O privire de ansamblu asupra proteolizei

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

Proteoliza descrie descompunerea proteinelor în unități mai mici, cum ar fi polipeptidele sau aminoacizii.

Creditul imaginii: Juan Gaertner/.com

Este un proces vital la oameni și animale care servește, de obicei, pentru a activa o proteină celulară sau pentru a o dezactiva prin afectarea funcționalității sale.

Aceasta ajută organismul să mențină mai multe funcții esențiale legate de orice, de la structura celulară, reglarea diferitelor procese corporale, transportul substanțelor prin membranele din jurul corpului, până la a permite celulelor să acceseze sursele de energie și activarea sistemului imunitar.

Pe lângă faptul că susține numeroase funcții vitale ale organismului și reglează descompunerea proteinelor, s-a constatat că proteoliza joacă un rol cheie în unele boli. De asemenea, s-a dovedit a fi utilă în chimia prelucrării alimentelor, precum și în îndepărtarea petelor.

În cele ce urmează, procesul de proteoliză este descris în detaliu. În continuare, sunt explorate funcțiile proteolizei și, în cele din urmă, ne scufundăm în modul în care activitatea proteolitică anormală poate duce la boli și afecțiuni.

Cum funcționează proteoliza

Proteoliza este un sistem reglementat care inițiază modificări ireversibile în structura unei proteine, a cărei funcție depinde de proteină și de context. Procesul se bazează pe scindarea proteinei în polipeptide sau aminoacizi.

Fără procesul activ de proteoliză, hidroliza legăturilor peptidice poate dura sute de ani. Cu toate acestea, organismul a evoluat un sistem eficient de deconstrucție a proteinelor folosind în principal enzime celulare numite proteaze ca și catalizatori.

Există mai multe etape distincte implicate în proteoliză care se succed. În prima etapă, grupurile de proteaze specifice calpainelor și catepsinelor descompun proteinele miofibrilare în fragmente proteice și polipeptide mai mici.

În următoarea etapă, aceste polipeptide și fragmente proteice sunt hidrolizate de către di- și tri-peptidilpeptidaze, generând peptide și mai mici. Ultima etapă este cea în care aminoacizii liberi sunt creați ca produse ale acțiunii aminopeptidazelor, dipeptidazelor și carboxipeptidazelor asupra peptidelor mici.

Funcțiile proteolizei

Modificările prin care trec proteinele în timpul proteolizei sunt ireversibile și au un impact asupra funcționalității proteinei prin modificarea structurii acesteia.

Aceste modificări au impact asupra semnalizării intracelulare și extracelulare, având ca efect inițierea anumitor procese corporale în funcție de proteina care a fost descompusă. Proteoliza este implicată în digestie, reglarea ciclului celular, apoptoza (moartea celulară reglată) și multe altele.

Studii mai recente au implicat rolul proteolizei în procese mai complexe, cum ar fi învățarea și memoria prin guvernarea plasticii sinaptice.

Funcția principală, de ansamblu, a proteolizei este de a descompune moleculele de proteine din alimentele pe care le consumăm în aminoacizi mai mici care pot fi utilizați de organism. Procesul este, de asemenea, necesar pentru producerea de proteine active din lanțurile polipeptidice sintetizate.

De cele mai multe ori, rolul proteolizei se încadrează într-una dintre cele trei categorii, prima fiind de a regla un proces fiziologic, a doua de a supraveghea un proces celular și, în cele din urmă, ultimul rol al proteolizei este de a descompune proteinele acumulate sau anormale în interiorul unei celule.

Studierea proteolizei este utilă pentru a ne spori înțelegerea modului în care funcționează aceste procese și a modului în care o disfuncție în orice etapă poate avea un impact asupra gazdei. Proteoliza a devenit, de asemenea, importantă pentru chimiștii din industria alimentară, precum și pentru chimiștii care dezvoltă produse de îndepărtare a petelor.

Acest lucru se datorează faptului că descompunerea proteinelor este esențială pentru aceste două industrii, iar înțelegerea procesului de descompunere a proteinelor specifice poate duce la dezvoltarea de noi produse care îndeplinesc anumite criterii dorite.

În cele din urmă, proteoliza s-a impus ca un instrument util pentru analiza și studierea proteinelor în laboratoare, contribuind la creșterea cunoștințelor noastre despre funcția biologică a proteinelor specifice, deschizând ușile către noi aplicații în diverse industrii.

Boala și proteoliza

Dezreglarea proteolizei este influentă în declanșarea unor boli. Este, de asemenea, o tehnică utilizată de unele veninuri.

Boli neurodegenerative, cum ar fi boala Alzheimer și boala Parkinson, sunt legate de agregarea proteinelor, în care proteinele prost pliate se acumulează și se aglomerează fie intra-, fie extracelular. În mod nesurprinzător, acest proces este legat de funcționarea anormală a proteolizei.

De asemenea, bolile inflamatorii cronice sunt legate de proteoliza anormală. Boli precum artrita reumatoidă sunt considerate a fi legate de eliberarea anormală a enzimelor în spațiul extracelular, având ca impact descompunerea țesutului care înconjoară lizozomul.

Cercetarea a arătat că mai multe alte boli sunt, de asemenea, asociate cu o activitate proteolitică anormală, cum ar fi pancreatita, care este legată de eliberarea prematură a proteazelor în pancreas, și diabetul zaharat, care este suspectat a fi în parte legat de o degradare anormal de mare a anumitor proteine.

Rezumat

Proteoliza este descompunerea proteinelor în polipeptide sau aminoacizi mai mici. Cercetările au arătat că acest proces este esențial pentru multe funcții vitale ale corpului uman, ceea ce a făcut ca studiul acestui proces să fie incredibil de semnificativ.

În plus, proteoliza a fost implicată în diferite boli, ceea ce face ca baza de cunoștințe tot mai mare în jurul funcționării proteolizei să fie esențială pentru evoluțiile viitoare în diagnostic și tratament.

Lecturi suplimentare

• Toate conținuturile de analiză a proteinelor
• Predicerea funcției proteinelor din secvențe de ADN
• Predicerea funcției proteinelor pe bază de structură
• Ribosome Display: Applications in Research
• Computational-based Approaches to Protein Function Prediction

Scris de

Sarah Moore

După ce a studiat Psihologia și apoi Neuroștiința, Sarah și-a descoperit rapid plăcerea de a cerceta și scrie lucrări de cercetare; transformându-se într-o pasiune de a conecta ideile cu oamenii prin scris.

Citate

.