogy kulcsszerepet játszik egyes betegségekben. Az élelmiszer-feldolgozás kémiájában, valamint a folteltávolításban is hasznosnak bizonyult.

A következőkben részletesen ismertetjük a proteolízis folyamatát. Ezt követően a proteolízis funkcióit tárjuk fel, végül pedig elmerülünk abban, hogy a rendellenes proteolitikus aktivitás hogyan vezethet betegségekhez és betegségekhez.

Hogyan működik a proteolízis

A proteolízis egy szabályozott rendszer, amely visszafordíthatatlan változásokat indít el egy fehérje szerkezetében, amelynek működése a fehérjétől és a kontextustól függ. A folyamat a fehérje polipeptidekre vagy aminosavakra történő hasadásán alapul.

A proteolízis aktív folyamata nélkül a peptidkötések hidrolízise akár több száz évig is eltarthat. A szervezet azonban a fehérjék lebontásának hatékony rendszerét fejlesztette ki, amely többnyire a proteázoknak nevezett sejtenzimeket használja katalizátorként.

A proteolízisnek több különböző szakasza van, amelyek egymás után következnek be. Az első szakaszban a kalpainok és kathepszinek specifikus proteázcsoportjai a myofibrilláris fehérjéket kisebb fehérjetöredékekre és polipeptidekre bontják.

A következő szakaszban ezeket a polipeptideket és fehérjetöredékeket a di- és tripeptidilpeptidázok hidrolizálják, még kisebb peptideket létrehozva. Az utolsó szakaszban a kis peptideken az aminopeptidázok, dipeptidázok és karboxipeptidázok hatásának termékeként szabad aminosavak keletkeznek.

A proteolízis funkciói

A fehérjék proteolízis során végbemenő változások visszafordíthatatlanok, és a fehérje szerkezetének megváltoztatásával befolyásolják a fehérje funkcionalitását.

Ezek a változások hatással vannak az intracelluláris és extracelluláris jelátvitelre, és a lebontott fehérjétől függően bizonyos testi folyamatokat indítanak el. A proteolízis szerepet játszik az emésztésben, a sejtciklus szabályozásában, az apoptózisban (szabályozott sejthalál) és még sok másban.

Újabb vizsgálatok a proteolízis szerepét összetettebb folyamatokban, például a tanulásban és a memóriában a szinaptikus plaszticitás irányításán keresztül.

A proteolízis fő, átfogó funkciója, hogy a táplálékból származó fehérjemolekulákat kisebb, a szervezet által felhasználható aminosavakra bontja. A folyamat a szintetizált polipeptidláncokból történő aktív fehérjék előállításához is szükséges.

A legtöbbször a proteolízis szerepe három kategória egyikébe esik, az első egy fiziológiai folyamat szabályozása, a második egy sejtfolyamat felügyelete, és végül a proteolízis utolsó szerepe a sejtben felhalmozódott vagy abnormális fehérjék lebontása.

A proteolízis tanulmányozása hasznos ahhoz, hogy jobban megértsük, hogyan működnek ezek a folyamatok, és hogy a működési zavar bármelyik szakaszban hogyan hathat a gazdaszervezetre. A proteolízis az élelmiszeriparban dolgozó vegyészek, valamint a folteltávolító termékeket fejlesztő vegyészek számára is fontossá vált.

Ez azért van így, mert a fehérjék lebontása mindkét iparág számára kulcsfontosságú, és az egyes fehérjék lebontásának folyamatának megértése olyan új termékek kifejlesztéséhez vezethet, amelyek megfelelnek bizonyos kívánt kritériumoknak.

Végezetül a proteolízis hasznos eszközzé vált a fehérjék laboratóriumi körülmények közötti elemzésére és tanulmányozására, segítve a specifikus fehérjék biológiai funkciójára vonatkozó ismereteink bővülését, megnyitva az ajtókat új alkalmazások előtt a különböző iparágakban.

Betegség és proteolízis

A proteolízis szabályozatlansága befolyásoló tényező egyes betegségek kialakulásában. Ezt a technikát egyes mérgek is alkalmazzák.

A neurodegeneratív betegségek, mint például az Alzheimer-kór és a Parkinson-kór, a fehérjeaggregációhoz kapcsolódnak, ahol a rosszul foldozott fehérjék felhalmozódnak és összecsomósodnak akár intra-, akár extracellulárisan. Nem meglepő módon ez a folyamat a proteolízis rendellenes működésével függ össze.

A krónikus gyulladásos betegségek szintén a rendellenes proteolízishez kapcsolódnak. Az olyan betegségek, mint a reumatoid artritisz, feltehetően az enzimek extracelluláris térbe történő abnormális felszabadulásával függnek össze, amelynek hatása a lizoszómát körülvevő szövetek lebontása.

A kutatások kimutatták, hogy számos más betegség is összefügg a rendellenes proteolitikus aktivitással, például a hasnyálmirigy-gyulladás, amely a proteázok idő előtti felszabadulásával függ össze a hasnyálmirigyben, és a cukorbetegség, amely feltételezhetően részben bizonyos fehérjék rendellenes mértékű lebontásával függ össze.

Összefoglaló

A proteolízis a fehérjék kisebb polipeptidekre vagy aminosavakra történő lebontása. A kutatások kimutatták, hogy ez a folyamat kulcsfontosságú az emberi szervezet számos létfontosságú funkciója szempontjából, ami hihetetlenül fontossá tette e folyamat tanulmányozását.

Ezeken túlmenően a proteolízis számos betegségben is szerepet játszik, így a proteolízis működését körülvevő egyre bővülő tudásbázis alapvető fontosságú a diagnózis és a kezelés jövőbeli fejlődése szempontjából.

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

A pszichológia, majd az idegtudományok tanulása után Sarah hamar megtalálta az örömét a kutatásban és a kutatási cikkek írásában; szenvedélyévé vált, hogy az íráson keresztül összekösse az ötleteket az emberekkel.

Hivatkozások